JP2014074802A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽光が入射したときであっても、表示画像の最適な色バランスを保ち、高品位な画質が得られる表示装置を提供する。
【解決手段】 照明手段４１は、第一の色を有する第一の光を発する第一の発光素子及び第二の色を有する第二の光を発する第二の発光素子を有し、第一の光及び第二の光を含む照明光を発する。光学部材４５は、照明光を透過及び反射させる。反射型表示素子４４は、光学部材４５を透過した照明光を反射させる。検出手段４６は、光学部材４５で反射された照明光を検出し、光量データを出力する。赤外線低減手段４９は、光学部材４５と検出手段４６との間に配置され、検出手段４６に入射する赤外線を低減させる。制御手段５８は、光量データに基づいて第一の発光素子及び第二の発光素子の少なくとも一方に供給する電力を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、反射型表示素子を備えた表示装置に関するものである。

従来より、車両用ヘッドアップディスプレイ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。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ１は、表示光Ｌを車両のフロントガラス或いはコンバイナと称される半透過板に投影し、虚像を表示するものである。車両用ヘッドアップディスプレイ１は、透光性の窓部２を備えたハウジング３に液晶表示装置４及び反射鏡５を収容したものであり、液晶表示装置４が発した表示光Ｌは、反射鏡５で反射されてフロントガラス或いはコンバイナに投影される（図５参照）。

液晶表示装置４は、液晶表示パネル６及びこの液晶表示パネル６を透過照明する発光素子７，８を有するものである。発光素子７，８は、図示しない駆動回路から所定の電力を供給されて発光するものであり、発光素子７は緑色光Ｌ１を発し、発光素子８は赤色光Ｌ２を発する。液晶表示パネル６は、発光素子７が発した緑色光Ｌ１と発光素子８が発した赤色光Ｌ２とが混色された照明光Ｌ３で透過照明される。

しかし、周囲温度によって発光素子７，８の発光輝度が各々変化するため、照明光Ｌ３が所望の色度ではなく、やや緑色が強かったり、やや赤色が強かったりすることがあるという問題を有していた。

この問題を解決するため、発光素子の光量を調整して、ホワイトバランスを維持する表示装置が提案されており、例えば特許文献２に開示されている。斯かる表示装置は、赤または緑または青の色光を発する発光素子からなる光源と、液晶デバイスを用いた光変調素子と、投射光学系と、光変調素子と投射光学系の間に配置された検出部と、制御部とを有しており、検出部にて各々の発光素子から発せられた光量を測定し、制御部によって赤、緑、青各色の発光素子の光量を比較・調整することにより各色のバランスを保つので、発光素子が長期間の使用によって劣化し光量が低下しても、最適なホワイトバランスの表示画像を維持することが可能となる。なお、ホワイトバランスとは、白色を表示するための赤、緑、青各色の発光素子から射出される光量の比率（バランス）を意味する。

この表示装置は光変調素子として液晶デバイスを用いるため、そこから射出される光は直線偏光光である。検出部には偏光分離面を有する偏光分離手段が設置されており、液晶デバイスから射出された直線偏光光がＰ偏光の場合偏光分離面を透過し、Ｓ偏光の場合偏光分離面で反射する。光の検出は、偏光分離面で反射したＳ偏光光を、反射光路上に設置した受光素子に導くことで行われる。

検出部にて光量を測定するためには、光変調素子よりＳ偏光光を射出する必要があるが、その間はＰ偏光光が射出されない。そのため、光量測定時間が長いほど投射光学系へ向かう光の量が少なくなり、光利用効率が低下する。また、光変調素子としてＤＭＤ（Digital
Micromirror Device）等の反射型表示素子を用いた場合には、そこから射出される光は非偏光光となる。そのため、特許文献２に開示された表示装置では、検出部の偏光分離面の影響により投射光学系に向かう光の量が約半分となってしまい、更なる光利用効率の低下を招くという問題を有していた。

この問題を解決するため、本願出願人は、光学部材で反射された照明光を検出する光センサから出力された光量データに基づいて、発光素子に供給する電力を調整する表示装置を提案している（特願２０１２−１８４７１３）。

