JP4380208B2

JP4380208B2 - Image display device

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Publication number: JP4380208B2
Application number: JP2003109600A
Authority: JP
Inventors: 滋雄清水
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: JP2004317682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル信号で駆動するアクティブマトリクス型の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリックス型の画像表示装置を駆動する方法は、アナログ信号で液晶の駆動電圧を制御するのが一般的であった（例えば特許文献１）。そして、液晶モードとして、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｅｄ）やＭＴＮ（ｍｉｘｅｄ−ｍｏｄｅＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）が使用され、特にコントラスト比を向上させるために、ＶＡが使用されている。この種の画像表示装置は、アクティブマトリックス基板と対向基板との間に液晶を封入して多数の画素を形成し、各々の画素に画像信号を書き込み、それを画素各々に付属するコンデンサ（信号補助容量）に蓄積して、液晶を駆動するようになっている。
【０００３】
この方式では、液晶にかかる電圧は、時間的には一定で、信号レベルに応じて変わることで階調を表現することから、階調性を取ることは容易であるが、信号レベルにノイズが乗り易く、疑似信号の影響を受け易いという欠点を持つほか、液晶に対して直流成分がかかり易く、それに伴う画像の残りやパネル寿命に問題があった。
これに対して、アナログの画像信号をデジタル信号に変換し、液晶にパルス的に電圧を印加して、液晶を駆動させるデジタル駆動方法がある。例えば、１フィールド（１ＴＶフィールド）を複数のサブフィールドに分割し、このサブフィールド毎に点灯／非点灯を制御する方式がある。この方式には重み付けをしたサブフィールドを用いる方法、フィールド内分散法やＣＬＥＡＲ駆動方式が知られている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１７４４１０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３４３９５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のデジタル型の画像表示装置ではアナログの画像信号は通常は例えば８ビットのデジタル信号に変換され、そして、この画像信号はＣＲＴの逆ガンマ特性を前提としたものである。そして、液晶を駆動する時の駆動電圧と出射強度との関係はＳ字型になるので、上記画像信号は、階調レベルを正しく表現できるようにするために、ガンマ特性に対応した重み付けを行うルックアップテーブルを参照しつつデジタル信号に変換される。
【０００６】
しかしながら、上記デジタル式の駆動方式では、液晶の応答速度が変化した際に、図８に示す様にガンマ特性が変化してしまうデメリットがあった。図８では液晶温度が４０．７℃の時のガンマ特性を基準”１”としてガンマ特性の温度依存性を示し、２５６ビット（階調）の各ビット毎に比較を行っている。温度は３４．１℃〜５０．４℃まで変化している。この図から明らかなように、特に、２５６階調（８ビット／単色）の中間調である５０から１００ビットの部分の階調変化が大きい。これは、温度が変化すると液晶の物性が変化し、入力パルス信号に対する応答が変化してしまうために発生する。液晶の物性の変化の原因は、屈折率や、誘電率や、弾性常数や、粘度等があるが、最も大きい影響があるのは液晶の粘度である。このような液晶の粘性の違いで発生するガンマ特性の変化は、単に出力を増加させたり、減少させたりすることにより修正できるようなものではなく、その変化が非線形的に発生するので適当な補正方法がなかったのが現状である。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、表示手段の温度を制御することにより安定した品質の良好な画像を得ることが可能な画像表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の各色光に対応する３つの液晶表示手段と、１フィールドが複数のサブフィールドにより構成されたデジタル画像信号を、前記サブフィールドの配列順に従って選択的にオン、又はオフ制御して前記各液晶表示手段に対して印加するサブフィールド制御手段と、前記各液晶表示手段の温度をそれぞれ検出する温度検出部と、前記各液晶表示手段をそれぞれ冷却する冷却手段と、前記温度検出部の検出値に応じて、前記各液晶表示手段がそれぞれ所定の設定温度を含む温度範囲となるように前記冷却手段を制御する冷却制御手段と、を備え、前記デジタル画像信号に基づいた画像を表示する画像表示装置において、前記冷却制御手段が制御する前記設定温度を含む温度制御の範囲は、前記温度検出部で検出された検出温度があらかじめ設定された所定の基準温度より低い場合に比べ、前記検出温度が前記基準温度より高い場合に狭い範囲とすることを特徴とする画像表示装置である。
【０００９】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記冷却制御手段は、Ｇ光用の前記液晶表示手段の前記設定温度を最も高くすると共に、Ｂ光用の前記液晶表示手段の前記設定温度を最も低くなるよう制御する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る画像表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る画像表示装置の第１実施例を示すブロック構成図、図２は冷却手段を設けた表示手段を示す概略断面図、図３は入力電圧と出力光強度との関係を示すグラフ、図４はサブフレームを形成する時に用いるルックアップテーブルの一例を示す図である。尚、ここでは画像表示装置として液晶を用いた表示装置を例にとって説明するが、本発明は、有機エレクトロルミネセンス画像表示装置などにも適用できる。
【００１１】
図１に示すように、この画像表示装置２は、画像信号Ｓをデジタル化して１つのフィールドに対して所定の複数のサブフィールドを形成するためのサブフィールド制御手段４と、複数の画素がマトリクス状に配置されて上記サブフィールド制御手段４で形成されてデジタル信号を印加することによって画像を表示する表示手段６と、上記表示手段６の温度を検出する温度検出部７と、上記表示手段６を冷却する冷却手段９と、上記温度検出部７の検出値に応じて上記冷却手段９を制御する制御手段１１とにより主に構成される。具体的には、上記サブフィールド制御手段４は、アナログの画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部８と、このＡ／Ｄ変換部８より出力されるデジタル信号（画像信号）に基づいて１フィールドに対して複数、ここでは１９のサブフィールドを形成するサブフィールド変換回路１０と、このサブフィールドを形成する際に参照する図４に示すようなルックアップテーブルを記憶するルックアップメモリ１２と、上記サブフィールド変換回路１０で形成された信号を記憶する第１と第２の２つのフレームメモリ１４、１６と、上記第１及び第２のフレームメモリ１４、１６から出力されるサブフィールドのデータを記憶する２０個のシフトレジスタＳＲ１〜ＳＲ２０とを有している。
【００１２】
また表示手段６は、例えば６４０×４８０の画素（図示せず）がマトリクス状に配置された表示部２０を有しており、この表示部２０の一側には行走査電極駆動回路２２が設けられると共に、他側には列信号電極駆動回路２４が設けられる。この列信号電極駆動回路２４には、上記２０個のシフトレジスタＳＲ１〜ＳＲ２０からの各データを保持するシフトレジスタＤＳＲ１〜ＤＳＲ２０が含まれる。
