KR20140066746A

KR20140066746A - 필드 시퀀셜 화상표시장치

Info

Publication number: KR20140066746A
Application number: KR1020147008531A
Authority: KR
Inventors: 마코토 하다; 유이치 다카하시
Original assignee: 닛폰 세이키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2014-06-02
Also published as: US20140232763A1; JP2012212095A; EP2763129A1; US10147395B2; CN103827952B; JP5903819B2; KR101965921B1; EP2763129B1; CN103827952A; WO2013046774A1; EP2763129A4

Abstract

본 발명은 반사형 표시 디바이스인 DMD를 차량 탑재와 같은 고온 환경하에서 사용하는 경우, 불가역적인 휘점 결함 또는 흑점 결함이 발생하여, 표시소자의 수명이 짧아져, 표시소자의 고수명화의 측면에서 개량의 여지가 있었다. 표시제어수단(92)은 표시소자(30)에 표시화상(D)을 표시하게 하고, 조명제어수단(91)은 표시화상(D)의 프레임(F)을 시간 분할한 서브 프레임 SF마다 각 조명수단(11r, 11g)를 필드 시퀀셜 방식에 의해 구동하고, 프레임(F)은 표시제어수단(92)이 복수의 화소를 통상 구동시키고, 조명제어수단(91)이 조명수단(11r, 11g)을 구동시킴으로써 표시소자(30)에 표시화상(D)을 표시하는 표시기간(Fa)과, 표시제어수단(92)이 복수의 화소를 비표시기간 구동시키고, 조명제어수단(91)이 조명수단(11r, 11g)을 소등시킴으로써 표시소자(30)에 표시화상(D)을 표시시키지 않는 비표시기간(Fb)을 설치한다.

Description

필드 시퀀셜 화상표시장치{FIELD SEQUENTIAL IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 필드 시퀀셜 구동방식에 의해 화상을 표시하는 필드 시퀀셜 화상표시장치에 관한 것이다.

종래, 차량의 윈도우 실드 또는 콤바이너라고 불리는 반투과판에 표시상을 투영하고 허상을 표시하는 차량용 헤드업 디스플레이 장치가 여러가지 제안되어 있고, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다. 차량용 헤드업 디스플레이 장치(100)는 차량의 대시보드 내에 설치되어 있고, 이 차량용 헤드업 디스플레이 장치(100)가 투영하는 표시화상(D)은 윈도우 실드(200)에 의해 차량 운전자(250)에게 반사되어, 차량 운전자(250)가 허상(V)을 풍경과 중첩시켜 시인할 수 있다(도 1 참조).

이와 같은 차량용 헤드업 디스플레이 장치에서 필드 시퀀셜 구동방식을 사용한 것을 본원 출원인은 제안하고 있고, 특허문헌 2에 개시되어 있다.

이러한 헤드업 디스플레이 장치는 다른 발광색을 갖는 복수의 발광소자로 이루어지고, 액정표시소자를 투과 조명하는 조명수단과, 발광소자의 휘도를 제어하는 제어수단을 구비하고, 화상을 형성하는 프레임을 시간 분할한 서브 프레임마다 다른 발광색의 발광소자를 차례로 점등시키는 필드 시퀀셜 구동방식으로 화상표시를 실시하는 것이고, 액정표시소자의 투과율에 따라서 발광소자의 투과율을 제어하고, 액정표시소자를 투과하는 광의 휘도를 거의 균일하게 하는 것이다.

또한, 필드 시퀀셜 구동방식을 사용한 표시기로서 반사형 표시소자인 DMD(Digital Micro-mirror Device)를 사용한 것이 알려져 있고, 특허문헌 3에 개시되어 있다. 외부로부터의 영상신호에 기초하여 광원으로부터 투사되는 광을 DMD의 개개의 미러가 광을 반사하고 고해상도의 표시를 실현하고 있다.

일본 공개특허공보 평5-193400호 일본 공개특허공보 제2009-109711호

그러나, 반사형 표시 디바이스인 DMD를 차량 탑재와 같은 고온환경하에서 사용하는 경우, 상온 환경하와 동일하게 표시소자를 구동하면, 표시소자의 미러가 ON/OFF 어느쪽인가 일정한 상태로 고정 부착되고 불가역적인 휘점 결함 또는 흑점 결함이 발생하여 표시소자의 수명이 짧아져, 표시소자의 고수명화의 측면에서 개량이 여지가 있었다.

그래서, 본 발명은 상술한 과제를 감안하여 고온환경하에서 사용해도 표시소자의 수명을 길게 할 수 있는 필드 시퀀셜 화상표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 제1 발명에서는 복수의 화소를 갖고 표시화상을 표시하는 표시소자와, 상기 복수의 화소를 제어하는 표시제어수단과, 제1 발광색으로 상기 표시소자를 조명하는 제1 조명수단과, 제2 발광색으로 상기 표시소자를 조명하는 제2 조명수단과, 상기 표시화상의 프레임을 시간분할한 서브 프레임마다 상기 제1 조명수단 및 상기 제2 조명수단을 필드 시퀀셜 방식에 의해 구동하는 조명제어수단과, 외부로부터 상기 표시화상의 표시화상데이터를 입력하고, 상기 표시화상데이터에 기초하여 상기 표시제어수단과 상기 조명제어수단을 제어하는 제어부를 구비하며,

상기 프레임은 상기 표시제어수단이 상기 복수의 화소를 통상 구동시키고 상기 조명제어수단이 상기 제1 조명수단 및 상기 제2 조명수단을 구동시킴으로써 상기 표시소자에 상기 표시화상을 표시하는 표시기간과,

상기 표시제어수단이 상기 복수의 화소를 비표시기간 구동시키고, 상기 조명제어수단이 상기 제1 조명수단 및 상기 제2 조명수단을 소등시킴으로써, 상기 표시소자에 상기 표시화상을 표시하게 하지 않는 비표시기간을 구비하는 것이다.