特開２００３−２９５１０５号公報 特開２００７−６５０１２号公報

しかしながら、表示装置に太陽光が入射したとき、光センサが照明光の光量だけでなく、太陽光の光量も検出してしまうことがあり、表示画像の色バランスが良好ではなくなる虞があった。特に、光センサの感度特性のピーク波長が赤外線領域にある場合は、表示画像の色バランスが悪化するという問題を有していた。
本発明は、太陽光が入射したときであっても、表示画像の最適な色バランスを保ち、高品位な画質が得られる表示装置を提供するものである。

本発明は、照明光を発する照明手段と、前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記光学部材で反射された前記照明光の光量を検出する検出手段と、前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、を備えたものである。

また、本発明は、第一の色を有する第一の光を発する第一の発光素子及び第二の色を有する第二の光を発する第二の発光素子を有し、前記第一の光及び前記第二の光を含む照明光を発する照明手段と、前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記光学部材で反射された前記照明光を検出し、光量データを出力する検出手段と、前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、前記光量データに基づいて前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、
を備えたものである。

また、本発明は、前記光学部材は、プリズムからなるものである。

赤外線低減手段によって、検出手段に入射する赤外線を低減できるため、表示光の色度が所望の色度になる。

本発明の実施形態を示すヘッドアップディスプレイの概観図。 同上実施形態を示す断面図。 同上実施形態を示す表示装置の側面図。 同上実施形態を示すブロック図。 従来例を示す断面図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。

ヘッドアップディスプレイ１１は車両のダッシュボード１２内に配設されている（図１参照）。ヘッドアップディスプレイ１１は、表示装置１５，反射器１６等をハウジング１７に収容したものである。ヘッドアップディスプレイ１１が投射する表示光Ｌはフロントガラス１３により観察者１４に反射される。観察者１４は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。

表示装置１５は、光源部（照明手段）４１，ミラー部４２，反射鏡４３，ＤＭＤ（反射型表示素子）４４，プリズム（光学素子）４５，光センサ（検出素子）４６，投射レンズ４７，透過型スクリーン４８，赤外線フィルタ（赤外線低減手段）４９を有しており、フィールドシーケンシャル方式によって画像を表示するものである。表示装置１５の光源部４１は、青色発光ダイオード（発光素子）４１Ｂ，赤色発光ダイオード（発光素子）４１Ｒ，緑色発光ダイオード（発光素子）４１Ｇからなるものである。表示装置１５の光源部４１は、青色発光ダイオード４１Ｂ，赤色発光ダイオード４１Ｒ，緑色発光ダイオード４１Ｇが個別に点灯して、順次、青色，赤色，緑色の光を発する。

ミラー部４２は、反射ミラー４２ａ，ダイクロイックミラー４２ｂ，４２ｃからなるものである。反射ミラー４２ａと、ダイクロイックミラー４２ｂと、ダイクロイックミラー４２ｃとは、互いに平行に配置されている。反射ミラー４２ａは、青色発光ダイオード４１Ｂが発した光Ｂを反射させる。ダイクロイックミラー４２ｂは、赤色発光ダイオード４１Ｒが発した光Ｒを反射させ、反射ミラー４２ａで反射された光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー４２ｃは、緑色発光ダイオード４１Ｇが発した光Ｇを反射させ、反射ミラー４２ｂで透過または反射された光Ｌ２を透過させる。

反射ミラー４３は、平面鏡からなるものであり、ミラー部１２からの光Ｌ３をプリズム４５に向けて反射させる。ＤＭＤ４４は、多数の微小な鏡面を平面に配列した表示素子であり、表示光Ｌを生成する。プリズム４５は、三角柱形状になっており、反射ミラー４３とＤＭＤ４４の間に配置されている。プリズム４５は、傾斜面４５ａによって、光Ｌ３の一部を光センサ４６に反射させると共に、他の一部をＤＭＤ４４に透過させる。なお、プリズム４５の傾斜面４５ａには、反射防止膜が形成されていない。

光センサ４６は、フォトダイオード，フォトトランジスタ等であり、プリズム４５の傾斜面４５ａで反射された光を受光して、光量データをマイコン５２に出力する。光センサ４６の感度特性のピーク波長は、赤外線領域にある。投射レンズ４７は、表示光Ｌを透過型スクリーン４８に投射する。投射レンズ１５は、１枚のレンズで構成しても良いし、複数のレンズで構成しても良い。透過型スクリーン４８には、表示光Ｌが投影され、画像が生成される。赤外線フィルタ４９は、プリズム４５と光センサ４６との間に配置される。