【００１３】
尚、ここでシフトレジスタＳＲ、ＤＳＲの数は、水平方向の画素を幾つに分割するかで決まる。この実施例では、水平方向を６４０画素を例としているので、１度に３２ｂｉｔ（３２画素）ずつ、信号を送るならば６４０／３２＝２０となり、それぞれ２０個のシフトレジストＳＲ、ＤＳＲが必要となる。またサブフィールドが１９個ということは、上記の例では、水平６４０画素、垂直４８０画素で１サブフィールド画面分を構成すると、それが１フィールド（１／６０秒）期間中に１９サブフィールドあることを意味する。
【００１４】
上記表示手段６は、例えば図２に示すように、シリコンウエハ等の半導体基板３０に、成膜処理やパターンエッチング処理等の微細加工技術を用いた集積回路の製造プロセスで、トランジスタや各種の素子、マトリクス状の画素電極及び上記行走査電極駆動回路２２、列信号電極駆動回路２４の各シフトレジスタＤＳＲ１〜ＤＳＲ２０及びシフトレジスタＳＲ１〜ＳＲ２０等が作り込まれており（以上、図２中には図示せず）、そして、ガラス基板３２との間で液晶３４を封じ込めて表示部２０を形成している。
そして、上記集積回路の製造プロセスを行う時に、同時に、例えばＰＮ接合の熱電対よりなる上記温度検出部７を作り込んでおき、上記液晶３４の近傍の温度を検出できるようにしておく。
【００１５】
また、上記半導体基板３０の下面には、この強度を維持するための例えばコバールやＦｅ−Ｎｉ系の合金製の補強板３６が取り付けられている。これはＳｉよりなる半導体基板３０との熱膨張率差を少なくすることで、３枚のパネルの位置合わせの誤差を少なくする効果がある。また、補強板３６としてはこれらに限定されず、熱伝導性の良い銅やアルミニウム合金を用いても良い。
そして、このように形成された表示手段６の下面側に、本発明の特徴とする上記冷却手段９が設けられる。具体的には、この冷却手段９は、上記補強板３６の下面に直接的に接合された冷却ジャケット３８を有しており、この冷却ジャケット３８の入口３８Ａと出口３８Ｂとを連絡して冷媒通路４０が設けられている。そして、この冷媒通路４０の途中には、小型の循環ポンプ４２と小型の熱交換器４３がそれぞれ介設されており、上記冷却ジャケット３８内に冷媒、例えば冷却水やエチレングリコール等を循環させ得るようになっている。尚、上記熱交換器４３は、上記冷媒を冷やすためのものである。
また、上記制御手段１１は、例えばマイクロコンピュータ等よりなり、上記温度検出部７の検出値を入力して、上記表示手段６の液晶３４の温度が所定の温度を維持するように、上記循環ポンプ４２や熱交換器４３のパワーを制御し得るようになっている。
【００１６】
次に、このように構成された画像素子装置２の動作について説明する。
まず、Ａ／Ｄ変換部８は、入力されたアナログの画像信号Ｓをデジタル信号に変換する。ここでは、８ビットの入力信号とする。この入力される画像信号Ｓは、通常ＣＲＴの逆ガンマ特性を前提としたものであり、一般には図３に示すような液晶を電圧駆動したときの出射光強度の関係がＳ字型となり、階調が正しく表現できなくなる。図３中、Ｖｔｈは閾値を示し、Ｖｓａｔは飽和電圧を示す。そこで、図４に示すような、階調レベルとサブフィールドの対応するルックアップテーブルにより、正しく階調が表現できるよう、また擬似輪郭が発生しないようにサブフィールドの表示期間、及び各階調レベルにおける各サブフィールドのオン・オフ表示を設定する。ここで、ガンマ補正および擬似輪郭の抑制を行うようにルックアップテーブルが形成されている。尚、ここでは階調レベルが０〜２５５までの２５６段階を示しており、途中の部分の記載は一部省略している。ここで記載されている階調レベル中、”１”はオン（点灯）を示し、空白はオフを示す。表示の際は、サブフィールドＳＦ１からサブフィールドＳＦ１９に向けて順に時系列的に表示される。
【００１７】
図４に示す場合は、各サブフィールドの表示期間は、ＳＦ１、ＳＦ２… ＳＦ１９の順で３０ｎｓｅｃ、６０ｎｓｅｃ… ３０５ｎｓｅｃのように順次長くなるように設定されている。またここでは、隣接するサブフィールド同士の表示期間の差が、サブフィールドの表示期間が長くなるに従って複数のサブフィールド毎に短くなるように設定されている。例えばサブフィールドの表示期間が短い場合は隣接サブフィールドの表示期間の差は３０ｎｓｅｃであるが、サブフィールドの表示期間が長くなるに従って、サブフィールドの表示期間の差は２０ｎｓｅｃ、１５ｎｓｅｃ、１０ｓｅｃ、５ｎｓｅｃと徐々に短くなる。
【００１８】
具体的には、隣接サブフィールドの表示期間の差は、ＳＦ１〜ＳＦ３まではそれぞれ３０ｎｓｅｃで同一、ＳＦ３〜ＳＦ８まではそれぞれ２０ｎｓｅｃで同一、ＳＦ８〜ＳＦ１２まではそれぞれ１５ｎｓｅｃで同一、ＳＦ１２〜ＳＦ１６まではそれぞれ１０ｎｓｅｃで同一、ＳＦ１６〜ＳＦ１９まではそれぞれ５ｎｓｅｃで同一となっている。そして、上述のように、隣接サブフィールドの表示期間の差は、サブフィールドの表示期間が長くなるに従って、３０ｎｓｅｃ→２０ｎｓｅｃ→１５ｎｓｅｃ→１０ｓｅｃ→５ｓｅｃの様に数サブフレーム毎に順次短くなっている。
【００１９】
またここでは、階調レベル２１〜３６に示すように、階調レベルが高くなるに従って、サブフィールドがオンする順番は、表示期間が最も短いサブフィールドから最も長いサブフィールドに向かって１つずつ移動させており、そして、オフ状態のサブフィールドの内で表示期間が最も長いサブフィールドがオンになった時には、このオンになったサブフィールドを、その階調レベル以上においては常にオン状態を保持するようにしている。この関係は図示されていないが、階調レベル３７以上においても順次繰り返し設定されている。例えばサブフィールドＳＦ１７は階調レベル２０以上では常にオン状態であり、サブフィールドＳＦ１６は階調レベル３６以上で常にオン状態である。
【００２０】
また階調レベル１〜１０において示すように、ここでは階調レベルが小さい場合には、サブフィールドがオンする順番は、表示期間が最も短いサブフィールドから最も長いサブフィールドに向かって２サブフィールド以上移動し、そして、最も長いサブフィールドがオンとなる階調レベル以上においては、最も長いサブフィールドは常にオン状態を保持するようになっている。例えばサブフィールドＳＦ１９は階調レベル２以上では常にオン状態であり、サブフィールドＳＦ１８では階調レベル６以上では常にオン状態である。
【００２１】
サブフィールド変換回路１０は、デジタル化された画像信号を入力し、各画素に対応する画素信号を予め決められたサブフィールドの表示期間をもつ、ここでは１９ビットのサブフィールドに変換する回路である。具体的には、入力されるデジタル画像信号の階調レベルに応じて変換すべき情報が定められた図４に示すようなルックアップテーブルを参照して、所定の数の、ここでは１９個のサブフィールドに画像信号が分割される。このサブフィールド変換回路１０は、図１に示すように、書き込み制御アドレス信号により物理アドレスが指定され、第１及び第２のフレームメモリ１４、１６にルックアップテーブルのデータが書き込まれる。この第１及び第２のフレームメモリ１４、１６は、それぞれ１９個のサブフィールドに対応する１９個のサブフィールドメモリ（図示せず）を含み、このサブフィールドメモリは、各画素の６４０×４８０（個）のサブフィールドデータを記憶する。上記サブフィールドメモリに保持されたデータは、例えば３２ビットずつ読み出されてシフトレジスタＳＲ１〜２０に保持される。表示部２０の６４０ビットのデータは１列に対応し、表示部２０のシフトレジスタＤＳＲ１〜ＤＳＲ２０に転送されて保持された後、表示部２０の１列のメモリ（図示せず）に転送される。各画素にはデータを保持するフリップフロップのようなメモリが配置されている。そして、１列、２列、３列、・・・、４８０列のようにデータ転送を順次繰り返し、１サブフィールド分のデータ転送が終了し、全画素のメモリにデータが保持されたあと、全画素のメモリのデータが一括で全画素に転送され、各画素の液晶が同時に駆動される。その後は同様に２サブフィールド、・・・・、１９サブフィールドにおける動作を行い、１フィールドが終了する。第１のフレームメモリ１４からデータが読み出されている時間において、同時に第２のフレームメモリ１６にサブフィールド変換回路１０からデータが書き込まれている。第１のフレームメモリ１４から１フィールド分のデータ読み出しが終了後、第２のフレームメモリ１６から１フィールド分のデータが読み出される。以後、第１及び第２のフレームメモリ１４、１６は書き込み、読み出し動作を１フィールド毎に交互に行う。