또한, 제2 발명에서는 상기 비표시기간 구동은 상기 복수의 화소 각각을, 소정의 주기로 ON/OFF 제어시켜 이루어지는 것이다.

이러한 구성에 의해, 시인자에에 표시화상을 시인시키면서 비표시기간에서 표시소자의 화소를, 표시화상과는 관련되지 않은 ON/OFF 조작을 시킬 수 있고, 표시소자의 개개의 화소가 갖는 힌지(표시소자의 지지점)에 가해지는 부담을 경감시킬 수 있으며, 휘점 결함 또는 흑점 결함의 발생을 억제하고 표시소자의 수명을 길게 유지할 수 있다.

또한, 제3 발명에서는 상기 비표시기간 구동은 상기 프레임에서의 상기 복수의 화소 각각의 ON기간과 OFF기간이 거의 균등해지도록, 상기 복수의 화소 각각을, ON/OFF 제어시켜 이루어지는 것이다.

또한, 제4 발명에서는 상기 비표시기간 구동은 상기 표시기간에서의 상기 복수의 화소 각각의 ON/OFF비에 대하여 반사시킨 ON/OFF비로, 상기 복수의 화소를 각각을 ON/OFF제어시켜 이루어지는 것이다.

또한, 제5 발명에서는 상기 비표시기간 구동은 상기 통상 구동에서의 ON/OFF 제어를 반사시켜 이루어지는 것이다.

이와 같은 제3 내지 제5 발명의 구성에 의해, 표시소자의 개개의 화소가 갖는 힌지(표시소자의 지지점)에 관한 ON제어에 의한 부담과 OFF제어에 의한 부담을 균일하게 할 수 있고, 휘점 결함 또는 흑점 결함의 발생을 억제하여, 표시소자의 수명을 길게 유지할 수 있다.

또한, 제6 발명에서는 온도를 검출하고, 상기 제어부에 온도 데이터를 출력하는 온도검출수단을 구비하며, 상기 온도 데이터가 제1 문턱값 이상일 때, 상기 프레임은 상기 표시기간과 상기 비표시기간을 설치하는 것이고,

이러한 구성에 의해, 고온환경하에서만 비표시기간을 설치하여, 표시소자의 개개의 화소가 갖는 힌지(표시소자의 지지점)에 관한 부담을 경감시킬 수 있고, 휘점 결함 또는 흑점 결함의 발생을 억제하여, 표시소자의 수명을 길게 유지할 수 있다.

또한, 제7 발명에서는 상기 제어부는 상기 프레임 기간내에 차지하는 상기 비표시기간의 비율인 비표시 비율을, 상기 비표시 비율과 상기 온도 데이터를 미리 관련지어진 제어특성에 기초하여, 상기 온도 데이터에 맞추어 서서히 변화시키는 것이다.

온도 데이터(T)가 상승하고 제1 문턱값(T1) 이상이 되었을 때, 비표시 비율이 0%로부터 50% 등 미리 정해진 비율로 급격하게 변화됨으로써 표시 장치의 표시 휘도가 100% 내지 거의 50%로 급격하게 변화되어, 차량 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있었지만, 제7 발명에 의해 비표시 비율을 서서히 변화시킴으로써 표시 휘도를 완만하게 변화시키고, 차량 운전자가 시인하는 표시휘도의 변화에 의한 위화감을 경감시킬 수 있다(도 12 참조).

또한, 제8 발명에서는 상기 제어수단은 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하로부터 상기 제1 문턱값 이상으로 상승했을 때, 제1 규제 모드로 전환되고,

상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값보다 고온인 제2 문턱값 이상으로부터 제2 문턱값 이하로 하강했을 때 제2 규제 모드로 전환되며,

상기 제어수단은 상기 제1 규제모드에서 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하가 되었다고 해도, 상기 비표시 비율을 상기 제1 문턱값 시의 상기 비표시 비율 미만으로는 감소시키지 않고,

상기 제어수단은 상기 제2 규제모드에서 상기 온도 데이터가 상기 제2 문턱값 이상이 되었다고 해도, 상기 비표시 비율을 상기 제2 문턱값 시의 상기 비표시 비율보다 큰 값으로는 증가시키지 않는 것이며, 이러한 구성에 의해 제6 또는 제7 발명에서 온도 데이터가 문턱값 부근에서 요동치고 있을 때, 온도 데이터의 요동에 의한 표시 휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

또한, 제9 발명에서는 상기 제어수단은 상기 제1 규제모드에서의 제어특성의 궤적과, 상기 제2 규제모드에서의 제어특성의 궤적이 다른 궤적이 되는 히스테리시스 제어특성을 구비하는 것이고, 이와 같이 제어특성에 히스테리시스를 갖게 함으로써 문턱값 부근에서의 온도 데이터의 요동에 의한 표시 휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

또한, 제10 발명에서는 상기 제어수단은 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하로부터 상기 제1 문턱값 이상으로 상승했을 때, 상승우선모드로 전환하고, 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값보다 고온인 제2 문턱값 이상으로부터 상기 제2 문턱값 이하로 하강했을 때 하강우선모드로 전환하며,

상기 제어수단은 상기 상승우선모드에서 상기 온도 데이터의 상승에 기초하여 상기 비표시 비율을 증가시키고, 상기 온도 데이터가 하강해도 상기 비표시 비율을 감소시키지 않으며,

상기 제어수단은 상기 하강우선모드에서 상기 온도 데이터의 하강에 기초하여 상기 비표시 비율을 감소시키고, 상기 온도 데이터가 상승해도 상기 비표시 비율을 증가시키지 않는 것이며, 이러한 구성에 의해 온도 데이터가 제1 문턱값과 제2 문턱값 사이에서 정체되어 있을 때, 온도 데이터의 요동에 의한 표시휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

