JP4410200B2

JP4410200B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP4410200B2
Application number: JP2006037864A
Authority: JP
Inventors: 亮介並木; 周一香川; 潤染谷; 博明杉浦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: JP2007219070A

Description

この発明は画像表示装置に関し、特に、色再現域を拡大することが可能な多原色の画像表示装置に関するものである。

従来の多原色画像表示装置では、１色のカラーフィルタにより最大２色の原色を選択することから、１フレームを２つのサブフレームに分割し、第１サブフレームと第２サブフレームとし、夫々のサブフレームにおいて液晶表示部への画像信号の書き込み時間を設け、サブフレーム時間から画像信号の書き込み時間を差し引いた時間を光源の点灯時間としていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１１８１３３号公報（９頁１〜１７行、図４）

このような従来の画像表示装置では、ライトバルブの行数を増やした場合に、画像信号の書き込み期間が短いために、ライトバルブ内の全画素に画像信号を入力できないという問題点があった。

また、光源が発光していない期間が存在するため、光源の発光期間が減少し、ライトバルブ上にフリッカが発生するという問題点もあった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、光源の発光時間の減少（表示輝度の減少）を抑えながらも、ライトバルブへの画像データの書き込み時間を十分確保することが可能な画像表示装置を得ることを目的としている。

この発明は、互いに反対側に位置する第１および第２の光源と、上記第１の光源の近傍に位置し、上記第１の光源から入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第１の拡散導光部材と、上記第２の光源の近傍に位置し、上記第２の光源から入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第２の拡散導光部材と、上記第１および第２の光源の発光を制御する制御手段と、それぞれ複数の副画素を含む複数の画素を有し、上記第１および第２の光源の発光に同期して、書き込まれた画像信号を構成する色信号に応じて、上記複数の副画素における上記照明光に対する透過率又は反射率を制御するライトバルブとを備え、上記第１および第２の光源は、ともに、第１の分光特性を有する光を発する第１の発光手段と、上記第１の分光特性とは異なる第２の分光特性を有する光を発する第２の発光手段とをそれぞれ備え、上記第１の発光手段は、第１組の複数色の発光体と、上記複数色の発光体からの光を混合する第１の混色導光部材を備え、上記第２の発光手段は、第２組の複数色の発光体と、上記複数色の発光体からの光を混合する第２の混色導光部材を備え、上記制御手段は、上記第１光源に備える第１の発光体、上記第２光源に備える第１の発光体、上記第１光源に備える第２の発光体、上記第２光源に備える第２の発光体をそれぞれ異なるタイミングにて発光させる画像表示装置である。

この発明は、互いに反対側に位置する第１および第２の光源と、上記第１の光源の近傍に位置し、上記第１の光源から入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第１の拡散導光部材と、上記第２の光源の近傍に位置し、上記第２の光源から入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第２の拡散導光部材と、上記第１および第２の光源の発光を制御する制御手段と、それぞれ複数の副画素を含む複数の画素を有し、上記第１および第２の光源の発光に同期して、書き込まれた画像信号を構成する色信号に応じて、上記複数の副画素における上記照明光に対する透過率又は反射率を制御するライトバルブとを備え、上記第１および第２の光源は、ともに、第１の分光特性を有する光を発する第１の発光手段と、上記第１の分光特性とは異なる第２の分光特性を有する光を発する第２の発光手段とをそれぞれ備え、上記第１の発光手段は、第１組の複数色の発光体と、上記複数色の発光体からの光を混合する第１の混色導光部材を備え、上記第２の発光手段は、第２組の複数色の発光体と、上記複数色の発光体からの光を混合する第２の混色導光部材を備え、上記制御手段は、上記第１光源に備える第１の発光体、上記第２光源に備える第１の発光体、上記第１光源に備える第２の発光体、上記第２光源に備える第２の発光体をそれぞれ異なるタイミングにて発光させる画像表示装置であるので、光源の発光時間の減少（表示輝度の減少）を抑えながらも、ライトバルブへの画像データの書き込み時間を十分確保することが可能である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像表示装置を示したものである。図示の画像表示装置は、互いに反対側に位置する第１の光源１１Ａおよび第２の光源１１Ｂと、第１の光源１１Ａの近傍に位置し、第１の光源１１Ａから入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第１の拡散導光部材１２Ａと、第２の光源１１Ｂの近傍に位置し、第２の光源１１Ｂから入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第２の拡散導光部材１２Ｂと、それぞれ複数の副画素を含む複数の画素を有し、第１および第２の光源１１Ａおよび１１Ｂの発光に同期して、複数の副画素における照明光に対する透過率又は反射率を、書き込まれた画像信号を構成する色信号に応じて制御するライトバルブ１３と、色変換器２１と、第１及び第２のフィールドメモリ２２及び２３と、信号切替器２４と、光源駆動器２５と、照明光切替え器２６と、切替え制御器２７とを有する。