【００２２】
前述したように、図４のルックアップテーブルでは、サブフィールドの表示期間は、サブフィールド数が大きくなるほど徐々に長くなる。サブフィールドの表示期間が短い場合には、隣接するサブフィールドの表示期間の差は３０ｎｓｅｃであるが（ＳＦ１〜ＳＦ４）、サブフィールドの表示期間が長くなるに従って、隣接するサブフィールドの表示期間の差は２０ｎｓｅｃ、１５ｎｓｅｃ、１０ｎｓｅｃ、５ｎｓｅｃと徐々に短くなる。これは、図３に示すように液晶に加わる入力電圧（実効電圧値）と出力光強度との関係は直線的に変化せず、Ｓ字型に変化するため、複数サブフィールドの表示期間の合計がある１サブフィールドの表示期間に等しくても、明るさは複数サブフィールドの明るさより１サブフィールドの明るさのほうが明るい。従って、正確な階調表現を行うためには、このようにサブフィールド数が大きくなるほど隣接するサブフィールドの表示期間の差を小さくする必要がある。
【００２３】
階調レベルが０のときには、例えば全サブフィールドをオフにする。これは液晶表示装置の黒レベルをきめるものであり、必要な黒レベルにより各サブフィールドのオン状態が設定される。階調レベルが１のときには、図３に示すように液晶に加わる実効電圧値と出力光強度との関係がＳ字型のため、比較的表示期間の長いサブフィールド、例えばＳＦ９が選択（オン）される。階調レベルが２のときに最も表示期間が長いサブフィールドＳＦ１９がオンとなるように選択される。そして、階調レベルが２以上では、サブフィールドＳＦ１９は常にオンとなる。そして、階調レベルが３、４、５・・と大きくなると、オンとなるサブフィールドが、表示期間が短いサブフィールド側から表示期間が長いサブフィールド側に向けて複数、例えば４つのサブフィールド毎（移動量）に移動する。黒レベルに近い低階調レベルでは、隣接階調レベルにおいてオンとなるサブフィールドの移動量（例えば４つのサブフィールド毎）は大きいが、明るさが暗いため擬似輪郭として認識されない。
【００２４】
このように、図４に示すようなルックアップテーブル構造を採用することにより階調レベルが変化してもその時の発光重心の移動量は小さくしているので、擬似輪郭の発生を大幅に抑制することが可能となる。また、サブフィールドの表示の順序に従って、その表示期間が順次長くなるように設定しているので、いわゆる動画ぼけの発生を抑制することができる。尚、動画ぼけとは、静止画では解像度がよい場合でも画像が動くことによりその画像自体の解像度が劣化してぼけて見える現象をいう。
以上、１フィールド中に出力が強くなる部分が１つ存在する場合を述べたが、液晶を駆動する駆動波形はこれに限らない。例えば、１フィールドの中に出力が強くなる部分が２つ、或いは３つ、４つとある駆動パターンでも良い。１フィールド中に出力が強くなる部分の数が多くなると、フリッカーの発生が少ない、というメリットがある。
【００２５】
さて、このような動作途中において表示手段６の液晶３４（図２参照）の温度が上昇すると、特にその粘性の変化によりガンマ特性が変動し、明るさ等が変動して画質を劣化させる原因となる。
しかしながら、本発明の場合には、この表示手段６、具体的には液晶３４の近傍に設けた温度検出部７によって、この液晶３４の温度が検出され、制御手段１１はこの液晶３４の温度が予め設定された所定の温度を維持するように、冷却手段９を制御している。すなわち、この表示手段６で発生した熱は、補強板３６に設けた冷却ジャケット３８内を流れる冷媒により冷却され、上記したように液晶３４を所定の温度に維持するので、画質の劣化を防止し、画質を高品質に維持することができる。
【００２６】
上記制御手段１１は、循環ポンプ４２により冷媒の循環量を調整したり、或いは熱交換器４３における放熱量を調整したりすることにより、上記液晶３４の温度を制御する。この場合、上記シリコンよりなる半導体基板３０は熱伝導性が良好なので、この面内方向に温度分布を発生させることなく、冷却ジャケット３８により面内均一に冷却することができる。
また、ＰＮ接合の熱電対よりなる温度検出部７は、集積回路の製造プロセス途中で、同時に製造することができるので、製造工程を大幅に変更する必要もなく、本発明を採用することができる。上記集積回路に製造プロセスで温度検出部７を作り込むと、駆動している液晶の温度を最も正確に測定できるメリットがある。作り込む場所は、シリコンの熱伝導性が良好なため、基板内ならば制限はないが、駆動回路等の発熱源より離れ、なるべく表示画素に近い場所が望ましい。
【００２７】
ここで液晶３４が冷却される設定温度は、一般的には使用環境温度よりもやや高い温度、例えば３０〜４０℃程度の範囲内であり、具体的な許容される温度範囲は、液晶３４の温度に対する粘度特性や液晶３４への印加電圧等の設計によって予め定められる。
上記実施例では、冷却手段９として冷却ジャケット３８を用いてこれに冷媒を循環させるようにしたが、この冷却手段９は特に限定されない。例えば図５は本発明に用いる冷却手段の変形例を示す図である。図示するように、ここでは冷却手段９として金属製の多数の冷却フィン５０を有する冷却板５２を用いている。この場合には、上記冷却板５２を補強板３６に接合し、上記冷却フィン５０に対して送風ファン５４より送風を行って、いわゆる空冷方式で液晶３４を冷却するようにしている。この場合、制御手段１１によって送風ファン５４の回転数を調整することにより、冷却の強弱を実行する。
また、このような空冷方式では冷却能力が弱い場合には、上記補強板３６と冷却板５２との間にペルチェ素子のような電気熱交換素子を介在させるようにして冷却能力を向上させるようにしてもよい。
【００２８】
＜第２実施例＞
次に本発明の第２実施例について説明する。
上記第１実施例では１つの表示手段を有する画像表示装置を例にとって説明したが、カラー画像表示装置では、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色に対応した３つの表示手段を有しているものもあり、この場合にも本発明を適用できる。
図６は本発明をカラー用の画像表示装置に適用した第２実施例の要部を示す概略構成図である。ここでは画像表示装置の光学系（光変調光学系パッケージ）を主体として記載している。そして、この実施例では表示手段を空間光変調素子と用いている。
【００２９】
図６において、この光変調光学系パッケージ６０の光入射側に光源６２と、この光源６２の射出光である不定偏光の白色光から所定の直線偏光のみを選択的に透過させる第１の偏光手段（例えば偏光板）６４とを配置し、上記光変調光学系パッケージ６０の光射出側に所定の直線偏光のみを選択的に透過させる第２の偏光手段（例えば偏光板）６６と、投射レンズ６８とを配置している。尚、この投射レンズ６８の前方に図示しないスクリーンを設け、ここにカラー画像を表示する。
上記光変調光学系パッケージ６０は、立方体または角柱状の第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタ７０、７２、７４、７６を、その偏光分離面７０Ａ、７２Ａ、７４Ａ、７６Ａが略Ｘ字状に交差するように配置されており、全体が図示しないセラミックベースで接着固定される。このパッケージ６０の中央部には遮光手段７８が設けられる。
【００３０】