또한, 제10 발명에서는 상기 제어수단은 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하로부터 상기 제1 문턱값 이상으로 상승했을 때 상승우선모드로 전환되고, 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값보다 고온인 제2 문턱값 이상으로부터 상기 제2 문턱값 이하로 하강했을 때 하강우선모드로 전환되며,

상기 제어수단은 상기 하강우선모드에서 상기 온도 데이터의 하강에 기초하여 상기 비표시 비율을 감소시키고, 상기 온도 데이터가 상승해도 상기 비표시 비율을 증가시키지 않는 것이며, 이러한 구성에 의해 온도 데이터가 제1 문턱값과 제2 문턱값 사이에서 체류하고 있을 때, 온도 데이터의 요동에 의한 표시휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

또한, 제11 발명에서는 상기 프레임에서의 상기 복수의 화소 각각의 OFF 기간은 상기 화소의 ON기간보다 긴 것이다.

또한, 제12 발명에서는 상기 비표시기간은 상기 표시기간보다 긴 것이다.

이와 같이 표시소자의 개개의 화소가 갖는 힌지(표시소자의 지지점)에 관한 OFF기간이 ON기간보다 약간 길어짐으로써, 가령 화소의 고착이 발생한 경우에도 ON기간에서 고착될 가능성을 저하시킬 수 있고, 이에 의해 특히 휘점 결함의 발생을 억제하여 시인자가 휘점 결함(표시)을 주시함에 기인한 집중력의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명은 고온환경하에서 표시소자에 비표시기간을 설치함으로써 표시소자에 가해지는 부담을 경감시킴으로써, 표시소자의 수명을 길게 할 수 있고, 또한 고온환경하에서 급격한 휘도변화를 없애 차량 운전자에게 위화감을 주지 않는 필드 시퀀셜 화상표시장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 개관도,
도 2는 상기 실시형태를 나타내는 표시장치의 단면도,
도 3은 상기 실시형태의 조명광을 발생하는 조명장치의 개념도,
도 4는 상기 실시형태의 전기적 구성 설명도,
도 5는 상기 실시형태의 표시소자에서의 필드의 개략도,
도 6은 상기 실시형태의 필드 시퀀셜 구동의 타임차트 개략도,
도 7은 상기 실시형태의 비표시기간-온도 데이터의 제어 특성도,
도 8은 상기 실시형태의 비표시기간의 설명도,
도 9는 상기 실시형태의 비표시기간의 타임차트 설명도,
도 10은 상기 실시형태의 비표시기간의 변형예를 도시한 타임차트 설명도,
도 11은 제2 실시형태의 비표시기간의 타임차트 설명도,
도 12는 제3 실시형태의 비표시기간-온도 데이터의 제어 특성도,
도 13은 제3 실시형태의 비표시기간의 설명도,
도 14는 제4 실시형태의 비표시기간-온도 데이터의 제어 특성도,
도 15는 제5 실시형태의 비표시기간-온도 데이터의 제어 특성도,
도 16은 제6, 제7 실시형태의 온도 변화에 의한 플로우차트,
도 17은 제6 실시형태의 온도변화에 의한 플로우차트(제1, 제2 규제모드),
도 18은 제7 실시형태의 비표시기간-온도 데이터의 제어 특성도(히스테리시스 제어),
도 19는 제8 실시형태의 온도변화에 의한 플로우차트(루프 제어),
도 20은 제9 실시형태의 온도변화에 의한 플로우차트(상승, 하강우선모드)이다.

이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명을 차량용 헤드업 디스플레이 장치(100)에 적용한 일 실시형태에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 헤드업 디스플레이 장치(100)를 차량에 탑재했을 때의 개관을 도시한 도면이다. 헤드업 디스플레이 장치(100)는 차량의 대시보드 내에 설치되고, 생성된 표시화상(D)을 나타내는 표시광(L)을 윈도우 실드(200)에서 반사시킴으로써 차량운전자(250)에 차량 정보를 나타내는 표시화상(D)의 허상(V)를 시인시키는 것이다. 차량운전자(250)는 전방으로부터 시선을 벗어나지 않고 허상(V)을 시인할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예인 헤드업 디스플레이 장치(100)의 구성도이다. 헤드업 디스플레이 장치(100)는 조명장치(10), 조명광학계(20), 표시소자(30), 온도검출수단(40), 투사광학계(50), 스크린(60), 평면미러(70), 오목면 미러(75), 표시화상(D)이 출사되는 창부(81)를 갖는 하우징(80), 및 제어부(90)를 구비하고 있다.

조명장치(10)는 도 3에 도시한 바와 같이 조명수단(11)과, 알루미늄 기판으로 이루어지고 상기 조명수단(11)을 실장하는 회로기판(12)과, 반사투과 광학수단(13)과, 휘도 불균일 저감 광학수단(14)을 구비한다.

조명수단(11)은 적색광(R)을 발하는 적색 다이오드(제1 조명수단)(11r), 녹색광(G)을 발하는 녹색 다이오드(제2 조명수단)(11g), 및 청색광(B)을 발하는 청색 다이오드(제3 조명수단)(11b)로 구성된다.

반사투과 광학수단(13)은 광을 반사하는 반사미러(13a)와, 유전체의 다층막 등의 박막이 거울면에 형성된 거울로 구성되어, 광의 투과와 반사를 실시하는 다이크로익 미러(13b, 13c)로 이루어진 것이다.

반사미러(13a)는 녹색 다이오드(11g)로부터 발하는 광(G)의 진행방향 측에 소정의 각도를 갖고 설치되어 광(G)을 반사한다.

다이크로익 미러(13b)는 적색 다이오드(11r)로부터의 광(R)의 진행방향 측에 소정의 각도를 갖고 설치되어, 반사 미러(13a)로 반사된 광(G)을 투과하고 광(R)을 반사한다.