反射器１６は、凹面鏡３０，保持部材３１及びステッピングモータ３２を有している。凹面鏡３０は、樹脂（例えばポリカーボネート）に金属（例えばアルミニウム）を蒸着させ反射面３０ａを形成したものである。反射面３０ａは凹面となっており、液晶表示装置１５が発した表示光Ｌが拡大されて虚像Ｖが表示される。凹面鏡３０は保持部材３１に両面粘着テープにより接着されている。保持部材３１は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、歯車部３４及び軸部３５が一体に形成されている。保持部材３１の軸部３５はハウジング１７に軸支されている。

ステッピングモータ３２の回動軸には歯車３７が取付けられており、この歯車３７は、保持部材３１の歯車部３４と噛合されている。凹面鏡３０は保持部材３１と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ３２により凹面鏡３０を回動させ、表示光Ｌの投射方向を調整することができる。観察者１４は、押ボタンスイッチ（図示しない）を操作し表示光Ｌが目の位置に反射されるように（即ち、虚像Ｖを視認できるように）凹面鏡３０の角度を調整する。

ハウジング１７には液晶表示装置１５及び反射器１６が収容される。ハウジング１７には表示光Ｌが出射する窓部４４が設けられている。この窓部４４は透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング１７には遮光壁１７ｃが設けられており、太陽光が液晶表示装置１５に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウト）を防止している。遮光壁１７ｃは平板形状になっており、ハウジング１７の上部から斜めに垂下するように形成されている。

図４は表示装置１５の電気的構成を示すブロック図である。５１は速度センサであり、この速度センサ５１は車両の速度を検出し、マイコン５２に速度データを出力する。光センサ４６はマイコン５２に光量データを出力する。マイコン５２は、駆動回路５３を介して、ＤＭＤ４４に駆動信号を出力し、透過型スクリーン４８に車両の速度を表示させると共に、駆動回路５４，５５，５６を介して、青色発光ダイオード４１Ｂ，赤色発光ダイオード４１Ｒ，緑色発光ダイオード４１Ｇに駆動信号を出力し、青色発光ダイオード４１Ｂ，赤色発光ダイオード４１Ｒ，緑色発光ダイオード４１Ｇを順次発光させる。

制御手段５８は、マイコン５２と駆動回路５４，５５，５６とからなるものであり、光センサ４６が出力した光量データに基づいて、表示光Ｌが所望の色度になるように、青色発光ダイオード４１Ｂ，赤色発光ダイオード４１Ｒ，緑色発光ダイオード４１Ｇに印加する駆動電圧を夫々調整する。

本実施形態は、プリズム４５で反射した光を光センサ４６にて検出するものであり、光センサ４６が出力した光量データに基づいて、発光ダイオード４１Ｂ，４１Ｒ，４１Ｇに供給する電力を調整することででき、且つ、太陽光の赤外線ＩＲが凹面鏡３０で反射されても、赤外線ＩＲが赤外線フィルタ４９で低減されるため、表示光Ｌの色度が所望の色度になる。

本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、プリズムは、直角プリズムの他、ＲＴＩＲプリズム，ＴＩＲプリズムであっても良い。また、本実施形態は、発光色が異なる３種類の発光ダイオード４１Ｂ，４１Ｒ，４１Ｇを用いたものであったが、例えば、発光色が異なる２種類の発光ダイオードを用いても良い。

４１Ｂ 発光ダイオード（発光素子）
４１Ｒ 発光ダイオード（発光素子）
４１Ｇ 発光ダイオード（発光素子）
４１ 光源部（照明手段）
４５ プリズム（光学部材）
４４ ＤＭＤ（反射型表示素子）
４６ 光センサ（検出手段）
４９ 赤外線フィルタ（赤外線低減手段）
５８ 制御手段

Claims (3)

1. 照明光を発する照明手段と、前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記光学部材で反射された前記照明光の光量を検出する検出手段と、前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 第一の色を有する第一の光を発する第一の発光素子及び第二の色を有する第二の光を発する第二の発光素子を有し、前記第一の光及び前記第二の光を含む照明光を発する照明手段と、
   前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、
   前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、
   前記光学部材で反射された前記照明光を検出し、光量データを出力する検出手段と、
   前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、
   前記光量データに基づいて前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする表示装置。
3. 前記光学部材は、プリズムからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。

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