ここで、第１の偏光ビームスプリッタ７０を入射側偏光ビームスプリッタとして選択すると、その対角の位置にある第４の偏光ビームスプリッタ７６が出射側偏光ビームスプリッタとされる。さらに、光変調光学系パッケージ６０は、第１の偏光ビームスプリッタ７０の光入射側透光面及び第４の偏光ビームスプリッタ７６の光出射側透光面に第１の色光（例えばＧ光）の偏波面を９０°回転させる第１の波長選択性偏光変換手段（例えばＧ用位相板）８０をそれぞれ備え、第１と第３の偏光ビームスプリッタ７２、７４の対向部の間隙、及び第３と第４の偏光ビームスプリッタ７４、７６の対向部の間隙には第２の色光（例えばＲ光）の偏波面を９０°回転させる第２の波長選択性偏光変換手段（例えばＲ用位相板）８２をそれぞれ備えている。
【００３１】
この光変調光学系パッケージ６０の第２及び第３の偏光ビームスプリッタ７２、７４の透光面には、反射型の表示手段である空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃがそれぞれ配設される。ここで各空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれＧ光用、Ｒ光用、Ｂ光用として用いられる。そして、上記各空間光変調素子６Ａ〜６Ｃに、前述した冷却手段９と、温度検出部７と、制御手段１１とがそれぞれ設けられる。尚、ここでは制御手段１１に関しては、１個で上記３つの冷却手段９をそれぞれ個別に制御するようになっているが、これを色毎に個別に設けてもよい。ここでは、各色毎に冷却手段９は個別独立的に温度制御ができるようになっている。
【００３２】
この種のカラー画像用の画像表示装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂの僅かな出力変化が色の変化として現れるので、人間の視覚で容易に認識されてしまう。従って、温度変化に伴う液晶の粘性変化に対して厳しいコントロールが要求されることになる。
ここでは、各Ｒ、Ｇ、Ｂ用の空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃに対して以下の（１）〜（３）の３種類の温度制御を行う。
【００３３】
（１）各空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃの温度を、環境温度に関係なく、常に一定、或いは一定の範囲内の温度に制御する。すなわち、全ての空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃを例えば略３５℃に維持する。
（２）各空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃの温度を、環境温度に関係なく、それぞれの空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃのコントロールし易い温度で常に一定、或いは一定の範囲内の温度に制御する。例えば各色光によって空間光変調素子における光の吸収量がそれぞれ異なるので、各空間光変調素子の昇温率は色光によって異なっている。例えば冷却を行わない場合には、色光の相違によって空間光変調素子の温度は数℃〜１０℃程度も異なってしまう。従って、対応する色光に応じて温度コントロールし易い温度に各空間光変調素子の温度を制御する。例えば最も温度が上がる傾向にあるＧ光用の空間光変調素子６Ａは略４０℃に温度コントロールし、次に温度が上がる傾向にあるＲ光用の空間光変調素子６Ｂは略３５℃に温度コントロールし、最も温度が温度が上がる傾向の少ないＢ光用の空間光変調素子６Ｃは略３０℃に温度コントロールする。
【００３４】
（３）各空間光変調素子６Ａ、６Ｂ、６Ｃの温度を、環境温度に応じて色の変化が最も少なくなるように個別的に可変的に制御する。例えば図７は図８中の階調レベルが”７５”における出力比の温度依存性を示すグラフである。尚、ここでは温度４０．７℃を基準として出力比を表している。図示するように、温度が低い領域Ａ１の部分では出力比の変化率は少ないが、温度が高い領域Ａ２の部分では出力比の変化率は大きくなっている。
従って、出力比の変化率が温度依存性の少ない領域Ａ１では緩い温度制御、例えば設定温度の±５℃の範囲内となるように制御し、逆に、出力比の変化率が温度依存性の大きな領域Ａ２では厳しい温度制御、例えば設定温度の±２℃の範囲内となるように制御する。
【００３５】
これによれば、温度制御のための電力消費量を少なくでき、且つ表示画像の品質も高く維持することができる。尚、上記実施例における図４に示すルックアップテーブルは単に一例を示したに過ぎず、これに限定されない。また、上記空間光変調素子として表示手段を用いた投射画像表示装置の構成は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像表示装置によれば、動作中の温度に関係なく表示画像の品質を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置の第１実施例を示すブロック構成図である。
【図２】冷却手段を設けた表示手段を示す概略断面図である。
【図３】入力電圧と出力光強度との関係を示すグラフである。
【図４】サブフレームを形成する時に用いるルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明に用いる冷却手段の変形例を示す図である。
【図６】本発明をカラー用の画像表示装置に適用した第２実施例の要部を示す概略構成図である。
【図７】図８中の階調レベルが”７５”における出力比の温度依存性を示すグラフである。
【図８】液晶温度が４０．７℃の時のガンマ特性を基準”１”としてガンマ特性の温度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
２…画像表示装置、４…サブフィールド制御手段、６、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…表示手段（空間光変調素子）、７…温度検出部、８…Ａ／Ｄ変換部、９…冷却手段、１０…サブフィールド変換回路、１１…制御手段、１２…ルックアップメモリ、１４…第１のフレームメモリ、１６…第２のフレームメモリ、２０…表示部、３０…半導体基板、３２…ガラス基板、３４…液晶、３６…補強板、３８…冷却ジャケット、４０…冷媒通路、４２…循環ポンプ、４３…熱交換器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an active matrix image display device driven by a digital signal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a method of driving an active matrix type image display device, a driving voltage of a liquid crystal is generally controlled by an analog signal (for example, Patent Document 1). As the liquid crystal mode, VA (Vertical Aligned) or MTN (mixed-mode Twisted Nematic) is used, and VA is used particularly for improving the contrast ratio. In this type of image display device, a liquid crystal is sealed between an active matrix substrate and a counter substrate to form a large number of pixels, an image signal is written to each pixel, and a capacitor (signal auxiliary) attached to each pixel. The liquid crystal is driven by accumulating in the capacity.