다이크로익 미러(13c)는 청색 다이오드(11b)로부터의 광(B)의 진행방향 측에 소정의 각도를 갖고 설치되어, 다이크로익 미러(13b)에 의해 투과, 반사된 광(R)과 광(G)을 투과하고 광(B)을 반사한다.

휘도 불균일 저감 광학수단(14)은 미러 박스나 어레이 렌즈 등으로 이루어진 것으로, 상술한 조명광(C)을 난반사, 산란, 굴절시킴으로써 광의 불균일을 저감시킨다. 이와 같이 조명장치(10)는 후술하는 조명광학계(20)의 방향으로 조명광(C)을 출사한다.

조명광학계(20)는 예를 들어 오목형상의 렌즈 등으로 구성되고, 조명장치(10)로부터 출사된 조명광(C)을 후술하는 표시소자(30)의 크기로 조정한다.

표시소자(30)는 가동식 마이크로 미러를 구비한 DMD(Digital Micro-mirror Device)로 이루어지고, 상기 마이크로 미러의 하부에 설치한 전극을 마이크로세컨드(㎲) 오더라는 매우 짧은 시간으로 구동하여 ON/OFF의 2개의 상태를 가지게 함으로써 각 마이크로 미러는 거울면을 힌지를 지지점으로 ±12도 경사지게 할 수 있다. 미러가 ON일 때에는 힌지를 지지점으로 +12도 경사지게 하고, 조명광학계(20)로부터 출사된 조명광(C)을 후술하는 투사광학계(50)방향으로 반사시킨다. OFF일 ?에는 힌지를 지지점으로 -12도 경사지게 하고, 조명광(C)을 투사광학계(50) 방향으로 반사시키지 않는다. 따라서, 각 미러를 개별적으로 구동함으로써 표시화상(D)을 투사광학계(50) 방향으로 투사한다.

표시소자(30)의 각 미러는 차량용 헤드업 디스플레이 장치(100)가 전원 OFF일 때, ON제어에서의 경사와, OFF 제어에서의 경사의 중간점으로 복귀시키고, 본 실시형태에서는 0도의 위치에서 구동을 정지한다.

투사광학계(50)는 예를 들어 오목렌즈 또는 볼록렌즈 등으로 구성되고 표시소자(30)로부터 투영된 표시화상(D)의 표시광(L)을 후술하는 스크린(60)에 효율 좋게 조사하기 위한 광학계이다.

스크린(60)은 확산판, 홀로그래픽 디퓨져, 마이크로렌즈 어레이 등으로 구성되고, 투사광학계(50)로부터의 표시광(L)을 하면에서 수광하여 상면에 표시화상(D)을 표시한다.

평면미러(70)는 스크린(60)에 표시된 표시화상(D)을 후술하는 오목면 미러(75)를 향하여 반사시킨다.

오목면 미러(75)는 오목면 거울 등이고 평면 미러(70)에서 반사된 표시광(L)을 오목면에서 반사시킴으로써 반사광을 후술하는 창부(81)를 향하여 출사한다. 이에 의해, 결상되는 허상(V)은 스크린(60)에 표시된 표시화상(D)이 확대된 크기가 된다.

하우징(80)은 경질수지 등으로 형성되고, 상방에 소정의 크기의 창부(81)를 구비한 상자형상으로 되어 있다. 하우징(80)에는 조명장치(10), 조명광학계(20), 표시소자(30), 온도검출수단(40), 투사광학계(50), 스크린(60), 평면미러(70), 및 오목면 미러(75) 등이 소정의 위치에 수납된다.

창부(81)는 아크릴 등의 투광성 수지로부터 만곡 형상으로 형성되어 있고, 하우징(80)의 개구부에 용착 등에 의해 부착된다. 창부(81)는 오목면 미러(75)에서 반사된 광을 투과시킨다.

다음에, 도 4 내지 도 6을 사용하여 헤드업 디스플레이 장치(100)의 전기적 구성에 대해서 설명한다. 도 4는 본 실시형태의 표시장치의 전기적 구성 설명도이고, 도 5는 실시형태의 표시소자(30)(DMD)에서의 필드(화소)의 대략도이며, 도 6은 실시형태의 필드 시퀀셜 구동의 타임차트 개략도이다.

제어부(90)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)에 의해 구성되고, LVDS(Low Voltage Differential Signal) 통신 등에 의해 표시화상(D)을 표시하기 위한 영상신호(300)가 외부로부터 입력되고, 상기 영상신호(300)가 요구하는 광의 휘도와 발광 타이밍으로 조명장치(10)를 제어하기 위한 조명 제어 데이터(310)와, 또한 상기 영상신호(300)가 요구하는 표시화상(D)을 표시소자(30)에 표시하기 위한 표시 제어 데이터(320)를, 조명제어부(91)와 표시제어부(92)에 각각 출력함으로써 헤드업 디스플레이 장치(100)에서의 표시화상(D)의 출력동작을 제어한다.

표시화상(D)을 표시하는 주기인 프레임(F)은 복수의 시간으로 분할된 서브 프레임(SF)으로 구성된다.

조명제어부(91)는 상기 서브 프레임(SF)마다 다른 색의 발광 다이어드(11r, 11g, 11b)를 조명 제어 데이터(310)가 요구하는 광강도와 타이밍으로 고속으로 차례로 전환시키는 필드 시퀀셜 구동방식에 의해 조명장치(10)를 제어한다.

표시제어부(92)는 표시제어 데이터(320)에 기초하여, 표시소자(30)의 개개의 미러를 PWM방식(ON의 시간 비율을 변화시키는 것) 등에 의해 ON/OFF 제어하여, 조명장치(10)가 출사하는 광(R, G, B)을 스크린(60)의 방향으로 반사시킴으로써, 발광 다이오드(11r, 11g, 11b)를 기본색으로 하고, 가법(加法) 혼합방식에 의한 혼색을 이용하여, 표시화상(D)을 풀 컬러로 표현한다.

