CN100390660C - 图像显示装置及其光源单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像显示装置，其构成为，将分别射出红色光、绿色光、蓝色光的半导体发光元件用于光源，在一个画面描绘周期内使该半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变，由此确保图像显示装置中平滑的灰度等级与明亮度。

Description

图像显示装置及其光源单元
技术领域
本发明是涉及将来自光源侧的光照射到图像显示元件、形成光学像的图像显示技术，特别是涉及关于灰度等级显示的技术。
背景技术
作为与本发明相关联的现有技术，例如在日本特开2004-37958号公报、日本特开2003-186110号公报中有记述。在日本特开2004-37958号公报记述了将能够发出不同单色光的半导体发光元件LED用于光源，将数码微镜设备DMD用于图像显示元件，与图像信号逐次分时使半导体发光元件LED动作的结构；在日本专利2003-186110号公报中，记述了将发出红、绿、蓝光的发光二极管作为光源，在图像显示元件中使用DMD面板，使发光二极管的红、绿、蓝光的ON/OFF信号与DMD(DMD：Texas instrument公司注册商标)的像素的ON/OFF信号同步实施彩色显示的结构。
在上述历来的技术中，在低灰度等级图像中难以平滑地进行灰度等级显示，而在亮度较高的灰度等级图像中有产生亮度损失的问题。
发明内容
本发明的核心在于，鉴于上述现有技术，在低灰度等级图像中能够平滑地进行灰度等级显示，同时能够抑制在亮度较高的灰度等级图像中的亮度损失。
本发明的目的在于，为了解决上述问题，提供能够确保高质量图像的图像显示技术。
为了解决上述问题，在本发明中，作为将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像的图像显示装置或其光源单元，构成为，将分别射出红色光、绿色光、蓝色光的半导体发光元件用于光源，在一画面描绘周期内使该半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级对应而可变。
本发明的第一方面是提供一种图像显示装置，将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像，其特征在于，该图像显示装置包括：具有半导体发光元件，射出红色光、绿色光、蓝色光的光源；和光源驱动电路，按照如下方式驱动所述光源：在一个画面描绘循环期间内使所述半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变、明亮的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率高时和低时写入、暗淡的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率低时写入，构成为与所述图像显示元件的驱动相吻合，使所述光源的发光可变。
本发明的第二方面是提供另一种图像显示装置，将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像，其特征在于，该图像显示装置包括：包括有由LED芯片发光部射出红色光的半导体发光元件、同样射出绿色光的半导体发光元件、以及同样射出蓝色光的半导体发光元件的光源；通过基于微小镜的反射对照射的光进行调制的DLP型图像显示元件；光源驱动电路，按照如下方式驱动所述光源：在一个画面描绘循环期间使所述各半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变、明亮的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率高时和低时写入、暗淡的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率低时写入；和基于图像信号而驱动所述图像显示元件的图像显示元件驱动电路，构成为与所述图像显示元件的驱动相吻合使所述光源的发光可变。
本发明的第三方面是提供一种光源单元，是将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像的图像显示装置用的光源单元，其特征为，该光源单元包括：具有半导体发光元件，射出红色光、绿色光、蓝色光的光源；和光源驱动电路，按照如下方式驱动所述光源：在一个画面描绘循环期间使所述半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变、明亮的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率高时和低时写入、暗淡的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率低时写入，构成为，与基于所述图像显示元件的光学像形成相吻合，使所述光源的发光可变。