第１の光源１１Ａは、第１の発光手段１４Ａと第２の発光手段１５Ａとを含むものであり、第２の光源１１Ｂは、第１の発光手段１４Ｂと第２の発光手段１５Ｂとを含むものである。
第１の発光手段１４Ａは、第１組の複数色の発光体１６Ａと、それらの複数色の発光体１６Ａからの光を混合する第１の混色導光部材１７Ａとを含むものであり、第２の発光手段１５Ａは、第２組の複数色の発光体１８Ａと、それらの複数色の発光体からの光を混合する第２の混色導光部材１９Ａとを含むものである。
また、第１の発光手段１４Ｂは、同様に、第１組の複数色の発光体１６Ｂと、それらの複数色の発光体からの光を混合する第１の混色導光部材１７Ｂとを含むものであり、第２の発光手段１５Ｂは、第２組の複数色の発光体１８Ｂと、それらの複数色の発光体からの光を混合する第２の混色導光部材１９Ｂとを含むものである。

第１組の複数色の発光体１６Ａ及び１６Ｂは、例えば、図２に示すように、赤、緑、青の三色の発光体、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）のアレイ３１ｒ１（赤）、３１ｇ１（緑）、３１ｂ１（青）であり、第２組の複数色の発光体１８Ａ及び１８Ｂは、例えば、図３に示すように、第１組の複数色の発光体１６Ａ及び１６Ｂとは分光分布が異なる赤、緑、青の三色の発光体、例えばＬＥＤのアレイ３１ｒ２（赤）、３１ｇ２（緑）、３１ｂ２（青）である。ＬＥＤのアレイ３１ｒ１、３１ｇ１、３１ｂ１、３１ｒ２、３１ｇ２、３１ｂ２においては、図４に示すように、その分光特性（発光スペクトル）Ｃ３１ｒ１、Ｃ３１ｇ１、Ｃ３１ｂ１、Ｃ３１ｒ２、Ｃ３１ｇ２、Ｃ３１ｂ２は、互いに異なり、そのピークが互いにずれ、その発光帯域が狭く（色純度が高く）、発光帯域の重なりが少ないことが、表示画像の色再現域を拡大する上で望ましい。

第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂ、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂの４つの発光体は、照明光切替え器２６により、それぞれ異なるタイミングにて光源駆動器２５に接続され、光源駆動器２５により駆動される。このように、光源駆動器２５と照明光切替え器２６とで、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂ、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂの４つの発光体を異なるタイミングにて発光させるための制御手段が構成されている。

第１組の複数色の発光体１６Ａ及び１６Ｂからの光は第１の混色導光部材１７Ａ及び１７Ｂで混色され均質化されて、出射される。第１の混色導光部材１７Ａ及び１７Ｂから出射される光の分光特性（発光スペクトル）は、第１組の複数色の発光体１６Ａ及び１６Ｂの三色のＬＥＤの分光特性Ｃ３１ｒ１、Ｃ３１ｇ１、Ｃ３１ｂ１を合成したものに対応し、それぞれＬＥＤアレイＣ３１ｒ１、Ｃ３１ｇ１、Ｃ３１ｂ１の分光特性のピークに対応するピークを有する。
同様に、第２組の複数色の発光体１８Ａ及び１８Ｂからの光は第２の混色導光部材１９Ａ及び１９Ｂで混色され均質化されて、出射される。第２の混色導光部材１９Ａ及び１９Ｂから出射される光の分光特性は、第２組の複数色の発光体１８Ａ及び１８Ｂの三色のＬＥＤの分光特性Ｃ３１ｒ２、Ｃ３１ｇ２、Ｃ３１ｂ２を合成したものに対応し、それぞれＬＥＤアレイＣ３１ｒ２、Ｃ３１ｇ２、Ｃ３１ｂ２の分光特性のピークに対応するピークを有する。