이상의 구성으로 이루어진 헤드업 디스플레이 장치(100)의 동작을 간소하게 설명하면

(1) 제어부(90)는 외부로부터의 영상신호(300)에 기초하여 조명 제어 데이터(310)와 표시 제어 데이터(320)를 생성한다.

(2) 조명장치(10)는 조명 제어 데이터(310)에 기초하여 필드 시퀀셜 구동방식에 의해 조명광(C)을 표시소자(30)에 출사한다.

(3) 표시소자(30)는 표시 제어 데이터(320)에 기초하여 표시소자(30)의 개개의 미러를 ON/OFF 제어함으로써 조명장치(10)로부터의 조명광(C)을 표시화상(D)으로서 스크린(60)을 향하여 투영한다.

(4) 스크린(60)에 표시된 표시화상(D)을 나타내는 표시광(L)은 평면미러(70)에 의해 오목면 미러(75)를 향하여 반사된다.

(5) 표시화상(D)은 오목면 미러(75)에 의해 소정의 크기로 확대되고, 확대된 표시화상(D)을 나타내는 표시광(L)이 윈도우 실드(200)에서 반사됨으로써, 윈도우 실드(200)의 전방으로 표시화상(D)의 허상(V)이 맺힌다. 이와 같이 헤드업 디스플레이 장치(100)는 차량 운전자(250)에게 표시화상(D)을 허상(V)으로서 시인시키는 것을 가능하게 한다.

이에 의해, 헤드업 디스플레이 장치(100)의 온도 데이터(T)에 기초한 제어방법에 대해서 설명한다.

온도검출수단(40)은 표시소자(30)의 베이스 기판의 세라믹 부분에 내장되는 서미스터 등으로 이루어진 온도 센서(41)와, A/D 변환기(42)로 구성되고, 온도 센서(41)는 표시소자(30)의 온도를 측정하며, 온도 센서(41)로부터 출력된 아날로그 데이터를 A/D변환기(42)에서 디지털 데이터로 변환하고, 제어부(90)에 온도 데이터(T)를 출력한다. A/D 변환기(42)는 제어부(90)에 내장되어 있어도 좋다.

또한, 온도 센서(41)는 표시소자(30)의 온도가 아니라 표시소자(30)의 온도에 영향을 미치는 하우징(80) 내 또는 하우징(80) 주변의 온도를 측정해도 좋다.

또한, 온도 센서(41)는 제어부(90)가 실장되는 제어기판(도시하지 않음)상에 설치되고, 표시소자(30)의 온도를 제어기판상으로부터 원격 측정해도 좋다.

상기 프레임(F) 기간내는 표시소자(30)의 개개의 미러가 통상 구동하는 표시기간(Fa)과, 비표시기간 구동하는 비표시기간(Fb)을 구비하고, 프레임(F) 기간내의 비표시기간(Fb)이 차지한는 비율을 비표시 비율(P)로 한다.

표시기간(Fa)은 상술한 바와 같이 조명장치(10)가 조명제어데이터(310)에 기초하여, 필드 시퀀셜 구동방식에 의해 표시화상(D)을 표시소자(30) 방향으로 출사하고, 표시소자(30)는 표시제어데이터(320)에 기초하여 표시소자(30)의 개개의 미러를 ON/OFF 제어함으로써, 조명장치(10)로부터의 조명광(C)을 스크린(60)을 향하여 표시화상(D)으로서 투영하는 기간을 말한다.

비표시기간(Fb)은 조명장치(10)를 소등하고, 표시소자(30)의 개개의 미러를, 소정의 주기로 ON/OFF 제어하는 비표시기간 구동을 실시한다.

상기 비표시기간 구동이라는 것은 표시소자(30)의 개개의 미러를, 소정의 주기로 ON/OFF 제어시키는 것이고, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이 표시소자(30)의 각 필드 A, E가 표시기간(Fa) 중의 통상 구동의 모습에 따르지 않고, 미리 제어부(90)에 설정된 프로그램에 의해 ON/OFF 제어되는 것이다.

이러한 구성에 의해, 표시소자(30)의 개개의 미러는 소정의 주기로 ON/OFF 제어되므로 ON/OFF 어느쪽의 상태로 고정되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 표시기간(Fa)에서의 각 미러의 ON기간 및 OFF기간을 산출하고, 그 산출결과로부터 프레임(F) 내의 ON기간과 OFF기간이 대략 균일(ON기간:OFF기간≒50:50)이 되도록 비표시기간(Fb)에서의 각 미러의 ON기간 및 OFF기간을 산출하며, 그 산출결과에 기초하여 비표시기간 구동을 실시해도 좋다.

또한, 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 표시기간(Fa)에서의 ON기간과 OFF기간의 비율이 10:90이면 비표시기간(Fb)에서의 ON기간과 OFF기간의 비율은 90:10으로 설정하도록, 표시기간(Fa)에서의 개개의 미러의 ON/OFF비를 반전시킨 ON/OFF비로, 비표시기간 구동을 실시해도 좋다.

또한, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 표시기간(Fa)에서의 통상 구동의 ON/OFF 제어를 반전 구동시켜도 좋다. 이 반전구동이라는 것은 표시소자(30)가 표시기간(Fa)에서 ON구동이었던 타이밍은 비표시기간(Fb)에서는 OFF구동을 실시하고, 표시소자(30)가 표시기간(Fa)에서 OFF 구동이었던 타이밍은 비표시기간(Fb)에서는 ON구동을 실시하는 것이다. 즉, 비표시기간(Fb)의 펄스는 표시기간(Fa)의 펄스와 펄스폭이 동일 또는 축소·확대한 펄스를 ON/OFF 반전시킨 펄스이다.