根据本发明，在图像显示装置中，能够确保显示图像的平滑灰度等级与亮度。
附图说明
图1是作为本发明实施形式的图像显示装置的构成例的图。
图2是图1装置的光源中的半导体发光元件的第一驱动功率波形的图。
图3是图1装置的光源中的半导体发光元件的第二驱动功率波形的图。
图4是图1装置的光源中的半导体发光元件的第三驱动功率波形的图。
图5是图1装置的光源中的半导体发光元件的第四驱动功率波形的图。
图6是图1装置的光源中的半导体发光元件的第五驱动功率波形的图。
图7是图1装置的光源中的半导体发光元件的第六驱动功率波形的图。
具体实施方式
下面使用附图对实施本发明的最佳实施形式加以说明。
图1～图7是本发明实施形式的说明图。图1是作为本发明实施形式的图像显示装置的构成例的图。图2～图7是图1装置的光源中半导体发光元件的驱动功率波形的例。
图1是使用半导体发光元件作为光源的投影型图像显示装置的构成例的图。在本图像显示装置中，作为图像显示元件，使用基于微小镜的反射对照射的光加以调制的DLP(数码光处理)型图像显示元件。
在图1中，1是半导体发光元件，100是将多个该半导体发光元件1在一个平面内配置而构成、且分时射出红色光(以下称为R光)、绿色光(以下称为G光)、蓝色光(以下称为B光)的光源阵列，2是聚光透镜，3是为了使光均匀化的光阀，4是照明光成像透镜，5是DLP型图像显示元件，6是投影透镜单元，7是驱动光源阵列100的半导体发光元件1的光源驱动电路，8是基于图像信号驱动图像显示元件5的图像显示元件驱动电路。光源驱动电路7驱动光源阵列100的半导体发光元件1，与描绘的灰度等级对应在一个画面描绘循环期间内，使发光用功率的至少峰值可变。光源驱动电路7通过与上述图像显示元件5的驱动相吻合，使发光用功率的至少该峰值可变，改变半导体发光元件1的发光用功率。光源阵列100与光源驱动电路7构成投影型图像显示装置中的光源单元。
在图1的结构中，从上述光源阵列100的多个半导体发光元件1分时射出的光(偏光变换后的R光、G光、B光的P偏光或S偏光，这里例如是S偏光)，由聚光透镜2聚光，经过光阀3与照明光成像透镜4，照射到DLP型图像显示元件5。在图像显示元件5中，该照射的光由基于对应于像素的微小镜的反射而加以调制，分别形成R光、G光、B光的光学像。形成了光学像的光射入投影透镜单元6。由投影透镜单元6放大，投影到屏幕等。
图2是表示图1装置的光源中半导体发光元件的第一驱动功率波形的图。光源驱动电路7能够对应于描绘的灰度等级，在一个画面描绘循环期间内使半导体发光元件的R光、G光、B光的发光用功率峰值可变。在R光中可变的发光用功率峰值在前半期间a为a1，在后半期间b为b1；在G光中发光用功率峰值在前半期间a′为a2，在后半期间b′为b2；在B光中在前半期间a”为a3，在后半期间b”为b3；在图像的描绘中，画面中比较明亮的灰度等级部分，通过上述前半期间与后半期间写入图像信号，而画面中的暗淡的灰度等级部分，仅在后半期间的亮度低时写入图像信号。由此能够得到平滑的灰度等级显示。而且，由于上述前半期间的功率比固定功率驱动时的功率高，所以即使是在明亮灰度等级的图像中也不会发生亮度的损失。
图3是表示图1装置的光源中半导体发光元件的第二驱动功率波形的图。对应于描绘的灰度等级，在一个画面描绘周期内半导体发光元件的发光用功率的峰值是，在R光在前半期间a为a1，在后半期间b为b1；在G光在前半期间a′为a2，在后半期间b′为b2；在B光中在前半期间a”为a3，在后半期间b”为b3。但是，在该第二功率驱动波形中，在R光、G光、B光各个，前半期间与后半期间不是邻接设置，而是设置于时间相互隔开的位置。在由该第二驱动功率波形驱动半导体发光元件的情况下，也能够平滑地显示灰度等级，避免亮度的损失。
图4是表示图1装置的光源中半导体发光元件的第三驱动功率波形的图。该第三驱动功率波形是锯齿状波。对应于描绘的灰度等级，在一个画面描绘循环期间内使该锯齿状波的峰值及持续时间，在R光、G光、B光的各个可变。该图中实线的波形表示灰度等级约为30％情况下的图像显示元件5的驱动波形。在由该第三驱动功率波形驱动半导体发光元件的情况下，也能够平滑地显示灰度等级，避免亮度的损失。
图5是表示图1装置的光源中半导体发光元件的第四驱动功率波形的图。该第四驱动功率波形是上端部(先端部)为尖塔状底部扩展的波。对应于描绘的灰度等级，在一个画面描绘循环期间内使该波形的峰值或者该峰值与持续时间，在R光、G光、B光的各个可变。在由该第四驱动功率波形驱动半导体发光元件的情况下，也能够平滑地显示灰度等级，避免亮度的损失。特别是在低灰度等级范围，能够得到非常细微的图像显示。
图6是表示图1装置的光源中半导体发光元件的第五驱动功率波形的图。该第五驱动功率波形是上端部为饱和状底部扩展的波。对应于描绘的灰度等级，在一个画面描绘循环期间内，使该波形的峰值或者该峰值与持续时间，在R光、G光、B光的各个可变。在由该第五驱动功率波形驱动半导体发光元件的情况下，也能够平滑地显示灰度等级，避免亮度的损失。特别是在低灰度等级范围，能够得到非常细微的图像显示。