[0003]
In this method, the voltage applied to the liquid crystal is constant in time and expresses gradation by changing according to the signal level, so it is easy to achieve gradation, but noise is present in the signal level. In addition to the drawbacks of being easy to ride and being susceptible to pseudo signals, the liquid crystal is liable to be subjected to a direct current component, resulting in problems with the remaining image and panel life.
On the other hand, there is a digital driving method in which an analog image signal is converted into a digital signal and a voltage is applied to the liquid crystal in a pulsed manner to drive the liquid crystal. For example, there is a system in which one field (1 TV field) is divided into a plurality of subfields, and lighting / non-lighting is controlled for each subfield. As this method, a method using a weighted subfield, an intra-field dispersion method, and a CLEAR driving method are known (for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-174410
[Patent Document 2]
JP 2001-343950 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this type of digital image display apparatus, an analog image signal is usually converted into, for example, an 8-bit digital signal, and this image signal is based on the inverse gamma characteristic of CRT. Since the relationship between the driving voltage and the emission intensity when driving the liquid crystal is S-shaped, the image signal is weighted according to the gamma characteristic so that the gradation level can be correctly expressed. It is converted into a digital signal with reference to the lookup table.
[0006]
However, the digital drive system has a demerit that when the response speed of the liquid crystal changes, the gamma characteristic changes as shown in FIG. In FIG. 8, the gamma characteristic when the liquid crystal temperature is 40.7 ° C. is set as a reference “1”, and the temperature dependence of the gamma characteristic is shown, and comparison is made for each bit of 256 bits (gradation). The temperature varies from 34.1 ° C to 50.4 ° C. As is apparent from this figure, the gradation change is particularly large in the 50 to 100 bit portion which is a halftone of 256 gradations (8 bits / monochrome). This occurs because the physical properties of the liquid crystal change when the temperature changes, and the response to the input pulse signal changes. The cause of the change in the physical properties of the liquid crystal is the refractive index, the dielectric constant, the elastic constant, the viscosity, etc., but the greatest influence is the viscosity of the liquid crystal. The change in the gamma characteristic that occurs due to the difference in viscosity of the liquid crystal cannot be corrected by simply increasing or decreasing the output. The current situation is that there was no way.
[0007]
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide an image display apparatus capable of obtaining a stable and good image by controlling the temperature of the display means.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 Three liquid crystals corresponding to each color light of R light, G light and B light The display means and a digital image signal in which one field is composed of a plurality of subfields are selectively turned on or off according to the arrangement order of the subfields. Each liquid crystal display Apply to means Subfield control hand Step and Each liquid crystal table The temperature of the indicating means Detect each A temperature detector to perform, Each liquid crystal table Means of indication Cold Cooling Means and said Depending on the detected value of the temperature detector, Each LCD display means Each The cooling means is controlled to be within a temperature range including the set temperature of Cooling control Means An image that displays an image based on the digital image signal In the display device, The cooling control The temperature control range including the set temperature controlled by the means is a predetermined reference temperature in which the detected temperature detected by the temperature detector is set in advance. If lower than In contrast, the image display device is characterized by having a narrower range when the detected temperature is higher than the reference temperature.
[0009]
In this case, for example, as defined in claim 2 The cooling control hand The stage is for G light Liquid crystal display hand The highest set temperature for the stage and for B light The liquid crystal display The temperature of the means is controlled to be the lowest.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First embodiment>
1 is a block diagram showing a first embodiment of an image display apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view showing a display means provided with a cooling means, and FIG. 3 shows a relationship between input voltage and output light intensity. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a lookup table used when forming a subframe. Here, a display device using liquid crystal as an image display device will be described as an example, but the present invention can also be applied to an organic electroluminescence image display device and the like.
[0011]
As shown in FIG. 1, the image display device 2 includes a subfield control means 4 for digitizing the image signal S to form a predetermined plurality of subfields for one field, and a plurality of pixels in a matrix. The display means 6 arranged in the shape of the subfield control means 4 to display an image by applying a digital signal, the temperature detection unit 7 for detecting the temperature of the display means 6, and the display means 6 And a control means 11 for controlling the cooling means 9 in accordance with the detected value of the temperature detecting section 7. Specifically, the subfield control means 4 is an A / D converter 8 for digitizing an analog image signal and 1 based on a digital signal (image signal) output from the A / D converter 8. A sub-field conversion circuit 10 for forming a plurality of (here, 19) sub-fields with respect to the field; a lookup memory 12 for storing a lookup table as shown in FIG. 4 to be referred to when forming the sub-fields; The first and second frame memories 14 and 16 for storing the signal formed by the subfield conversion circuit 10 and the subfield data output from the first and second frame memories 14 and 16 are stored. It has 20 shift registers SR1 to SR20 for storing.
[0012]
The display unit 6 includes a display unit 20 in which, for example, 640 × 480 pixels (not shown) are arranged in a matrix, and a row scanning electrode drive circuit 22 is provided on one side of the display unit 20. In addition, a column signal electrode drive circuit 24 is provided on the other side. The column signal electrode drive circuit 24 includes shift registers DSR1 to DSR20 that hold data from the 20 shift registers SR1 to SR20.
[0013]
Here, the number of shift registers SR and DSR is determined by how many pixels in the horizontal direction are divided. In this embodiment, 640 pixels are taken as an example in the horizontal direction, so if a signal is sent 32 bits (32 pixels) at a time, 640/32 = 20, and 20 shift resists SR and DSR are required respectively. Become. Also, 19 subfields means that in the above example, if one subfield screen is composed of horizontal 640 pixels and vertical 480 pixels, there are 19 subfields in one field (1/60 second) period. Means.
[0014]
For example, as shown in FIG. 2, the display means 6 is a process for manufacturing an integrated circuit using a fine processing technique such as a film forming process or a pattern etching process on a semiconductor substrate 30 such as a silicon wafer. The matrix pixel electrodes and the shift registers DSR1 to DSR20 and the shift registers SR1 to SR20 of the row scanning electrode driving circuit 22 and the column signal electrode driving circuit 24 are built in (see FIG. 2). The liquid crystal 34 is sealed between the glass substrate 32 and the display unit 20.