이러한 구성에 의해 프레임 마다에서의 표시소자의 개개의 미러의 ON기간과 OFF기간을 거의 균일하게 할 수 있고, 개개의 미러가 ON/OFF 어느쪽의 상태로 고착되는 것을 억제할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이 제어부(90)는 온도 데이터(T)가 미리 정해진 제1 문턱값(T1) 미만이라고 판정했을 때, 비표시 비율(P)을 0으로 설정하고, 프레임(F)기간내에 비표시기간(Fb)을 설치하지 않고 통상구동만을 실시한다.

온도 데이터(T)가 미리 정해진 제1 문턱값(T1) 이상이라고 판정했을 때, 프레임(F) 기간내는 비표시 비율(P)을 제2 문턱값 비표시 비율(P2)로 설정하고, 도 8에 도시한 바와 같이 프레임(F) 기간내에 표시기간(Fa)과, 비표시기간(Fb)을 설치하며, 도 8에 도시한 바와 같이 통상구동 후에 비표시기간 구동을 실시한다. 제2 문턱값 비표시 비율(P2)은 표시소자(30)의 개개의 미러의 ON기간과 OFF기간이 거의 동등해지도록 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의해, 온도 데이터(T)가 미리 정해진 제1 문턱값(T1) 이상일 때, 표시소자(30)의 모든 화소는 프레임 주파수(F)의 기간내에서 ON구동이었던 기간과 OFF구동이었던 기간이 거의 균일해지고, 표시소자(30)의 개개의 화소가 갖는 힌지(표시소자(30)의 지지점)에 가해지는 부담을 경감시킬 수 있으며, 휘점 결함 또는 흑점 결함의 발생을 억제하고, 고온환경하에서 사용해도 표시소자(20)의 수명을 길게 유지할 수 있다.

또한, 상기의 실시예에서 비표시기간(Fb)이 제1 문턱값(T1) 이상인 경우에 설치되어 있었지만, 온도에 따르지 않고 일정하게 설치되어도 좋다.

또한, 상기의 실시예에서 프레임 내에서의 개개의 화소의 ON기간과 OFF기간을 거의 균일하게 했지만, 프레임 내에서의 개개의 화소의 ON기간이 48%, OFF기간이 52%와 같이, OFF기간을 ON기간보다 약간 길게 하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의해, 가령 고착된 경우에도 ON기간에서 고착될 가능성을 극단적으로 저하시킬 수 있고, 또한 결국에는 휘점 결함이 발생할 가능성을 극단적으로 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에서의 헤드업 디스플레이 장치를 시인하는 것이 휘점 결함(표시)을 주시하여, 운전에 대한 집중력이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 동일한 이유에서 프레임 내에서의 비표시기간(Fb)을, 표시기간(Fa)보다 길게 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 본 실시형태의 변형예에 대해서 도 11 내지 도 20을 참조하여 설명한다.

(제2 실시형태)

상기의 실시예에서는 프레임(F)의 전반에 표시기간(Fa)을 설치하고, 프레임(F)의 후반에 비표시기간(Fb)을 설치했지만, 이에 한정되지 않고 비표시기간(Fb)은 도 11에 도시한 바와 같이, 서브 프레임(SF)마다 비표시기간(Fb)을 설치해도 좋다.

(제3 실시형태)

제어수단(90)은 도 12, 도 13이 도시한 바와 같이 비표시 비율(P)과 온도 데이터(T)를 미리 관련지어진 제어특성에 기초하여, 온도 데이터(T)에 의해 비표시 비율(P)을 서서히 변화시킨다.

제1 또는 제2 실시형태에서는 온도 데이터(T)가 제1 문턱값(T1) 이상이 되었을 때, 비표시 비율(P)이 0%(R1)으로부터 50%(R2)로 급격하게 변화됨으로써, 표시장치의 표시휘도가 100%로부터 50%로 급격하게 변화되어, 차량 운전자(250)에게 위화감을 줄 우려가 있었지만, 제3 실시형태에서는 상기 제어 데이터에 기초하여 비표시 비율(P)을 서서히 변화시킴으로써 표시 휘도도 완만하게 변화되어, 차량 운전자(250)가 시인하는 표시휘도의 변화에 의한 위화감을 경감시킬 수 있다.

(제4 실시형태)

또한, 도 12에 도시한 바와 같이 상기 실시형태의 제어특성은 온도 데이터(T)에 기초하여 연속적으로 비표시 비율(P)을 변화시켜 가지만, 도 14와 같이 단계적으로 비표시 비율(P)을 변화시켜도 좋다.

(제5 실시형태)

또한, 도 15에 도시한 바와 같이 온도 데이터(T)의 하강 방향과 상승 방향에서 검출온도의 전환폭을 다르게 해도 좋다.

(제6 실시형태)

또한, 도 16과 도 17을 사용하여 제7 실시형태에 대해서 설명한다.

도 16은 온도 데이터(T)에 기초하는 비표시 비율(P)의 제어에 대한 플로우차트이고, 도 17은 후술하는 (a) 제1 규제모드(Ma)와, (b) 제2 규제모드(Mc)에 관한 플로우차트이다.

우선, (S1) 제어부(90)는 온도검출수단(40)으로부터 온도 데이터(T)를 입력한다.

(S2) 제어부(90)는 온도 데이터(T)를 판정한다.

(S3a) 온도 데이터(T)가 T≤T1(제1 문턱값)일 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정한다. (S4a) 그 후, 새롭게 온도 데이터(T)를 입력한다.

(S5a) 제어부(90)는 온도 데이터(T)를 판정한다(T1＜T).

(S6a) 온도 데이터(T)가 T1＜T일 때, 제어 특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정한다.

(S7a) 제1 규제 모드(Ma)로 전환한다.