このように、第１の発光手段１４Ａと第２の発光手段１５Ａの組合せは、第１の分光特性の第１の照明光Ｌ１Ａと、第１の分光特性とは異なる第２の分光特性の第２の照明光Ｌ２Ａを発する第１の光源１１Ａを構成し、第１の発光手段１４Ｂと第２の発光手段１５Ｂの組合せは、第１の分光特性の第１の照明光Ｌ１Ｂと第１の分光特性とは異なる第２の分光特性の第２の照明光Ｌ２Ｂを発する第２の光源１１Ｂを構成する。
なお、第１の照明光Ｌ１Ａと第１の照明光Ｌ１Ｂの分光特性は同じであり、第２の照明光Ｌ２Ａと第２の照明光Ｌ２Ｂの分光特性は同じである。

第１の光源１１Ａ及び第２の光源１１Ｂから出射された光は第１の拡散導光部材１２Ａ及び第２の拡散導光部材１２Ｂに入射される。第１の拡散導光部材１２Ａは、入射された光をライトバルブ１３の第１の光源１１Ａ近傍に、第２の拡散導光部材１２Ｂは、入射された光をライトバルブ１３の第２の光源１１Ｂ近傍にそれぞれ拡散する。上記のように、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂ、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂの４つの発光体は、照明光切替え器２６で異なるタイミングにて切替えられるので、第１の拡散導光部材１２Ａ及び第２の拡散導光部材１２Ｂからは、第１の照明光Ｌ１Ａ及びＬ１Ｂと第２の照明光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂが異なるタイミングにて出射される。即ち、第１の光源１１Ａ及び第２の光源１１Ｂと、第１の拡散導光部材１２Ａ及び第２の拡散導光部材１２Ｂの組合せにより、分光特性が互いに異なる第１の照明光Ｌ１Ａ及びＬ１Ｂと第２の照明光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂを異なるタイミングにて拡散し、出射する照明手段が構成されている。

ライトバルブ１３は、それぞれ複数の副画素を含む複数の画素を有し、第１の光源１１Ａ及び第２の光源１１Ｂの発光に同期して、複数の副画素の、第１の光源１１Ａ及び第２の光源１１Ｂから第１の拡散導光部材１２Ａ及び第２の拡散導光部材１２Ｂを介して供給される照明光に対する透過率または反射率を、画像信号を構成する色信号に応じて制御する。ライトバルブ１３は、例えば、図５（ａ）に示すようにマトリクス状に配列された複数の画素Ｐｘを有する液晶パネルで構成されている。各画素は、例えば図５（ｂ）に示すように複数の副画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂを含む。各画素の複数の副画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂは互いに異なる色、例えば赤、緑、青のフィルタで覆われており、副画素Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂはそれぞれ後述の画像信号の異なる色信号によって制御されて、第１の拡散導光部材１２Ａ及び第２の拡散導光部材１２Ｂからの光を画像信号に対応した画像光に変換する。

一方、外部から供給される画像信号ＰＳは、色変換器２１に導かれる。色変換器２１は、画像信号ＰＳを、第１の照明光Ｌ１Ａ及びＬ１Ｂに対応する第１の画像信号Ｓ１と、第２の照明光Ｌ２Ａ及びＬ２Ｂに対応する第２の画像信号Ｓ２とに変換する。第１の画像信号Ｓ１は、第１の発光手段１４Ａ及び１４ＢのＬＥＤのアレイ３１ｒ１、３１ｇ１、３１ｂ１の分光特性に対応した３つの色信号を含む。第２の画像信号Ｓ２は、第２の発光手段１５Ａ及び１５ＢのＬＥＤのアレイ３１ｒ２、３１ｇ２、３１ｂ２の分光特性に対応した３つの色信号を含む。