When the integrated circuit manufacturing process is performed, at the same time, the temperature detection unit 7 made of, for example, a PN junction thermocouple is formed so that the temperature in the vicinity of the liquid crystal 34 can be detected.
[0015]
Further, a reinforcing plate 36 made of, for example, Kovar or Fe—Ni alloy for maintaining this strength is attached to the lower surface of the semiconductor substrate 30. This has the effect of reducing errors in alignment of the three panels by reducing the difference in thermal expansion coefficient with the semiconductor substrate 30 made of Si. Further, the reinforcing plate 36 is not limited to these, and copper or aluminum alloy having good thermal conductivity may be used.
And the said cooling means 9 which is the characteristics of this invention is provided in the lower surface side of the display means 6 formed in this way. Specifically, the cooling means 9 has a cooling jacket 38 that is directly joined to the lower surface of the reinforcing plate 36, and connects the inlet 38 </ b> A and the outlet 38 </ b> B of the cooling jacket 38 to connect the refrigerant passage. 40 is provided. A small circulation pump 42 and a small heat exchanger 43 are provided in the middle of the refrigerant passage 40, and a refrigerant such as cooling water or ethylene glycol can be circulated in the cooling jacket 38. It is like that. The heat exchanger 43 is for cooling the refrigerant.
Further, the control means 11 is composed of, for example, a microcomputer or the like, and inputs the detection value of the temperature detection unit 7 so that the temperature of the liquid crystal 34 of the display means 6 is maintained at a predetermined temperature. 42 and the heat exchanger 43 can be controlled.
[0016]
Next, the operation of the image element device 2 configured as described above will be described.
First, the A / D converter 8 converts the input analog image signal S into a digital signal. Here, an 8-bit input signal is assumed. This input image signal S is based on the assumption of the inverse gamma characteristic of a normal CRT. Generally, the relationship between the emitted light intensity when the liquid crystal is voltage-driven as shown in FIG. The key cannot be expressed correctly. In FIG. 3, Vth indicates a threshold value and Vsat indicates a saturation voltage. Therefore, as shown in FIG. 4, the subfield display period and each gradation level are set so that the gradation can be correctly expressed by the lookup table corresponding to the gradation level and the subfield, and the pseudo contour is not generated. Set on / off display for each subfield. Here, a look-up table is formed so as to perform gamma correction and pseudo contour suppression. Here, 256 gradation levels from 0 to 255 are shown, and a part of the description in the middle is omitted. Among the gradation levels described here, “1” indicates ON (lights up), and a blank indicates OFF. At the time of display, the subfields SF1 to SF19 are sequentially displayed in time series.
[0017]
In the case shown in FIG. 4, the display period of each subfield is set to be longer in the order of SF1, SF2,..., SF19, such as 30 nsec, 60 nsec,. Further, here, the difference in display period between adjacent subfields is set so as to become shorter for each of the plurality of subfields as the display period of the subfield becomes longer. For example, when the display period of the subfield is short, the difference between the display periods of adjacent subfields is 30 nsec. However, as the display period of the subfield increases, the difference between the display periods of the subfields is 20 nsec, 15 nsec, 10 sec, and 5 nsec. Gradually shorten.
[0018]
Specifically, the difference between the display periods of adjacent subfields is the same at 30 nsec from SF1 to SF3, the same at 20 nsec from SF3 to SF8, the same at 15 nsec from SF8 to SF12, and the same from SF12 to SF16. Each is the same at 10 nsec, and SF16 to SF19 are the same at 5 nsec. As described above, the difference between the display periods of adjacent subfields becomes shorter every several subframes, such as 30 nsec → 20 nsec → 15 nsec → 10 sec → 5 sec, as the display period of the subfield becomes longer.
[0019]
Further, here, as shown in gradation levels 21 to 36, as the gradation level increases, the order in which the subfields are turned on moves one by one from the subfield with the shortest display period toward the subfield with the longest display period. When the subfield with the longest display period is turned on among the subfields in the off state, the on subfield is always kept in the on state above the gradation level. I am doing so. Although this relationship is not shown in the figure, it is repeatedly set in succession even at the gradation level 37 or higher. For example, the subfield SF17 is always on at the gradation level 20 or higher, and the subfield SF16 is always on at the gradation level 36 or higher.
[0020]
Further, as shown in gradation levels 1 to 10, when the gradation level is small, the turn-on order of the subfields is two or more subfields from the subfield with the shortest display period toward the subfield with the longest display period. The longest subfield always keeps the ON state at the gradation level where the longest subfield is turned on and above. For example, the subfield SF19 is always on when the gradation level is 2 or higher, and the subfield SF18 is always on when the gradation level is 6 or higher.
[0021]
The subfield conversion circuit 10 is a circuit that receives a digitized image signal and converts the pixel signal corresponding to each pixel into a 19-bit subfield having a predetermined subfield display period. . Specifically, with reference to a look-up table as shown in FIG. 4 in which information to be converted is determined according to the gradation level of the input digital image signal, a predetermined number, here 19 The image signal is divided into subfields. As shown in FIG. 1, the subfield conversion circuit 10 has a physical address designated by a write control address signal, and the data of the lookup table is written in the first and second frame memories 14 and 16. Each of the first and second frame memories 14 and 16 includes 19 subfield memories (not shown) corresponding to 19 subfields. The subfield memories include 640 × 480 (for each pixel). Stored) subfield data. The data held in the subfield memory is read out by 32 bits, for example, and held in the shift registers SR1-20. The 640-bit data of the display unit 20 corresponds to one column, is transferred to and held in the shift registers DSR1 to DSR20 of the display unit 20, and then transferred to a memory (not shown) of the column of the display unit 20. . Each pixel is provided with a memory such as a flip-flop that holds data. Then, the data transfer is sequentially repeated as in the first column, the second column, the third column,..., The 480th column, the data transfer for one subfield is completed, and the data is held in the memory of all the pixels. The pixel memory data is transferred to all pixels at once, and the liquid crystal of each pixel is driven simultaneously. Thereafter, the operations in the 2 subfields,..., 19 subfields are similarly performed, and one field is completed. During the time when the data is read from the first frame memory 14, the data is written from the subfield conversion circuit 10 to the second frame memory 16 at the same time. After one field of data is read from the first frame memory 14, one field of data is read from the second frame memory 16. Thereafter, the first and second frame memories 14 and 16 alternately perform write and read operations for each field.