(S8a) 새롭게 온도 데이터(T)를 입력한다. (S9a) 제어부(90)는 온도 데이터(T)를 판정한다(T1＜T).

(S10a) 온도 데이터가 T1＜T일 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정한다.

(S11a) 온도 데이터(T)가 T≤T1일 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 제1 문턱값 비표시 비율(P1)로 조정한다.

(S12a) T2≤T가 될 때까지, S8a~S12a를 반복한다. T2≤T가 되면 제1 규제모드(Ma)를 종료한다.

또한, 제2 규제모드(Mc)에 대해서는 제1 규제모드(Ma)와 제어가 유사하므로 설명은 생략한다.

이러한 구성에 의해 문턱값 부근에서의 온도 데이터(T)의 요동에 의한 표시휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

(제7 실시형태)

또한, 제7 실시형태로서, 제어수단(90)은 제1 문턱값(T1)과 제2 문턱값(T2)에 기초하는 제어에 추가하여, 제1 문턱값(T1) 이상 제2 문턱값(T2) 미만인 미리 정해진 소정의 제3 문턱값(T3)과, 제1 문턱값(T1) 이하의 미리 정해진 소정의 제4 문턱값(T4)에 기초하는 제어를 실시한다. 제어수단(90)은 온도 데이터(T)가 상승시, 제1 문턱값(T1) 이상이라고 판정했을 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정하고, 제2 문턱값(T2) 이상이라고 판정했을 때에는 비표시 비율(P)을 제2 문턱값 비표시 비율(P2)로 조정한다. 또한, 제어수단(90)은 온도 데이터(T)가 하강시, 제3 문턱값(T3)이하라고 판정했을 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정하고, 제4 문턱값(T4) 이하라고 판정했을 때에는 비표시 비율(P)을 제1 문턱값 비표시 비율(P1)로 조정한다. 즉, 제7 실시형태에서 제어수단(90)은, 제7 실시형태에서 설명한 온도상승 우선구동의 제어특성의 궤적과, 온도상승 우선구동의 제어특성의 궤적을 다르게 하는 히스테리시스 제어특성을 구비한다(도 18).

이와 같이 히스테리시스 제어특성을 갖게 함으로써 문턱값 부근에서의 온도 데이터(T)의 요동에 의한 표시 휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 히스테리시스 제어가 가능하면 좋으므로, 문턱값을 T4’→T3’→T2→T1→과 같은 루프 제어로 해도 좋다(제8 실시형태)(도 19).

(제9 실시형태)

또한, 도 16과 도 20을 사용하여 제9 실시형태에 대해서 설명한다. 도 20은 후술하는 (a)상승우선모드(Md)와, (b)하강우선모드(Me)에 관한 플로우차트이다.

우선, S1에서, 제어부(90)는 온도검출수단(40)으로부터 온도 데이터(T)를 입력한다. S2에서, 제어부(90)는 온도 데이터(T)를 판정한다. S3d에서, 온도 데이터(T)가 T≤T1(제1 문턱값)일 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정한다. S4d에서, 그후, 새롭게 온도 데이터(T)를 입력한다. S5d에서, 제어부(90)는 온도 데이터(T)를 판정한다(T1＜T). S6d에서, 온도 데이터(T)가 T1＜T일 때, 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정한다. S7d에서, 상승우선모드(Md)로 전환한다. S8d에서, 새롭게 온도 데이터(T)를 입력한다. S9d에서, 제어부(90)는 온도가 상승했는지를 판정한다. S10d에서, 온도 데이터(T)가 상승했을 때 제어특성에 기초하여 비표시 비율(P)을 조정한다. 온도 데이터(T)가 상승하고 있지 않을 때, 비표시 비율(P)은 변화되지 않는다. S11d에서, T2≤T가 될 때까지 S8d~S11d를 반복한다. T2≤T가 되면 상승우선모드(Md)를 종료한다.

또한, 하강우선모드(Me)에 대해서는 상승우선모드(Md)와 제어가 유사하므로 설명은 생략한다.

이와 같이 비표시 비율(P)의 변화를 상승우선 또는 하강우선으로 함으로써 온도 데이터(T)의 요동에 의한 표시휘도의 요동을 경감시킬 수 있다.

이와 같이 본 실시형태에 따르면 온도검출수단(40)이 출력한 표시소자(30)의 온도 데이터(T)에 기초하여, 고온환경하에서 프레임(F) 기간내에 비표시기간(Fb)을 설치함으로써 표시소자(30)의 수명을 길게 할 수 있고, 또한 문턱값 부근에서의 급격한 휘도 변화를 완만하게 하여, 차량 운전자의 휘도 변화에 따른 위화감을 경감시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태는 헤드업 디스플레이 장치였지만, 본 발명은 콤비네이션 미터, 네비게이션 장치 등의 직시 타입의 차량용 표시기에 적용하는 것이어도 좋다.

또한, 조명수단(11)은 발광 다이오드에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 반도체 레이저이어도 좋다.

또한, 제어부(90)는 본 실시예에서는 하우징(80)의 외측에 설치되어 있지만, 하우징(80) 내에 설치되어도 좋다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명에 관한 필드 시퀀셜 화상표시장치는 예를 들어 자동차 등의 윈도우 실드에 화상을 표시하는 표시광을 조사하여, 허상으로서 배경과 중첩하여 시인시키는 헤드업 디스플레이 장치로서 적용할 수 있으며, 특히 높은 온도환경하에서 사용되는 자동차에 탑재되는 필드 시퀀셜 화상표시장치로서 바람직하다.