第１の画像信号Ｓ１と第２の画像信号Ｓ２はそれぞれフィールドメモリ２２及び２３に蓄積される。フィールドメモリ２２及び２３に蓄積された画像信号は、所定のタイミングで読み出されて信号切替え器２４でフィールド毎に交互に選択されて、ライトバルブ１３に入力される。
ライトバルブ１３は、上記のように各画素につき複数の例えば３つの副画素を有し、それぞれの副画素が第１の画像信号Ｓ１又は第２の画像信号Ｓ２の、対応する色信号により制御される。例えば各画素Ｐｘは赤、緑、青の副画素Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂを有し、信号切替え器２４により第１の画像信号Ｓ１が選択されている時は、赤、緑、青の副画素がそれぞれ第１の画像信号Ｓ１の赤、緑、青の色信号により駆動され、第２の画像信号Ｓ２が選択されている時は、赤、緑、青の副画素がそれぞれ第２の画像信号Ｓ２の赤、緑、青の色信号により駆動される。

照明光切替え器２６と信号切替え器２４とはともに、切替え制御器２７によって、互いに同期して、切替え動作を行うように制御される。具体的な動作タイミングを図６に示す。図６で、（１）は画像信号書込み期間を、（２）は画像信号保持期間を、（３）は第１の光源１１Ａの発光期間を、（４）は第２の光源１１Ｂの発光期間をそれぞれ示している。

本実施の形態では、１フレームを描写するために、１フレームを２つのフィールド期間に分割し、第１フィールド期間と第２フィールド期間とする。図６（１）および（２）に示すように、第１のフィールド期間においては、信号切替え器２４は、第１の画像信号Ｓ１を選択し、第１の光源１１Ａ側から第２の光源１１Ｂ側に向けて順番に第１の画像信号Ｓ１をライトバルブ１３に入力する。ライトバルブ１３に入力された第１の画像信号Ｓ１は、入力時から１フィールド期間分だけライトバルブ１３内部に保持される。第２のフィールド期間においては、信号切替え器２４は、第２の画像信号Ｓ２を選択し、第１の光源１１Ａ側から第２の光源１１Ｂ側に向けて順番に第２の画像信号Ｓ２をライトバルブ１３に入力する。ライトバルブ１３に入力された第２の画像信号Ｓ２は、入力時から１フィールド期間分だけライトバルブ１３内部に保持される。

図６（３）および（４）に示すように、第１フィールド期間の前半においては、照明光切替え器２６は第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂを選択し、第１フィールド期間の後半においては、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａを選択する。第２のフィールド期間の前半においては、照明光切替え器２６は第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂを選択し、第２のフィールド期間の後半では第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａを選択するように制御される。以下、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂ、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂの４つの発光体が異なるタイミングで選択されるとともに、これと同期して第１の画像信号Ｓ１及び第２の画像信号Ｓ２が交互に選択される。

以上に示した動作タイミングにより、第１の画像信号Ｓ１がライトバルブ１３内部の第１の光源１１Ａ側半分に保持されている時に、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａが発光し、第１の画像信号Ｓ１がライトバルブ１３内部の第２の光源１１Ｂ側半分に保持されている時に、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂが発光し、第２の画像信号Ｓ２がライトバルブ１３内部の第１の光源１１Ａ側半分に保持されている時に、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａが発光し、第２の画像信号Ｓ２がライトバルブ１３内部の第２の光源１１Ｂ側半分に保持されている時に、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂが発光する。

このような制御を行う結果、第１組の複数色の発光体１６Ａ及び１６Ｂの何れかが発光する期間においては、第１の画像信号Ｓ１に対応する画像がライトバルブ１３の出力側に現われ、第２組の複数色の発光体１８Ａ及び１８Ｂの何れかが発光する期間においては、第２の画像信号Ｓ２に対応する画像がライトバルブ１３の出力側に現われる。これらは視聴者の目で時間的に合成されるので、第１組の複数色の発光体１６Ａ及び１６Ｂのみでライトバルブ１３を照射する場合や、第２組の複数色の発光体１８Ａ及び１８Ｂのみでライトバルブ１３を照射する場合と比べ色再現範囲の広い画像を得ることができる。