[0022]
As described above, in the lookup table of FIG. 4, the subfield display period gradually increases as the number of subfields increases. When the display period of the subfield is short, the difference between the display periods of the adjacent subfields is 30 nsec (SF1 to SF4). However, as the display period of the subfields becomes longer, the difference between the display periods of the adjacent subfields is increased. Gradually decreases to 20 nsec, 15 nsec, 10 nsec, and 5 nsec. This is because, as shown in FIG. 3, the relationship between the input voltage (effective voltage value) applied to the liquid crystal and the output light intensity does not change linearly but changes to an S-shape, so that the total display period of a plurality of subfields Even if it is equal to the display period of one subfield, the brightness of one subfield is brighter than the brightness of a plurality of subfields. Therefore, in order to perform accurate gradation expression, it is necessary to reduce the difference in display period between adjacent subfields as the number of subfields increases.
[0023]
When the gradation level is 0, for example, all subfields are turned off. This determines the black level of the liquid crystal display device, and the ON state of each subfield is set according to the required black level. When the gradation level is 1, since the relationship between the effective voltage value applied to the liquid crystal and the output light intensity is S-shaped as shown in FIG. 3, a subfield having a relatively long display period, for example, SF9 is selected (ON). Is done. When the gradation level is 2, the subfield SF19 having the longest display period is selected to be turned on. When the gradation level is 2 or more, the subfield SF19 is always on. When the gradation level increases to 3, 4, 5,..., The number of subfields to be turned on is plural, for example, every four subfields from the subfield side with a short display period toward the subfield side with a long display period. Move to (movement amount). At a low gradation level close to the black level, the amount of movement of subfields that are turned on at the adjacent gradation level (for example, every four subfields) is large, but the brightness is dark, so that it is not recognized as a pseudo contour.
[0024]
In this way, by adopting a look-up table structure as shown in FIG. 4, even if the gradation level changes, the amount of movement of the light emission center at that time is reduced, so that the occurrence of pseudo contours is greatly suppressed. It becomes possible. In addition, since the display period is set to be sequentially longer according to the display order of the subfields, the so-called motion blur can be suppressed. Note that moving image blur is a phenomenon in which a still image appears blurred because the resolution of the image itself is deteriorated due to movement of the image even when the resolution is good.
The case where there is one portion where the output is strong in one field has been described above, but the drive waveform for driving the liquid crystal is not limited to this. For example, there may be a drive pattern in which there are two, three, or four portions where the output becomes strong in one field. There is an advantage that when the number of portions where the output becomes strong in one field increases, the occurrence of flicker is small.
[0025]
Now, when the temperature of the liquid crystal 34 (see FIG. 2) of the display means 6 rises during such operation, the gamma characteristic changes due to the change in the viscosity, and the brightness and the like change, thereby deteriorating the image quality. Become.
However, in the case of the present invention, the temperature of the liquid crystal 34 is detected by the display means 6, specifically, the temperature detector 7 provided in the vicinity of the liquid crystal 34, and the control means 11 determines the temperature of the liquid crystal 34. The cooling means 9 is controlled so as to maintain a predetermined temperature set in advance. That is, the heat generated by the display means 6 is cooled by the refrigerant flowing in the cooling jacket 38 provided on the reinforcing plate 36, and the liquid crystal 34 is maintained at a predetermined temperature as described above. The image quality can be kept high.
[0026]
The control means 11 controls the temperature of the liquid crystal 34 by adjusting the circulation amount of the refrigerant by the circulation pump 42 or adjusting the heat release amount in the heat exchanger 43. In this case, since the semiconductor substrate 30 made of silicon has good thermal conductivity, it can be uniformly cooled in the surface by the cooling jacket 38 without generating a temperature distribution in the in-plane direction.
In addition, the temperature detection unit 7 made of a PN junction thermocouple can be simultaneously manufactured during the manufacturing process of the integrated circuit, so that the present invention can be employed without the need to significantly change the manufacturing process. . Incorporating the temperature detection unit 7 in the integrated circuit by a manufacturing process has an advantage that the temperature of the liquid crystal being driven can be measured most accurately. Since the silicon has good thermal conductivity, there is no limitation on the location within the substrate, but a location away from a heat source such as a drive circuit and as close to the display pixel as possible is desirable.
[0027]
Here, the set temperature at which the liquid crystal 34 is cooled is generally slightly higher than the use environment temperature, for example, in the range of about 30 to 40 ° C., and the specific allowable temperature range is that of the liquid crystal 34. It is determined in advance by design such as viscosity characteristics with respect to temperature and voltage applied to the liquid crystal 34.
In the above embodiment, the cooling jacket 38 is used as the cooling means 9 and the refrigerant is circulated through the cooling jacket 38. However, the cooling means 9 is not particularly limited. For example, FIG. 5 is a diagram showing a modification of the cooling means used in the present invention. As shown in the drawing, here, a cooling plate 52 having a number of metal cooling fins 50 is used as the cooling means 9. In this case, the cooling plate 52 is joined to the reinforcing plate 36, and air is blown from the blower fan 54 to the cooling fin 50 to cool the liquid crystal 34 by a so-called air cooling method. In this case, the control means 11 adjusts the rotational speed of the blower fan 54 to execute the strength of cooling.
Further, when the cooling capacity is weak in such an air cooling system, an electric heat exchange element such as a Peltier element is interposed between the reinforcing plate 36 and the cooling plate 52 to improve the cooling capacity. May be.
[0028]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the image display apparatus having one display unit has been described as an example. However, in the color image display apparatus, three displays corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) are used. Some have means, and the present invention can also be applied to this case.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the main part of a second embodiment in which the present invention is applied to an image display device for color. Here, the optical system (light modulation optical system package) of the image display apparatus is mainly described. In this embodiment, the display means is used as a spatial light modulator.
[0029]
In FIG. 6, a light source 62 on the light incident side of the light modulation optical system package 60 and a first polarization unit that selectively transmits only predetermined linearly polarized light from indeterminately polarized white light emitted from the light source 62. (For example, a polarizing plate) 64, a second polarizing means (for example, a polarizing plate) 66 that selectively transmits only predetermined linearly polarized light to the light emission side of the light modulation optical system package 60, and a projection lens 68. And are arranged. A screen (not shown) is provided in front of the projection lens 68 to display a color image.
The light modulation optical system package 60 includes cubic or prismatic first, second, third, and fourth polarizing beam splitters 70, 72, 74, and 76 having polarization separating surfaces 70A, 72A, 74A, and 76A. They are arranged so as to intersect in a substantially X shape, and the whole is bonded and fixed by a ceramic base (not shown). A light shielding means 78 is provided at the center of the package 60.
[0030]
Here, when the first polarizing beam splitter 70 is selected as the incident-side polarizing beam splitter, the fourth polarizing beam splitter 76 at the diagonal position is set as the output-side polarizing beam splitter. Further, the light modulation optical system package 60 has the first color light (for example, G light) on the light incident side light transmitting surface of the first polarizing beam splitter 70 and the light emitting side light transmitting surface of the fourth polarizing beam splitter 76. First wavelength-selective polarization conversion means (for example, a G phase plate) 80 for rotating the plane of polarization by 90 ° is provided, respectively, and the gap between the opposing portions of the first and third polarization beam splitters 72 and 74, and the third and Second gap-selective polarization conversion means (for example, R phase plate) 82 that rotates the polarization plane of the second color light (for example, R light) by 90 ° is provided in the gap between the opposed portions of the fourth polarization beam splitters 74 and 76. Each is equipped.