100: 헤드업 디스플레이 장치(필드 시퀀셜 표시장치)
200: 윈도우 실드 250: 차량 운전자 시점
300: 영상신호 310: 조명제어데이터
320: 표시제어데이터 10: 조명장치
11: 조명수단 11r: 적색 발광 다이오드
11g: 녹색 발광 다이오드 11b: 청색 발광 다이오드
12: 회로기판 13: 반사투과 광학수단
13a: 반사판 13b: 다이크로익 미러
13c: 다이크로익 미러 14: 광도 불균일 저감 광학수단
20: 조명광학계 30: DMD(표시소자)
40: 온도검출수단 41: 온도센서
42: A/D변환기 50: 투사광학계
60: 스크린 70: 평면 미러
75: 오목면 미러 80: 하우징
81: 창부 90: FPGA(제어부)
91: 조명제어부 92: 표시제어부
R: 조명광(적색) G: 조명광(녹색)
B: 조명광(청색) A: 필드(DMD의 화소)
E: 필드(DMD의 화소) C: 조명광
D: 표시화상 F: 프레임
Fa: 표시기간 Fb: 비표시기간
L: 표시광 Ma: 제1 규제모드
Mc: 제2 규제모드 Md: 상승우선모드
Me: 하강우선모드 P: 비표시 비율
P1: 제1 문턱값 비표시 비율 P2: 제2 문턱값 비표시비율
V: 허상 SF: 서브 프레임
T: 온도 데이터 T1: 제1 문턱값
T2: 제2 문턱값 T3: 제3 문턱값
R4: 제4 문턱값

Claims

복수의 화소를 갖고 표시화상을 표시하는 표시소자,
상기 복수의 화소를 제어하는 표시제어수단,
제1 발광색으로 상기 표시소자를 조명하는 제1 조명수단,
제2 발광색으로 상기 표시소자를 조명하는 제2 조명수단,
상기 표시화상의 프레임을 시간분할한 서브 프레임마다 상기 제1 조명수단 및 상기 제2 조명수단을 필드 시퀀셜 방식에 의해 구동하는 조명제어수단, 및
외부로부터 상기 표시화상의 표시화상데이터를 입력하고 상기 표시화상데이터에 기초하여 상기 표시제어수단과 상기 조명제어수단을 제어하는 제어부를 구비하며,
상기 프레임은,
상기 표시제어수단이 상기 복수의 화소를 통상 구동시키고, 상기 조명제어수단이 상기 제1 조명수단 및 상기 제2 조명수단을 구동시킴으로써, 상기 표시소자에 상기 표시화상을 표시하는 표시기간과,
상기 표시제어수단이 상기 복수의 화소를 비표시기간 구동시키고, 상기 조명제어수단이 상기 제1 조명수단 및 상기 제2 조명수단을 소등시킴으로써, 상기 표시소자에 상기 표시화상을 표시하게 하지 않는 비표시기간을 구비하는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비표시기간 구동은 상기 복수의 화소 각각을 소정의 주기로 ON/OFF 제어시켜 이루어지는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 비표시기간 구동은 상기 프레임에서의 상기 복수의 화소 각각의 ON 기간과 OFF 기간이 거의 균등해지도록 상기 복수의 화소 각각을 ON/OFF 제어시켜 이루어지는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비표시기간 구동은 상기 표시기간에서의 상기 복수의 화소 각각의 ON/OFF비에 대해서 반전시킨 ON/OFF비로, 상기 복수의 화소 각각을 ON/OFF 제어시켜 이루어지는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비표시기간 구동은 상기 통상 구동에서의 ON/OFF 제어를 반전시켜 이루어지는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
온도를 검출하고 상기 제어부에 온도 데이터를 출력하는 온도검출수단을 추가로 구비하고, 상기 온도 데이터가 제1 문턱값 이상일 때, 상기 프레임은 상기 표시기간과, 상기 비표시기간을 설치하는 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 프레임 기간내에 차지하는 상기 비표시기간의 비율인 비표시 비율을, 상기 비표시 비율과 상기 온도 데이터를 미리 관련지어진 제어 특성에 기초하여 상기 온도 데이터에 맞추어 서서히 변화시키는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하로부터 상기 제1 문턱값 이상으로 상승했을 때 제1 규제 모드로 전환되고,
상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값보다 고온인 제2 문턱값 이상으로부터 상기 제2 문턱값 이하로 하강했을 때 제2 규제모드로 전환하고,
상기 제어수단은 상기 제1 규제모드에서 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하가 되었다고 해도, 상기 비표시 비율을 상기 제1 문턱값 시의 상기 비표시 비율 미만으로는 감소시키지 않고,
상기 제어수단은 상기 제2 규제모드에서 상기 온도 데이터가 상기 제2 문턱값 이상이 되었다고 해도, 상기 비표시 비율을 상기 제2 문턱값 시의 상기 비표시 비율보다 큰 값으로는 증가시키지 않는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 제1 규제모드에서의 제어특성의 궤적과, 상기 제2 규제모드에서의 제어특성의 궤적이 다른 궤적이 되는 히스테리시스 제어특성을 구비하는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값 이하로부터 상기 제1 문턱값 이상으로 상승했을 때 상승우선모드로 전환되고,
상기 온도 데이터가 상기 제1 문턱값보다 고온인 제2 문턱값 이상으로부터 상기 제2 문턱값 이하로 하강했을 때 하강우선모드로 전환하며,
상기 제어수단은 상기 상승우선모드에서 상기 온도 데이터의 상승에 기초하여 상기 비표시 비율을 증가시키고 상기 온도 데이터가 하강해도 상기 비표시 비율을 감소시키지 않으며,
상기 제어수단은 상기 하강우선모드에서 상기 온도 데이터의 하강에 기초하여 상기 비표시 비율을 감소시키고, 상기 온도 데이터가 상승해도 상기 비표시 비율을 증가시키지 않는, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임에서의 상기 복수의 화소 각각의 OFF기간은 상기 화소의 ON기간보다 긴, 필드 시퀀셜 화상표시장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비표시기간은 상기 표시기간보다 긴, 필드 시퀀셜 화상표시장치.