图7是表示图1装置的光源中半导体发光元件的第六驱动功率波形的图。该第六驱动功率波形是锯齿状波与矩形波相组合的波。对应于描绘的灰度等级，在一个画面描绘循环期间内使波形的峰值或者该峰值与持续时间，在R光、G光、B光的各个可变。在由该第六驱动功率波形驱动半导体发光元件的情况下，也能够平滑地显示灰度等级，避免亮度的损失。特别是能够简化图像显示元件驱动电路的计算处理。
还有，光源阵列100的半导体发光元件1的驱动功率波形，并不限于图2～图7所示的波形。

Claims (9)

1.一种图像显示装置，将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像，其特征在于，该图像显示装置包括：
具有半导体发光元件，射出红色光、绿色光、蓝色光的光源；和
光源驱动电路，按照如下方式驱动所述光源：在一个画面描绘循环期间内使所述半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变、明亮的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率高时和低时写入、暗淡的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率低时写入，
构成为与所述图像显示元件的驱动相吻合，使所述光源的发光可变。
2.一种图像显示装置，将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像，其特征在于，该图像显示装置包括：
包括有由LED芯片发光部射出红色光的半导体发光元件、同样射出绿色光的半导体发光元件、以及同样射出蓝色光的半导体发光元件的光源；
通过基于微小镜的反射对照射的光进行调制的DLP型图像显示元件；
光源驱动电路，按照如下方式驱动所述光源：在一个画面描绘循环期间使所述各半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变、明亮的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率高时和低时写入、暗淡的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率低时写入；和
基于图像信号而驱动所述图像显示元件的图像显示元件驱动电路，
构成为与所述图像显示元件的驱动相吻合使所述光源的发光可变。
3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述光源驱动电路构成为使发光用功率的峰值可变，或峰值与持续时间都可变，而驱动所述半导体发光元件。
4.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述光源驱动电路构成为使发光用功率的峰值可变，或峰值与持续时间都可变，而驱动所述半导体发光元件。
5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述光源驱动电路构成为，将三角波、锯齿状波、上端部为尖塔状底部扩展的波形、上端部为饱和状底部扩展的波形、或锯齿状与矩形波相组合的波形的功率供给所述半导体发光元件，驱动该半导体发光元件。
6.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述光源驱动电路构成为，将三角波、锯齿状波、上端部为尖塔状底部扩展的波形、上端部为饱和状底部扩展的波形、或锯齿状与矩形波相组合的波形的功率供给所述半导体发光元件，驱动该半导体发光元件。
7.一种光源单元，是将来自光源侧的光照射到图像显示元件、基于图像信号形成光学像的图像显示装置用的光源单元，其特征为，该光源单元包括：
具有半导体发光元件，射出红色光、绿色光、蓝色光的光源；和
光源驱动电路，按照如下方式驱动所述光源：在一个画面描绘循环期间使所述半导体发光元件的发光用功率的峰值与描绘的灰度等级相对应而可变、明亮的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率高时和低时写入、暗淡的灰度等级的图像部分在发光用功率的峰值比固定功率驱动时的功率低时写入，
构成为，与基于所述图像显示元件的光学像形成相吻合，使所述光源的发光可变。
8.根据权利要求7所述的光源单元，其特征在于：
所述光源驱动电路构成为使发光用功率的峰值可变，或峰值与持续时间都可变，而驱动所述半导体发光元件。
9.根据权利要求7所述的光源单元，其特征在于：
所述光源驱动电路构成为，将三角波、锯齿状波、上端部为尖塔状底部扩展的波形、上端部为饱和状底部扩展的波形、或锯齿状与矩形波相组合的波形的功率供给所述半导体发光元件，驱动该半导体发光元件。
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