[0031]
Spatial light modulation elements 6A, 6B, and 6C, which are reflective display means, are disposed on the light transmitting surfaces of the second and third polarization beam splitters 72 and 74 of the light modulation optical system package 60, respectively. Here, the spatial light modulators 6A, 6B, and 6C are used for G light, R light, and B light, respectively. Each of the spatial light modulation elements 6A to 6C is provided with the cooling unit 9, the temperature detection unit 7, and the control unit 11 described above. Here, with respect to the control means 11, the three cooling means 9 are individually controlled by one, but this may be provided individually for each color. Here, the cooling means 9 can individually control the temperature for each color.
[0032]
In this type of image display device for color images, slight output changes of R, G, and B appear as color changes, which are easily recognized by human vision. Therefore, strict control is required for the viscosity change of the liquid crystal accompanying the temperature change.
Here, the following three types of temperature control (1) to (3) are performed on the R, G, and B spatial light modulation elements 6A, 6B, and 6C.
[0033]
(1) The temperature of each of the spatial light modulators 6A, 6B, 6C is always controlled to a constant temperature or a temperature within a certain range regardless of the environmental temperature. That is, all the spatial light modulation elements 6A, 6B, and 6C are maintained at about 35 ° C., for example.
(2) The temperature of each of the spatial light modulators 6A, 6B, 6C is always constant at a temperature that is easily controlled by the spatial light modulator 6A, 6B, 6C regardless of the environmental temperature, or a temperature within a certain range. To control. For example, since the amount of light absorbed in the spatial light modulator varies depending on the color light, the temperature increase rate of each spatial light modulator varies depending on the color light. For example, when cooling is not performed, the temperature of the spatial light modulator varies by several degrees C. to 10 degrees C. due to the difference in color light. Therefore, the temperature of each spatial light modulator is controlled to a temperature that can be easily controlled according to the corresponding color light. For example, the spatial light modulation element 6A for G light whose temperature tends to rise most is temperature controlled to about 40 ° C., and the spatial light modulation element 6B for R light which tends to rise next temperature is temperature controlled to about 35 ° C. However, the spatial light modulation element 6C for B light, which has the least tendency to rise in temperature, is temperature-controlled at about 30 ° C.
[0034]
(3) The temperature of each of the spatial light modulators 6A, 6B, 6C is individually and variably controlled so that the color change is minimized according to the environmental temperature. For example, FIG. 7 is a graph showing the temperature dependence of the output ratio when the gradation level in FIG. 8 is “75”. Here, the output ratio is expressed based on a temperature of 40.7 ° C. As shown in the figure, the rate of change in the output ratio is small in the region A1 where the temperature is low, but the rate of change in the output ratio is large in the region A2 where the temperature is high.
Therefore, in the region A1 where the change rate of the output ratio is less dependent on temperature, the temperature is controlled so as to be within a range of ± 5 ° C. of the set temperature, and conversely, the change rate of the output ratio is temperature dependent. In the large area A2, strict temperature control, for example, control is performed so as to be within a range of ± 2 ° C. of the set temperature.
[0035]
According to this, the power consumption for temperature control can be reduced, and the quality of the display image can be maintained high. Note that the look-up table shown in FIG. 4 in the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this. Further, the configuration of the projection image display apparatus using the display means as the spatial light modulation element is merely an example, and is not limited to this.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the image display device of the present invention, the quality of the display image can be maintained high regardless of the operating temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an image display apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing display means provided with cooling means.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between input voltage and output light intensity.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a lookup table used when forming a subframe.
FIG. 5 is a view showing a modification of the cooling means used in the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a main part of a second embodiment in which the present invention is applied to a color image display apparatus.
7 is a graph showing the temperature dependence of the output ratio when the gradation level in FIG. 8 is “75”. FIG.
FIG. 8 is a graph showing the temperature dependence of the gamma characteristic with the gamma characteristic when the liquid crystal temperature is 40.7 ° C. as the reference “1”.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Image display apparatus, 4 ... Subfield control means, 6, 6A, 6B, 6C ... Display means (spatial light modulation element), 7 ... Temperature detection part, 8 ... A / D conversion part, 9 ... Cooling means, 10 ... Subfield conversion circuit, 11 ... control means, 12 ... lookup memory, 14 ... first frame memory, 16 ... second frame memory, 20 ... display unit, 30 ... semiconductor substrate, 32 ... glass substrate, 34 ... Liquid crystal, 36 ... reinforcing plate, 38 ... cooling jacket, 40 ... refrigerant passage, 42 ... circulation pump, 43 ... heat exchanger.

Claims

Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の各色光に対応する３つの液晶表示手段と、
１フィールドが複数のサブフィールドにより構成されたデジタル画像信号を、前記サブフィールドの配列順に従って選択的にオン、又はオフ制御して前記各液晶表示手段に対して印加するサブフィールド制御手段と、
前記各液晶表示手段の温度をそれぞれ検出する温度検出部と、
前記各液晶表示手段をそれぞれ冷却する冷却手段と、
前記温度検出部の検出値に応じて、前記各液晶表示手段がそれぞれ所定の設定温度を含む温度範囲となるように前記冷却手段を制御する冷却制御手段と、
を備え、前記デジタル画像信号に基づいた画像を表示する画像表示装置において、
前記冷却制御手段が制御する前記設定温度を含む温度制御の範囲は、前記温度検出部で検出された検出温度があらかじめ設定された所定の基準温度より低い場合に比べ、前記検出温度が前記基準温度より高い場合に狭い範囲とすることを特徴とする画像表示装置。 Three liquid crystal display means corresponding to each color light of R light, G light and B light ,
The digital image signal composed one field by a plurality of subfields, and the subfield control means to apply to the selected turn on or off the control to the respective liquid crystal Display means according to the arrangement order of the subfields ,
A temperature detector for detecting the temperature of each liquid crystal Display means respectively,
And cooling means for cooling the respective liquid crystal Display means respectively,
In accordance with the detected value of the temperature detection unit, and a cooling control unit that controls the cooling means so that the temperature range including the previous SL set temperature of each liquid crystal Display means each plant constant,
In the provided, images display device for displaying an image based on the digital image signal,
Range of temperature control, including the setting temperature of the cooling control means controls, the comparison with lower case than the predetermined reference temperature the temperature detected is preset by the temperature detection section, the detected temperature An image display device having a narrow range when the temperature is higher than the reference temperature.

前記冷却制御手段は、Ｇ光用の前記液晶表示手段の前記設定温度を最も高くすると共に、Ｂ光用の前記液晶表示手段の前記設定温度を最も低くなるよう制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。 The cooling control hand stage, claims and controlling so as well as the highest said set temperature of said liquid crystal display means for G light, the lowest the setting temperature of the liquid crystal display device for B-light Item 2. The image display device according to Item 1.