また、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂ、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂの４つの発光体の内、常に何れかが発光している。なおかつ、１フィールド期間内で、第１の画像信号Ｓ１及び第２の画像信号Ｓ２は、１フィールド期間全体にわたってライトバルブ１３に書き込まれる。一方、上記の特許文献１に記載された画像表示装置では、１フィールド内に光源の点灯しない期間が存在し、なおかつ、１フィールド期間内で光源の点灯しない期間の一部の期間に画像信号がライトバルブ１３に書き込まれていた。以上から、特許文献１の画像表示装置と比較して、本実施の形態では、第１の光源１１Ａ及び第２の光源１１Ｂの発光時間の減少（表示輝度の減少）を抑えながらも、ライトバルブ１３への第１の画像信号Ｓ１及び第２の画像信号Ｓ２の書き込み時間を十分確保することができる。

さらに、第１の光源１１Ａに備える第１組の複数色の発光体１６Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第１組の複数色の発光体１６Ｂ、第１の光源１１Ａに備える第２組の複数色の発光体１８Ａ、第２の光源１１Ｂに備える第２組の複数色の発光体１８Ｂの４つの発光体の内、常に何れかが発光しているため、ライトバルブ１３上に発生するフリッカを軽減できる。

また、第１の光源１１Ａ及び第２の光源１１Ｂの近傍に、第１の拡散導光部材１２Ａと第２の拡散導光部材１２Ｂをそれぞれ別々に設けることで、ライトバルブ１３の第２の光源１１Ｂ近傍では第１の光源１１Ａから出射した光の影響をより受けにくくなり、ライトバルブ１３の第１の光源１１Ａ近傍では第２の光源１１Ｂから出射した光の影響をより受けにくくなる。

さらに、複数色の発光体１６Ａ、１６Ｂ、１８Ａ、１８Ｂからの光をそれぞれ混色導光部材１７Ａ、１７Ｂ、１９Ａ、１９Ｂで混色し、均質化した上で拡散導光部材１２Ａ、１２Ｂに導いているので、色むらや、輝度むらを無くすことができる。

この発明の実施の形態１に係る画像表示装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１に係る画像表示装置で用いられる第１組の複数色の発光体の構成例を示す概略図である。この発明の実施の形態１に係る画像表示装置で用いられる第２組の複数色の発光体の構成例を示す概略図である。この発明の実施の形態１に係る画像表示装置における第１組及び第２組の複数色の発光体を構成するＬＥＤアレイの分光特性を示す図である。この発明の実施の形態１に係る画像表示装置で用いられるライトバルブの構成例を示す概略図である。この発明の実施の形態１に係る画像表示装置で用いられる発光体点灯と画像信号表示のタイミング図である。

符号の説明

１１Ａ，１１Ｂ光源、１２Ａ，１２Ｂ拡散導光部材、１３ライトバルブ、１４Ａ，１５Ａ，１４Ｂ，１５Ｂ発光手段、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１８，１８Ａ，１８Ｂ複数色の発光体、１７Ａ，１７Ｂ，１９Ａ，１９Ｂ混色導光部材、２１色変換器、２２，２３フィールドメモリ、２４信号切替え器、２５光源駆動器、２６照明光切替え器、２７切替え制御器、３１ｒ１，３１ｇ１，３１ｂ１，３１ｒ２，３１ｇ２，３１ｂ２ＬＥＤアレイ。

Claims

互いに反対側に位置する第１および第２の光源と、
上記第１の光源の近傍に位置し、上記第１の光源から入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第１の拡散導光部材と、
上記第２の光源の近傍に位置し、上記第２の光源から入射端面を介して入射する光を拡散して照明光を生成する第２の拡散導光部材と、
上記第１および第２の光源の発光を制御する制御手段と、
それぞれ複数の副画素を含む複数の画素を有し、上記第１および第２の光源の発光に同期して、書き込まれた画像信号を構成する色信号に応じて、上記複数の副画素における上記照明光に対する透過率又は反射率を制御するライトバルブと
を備え、
上記第１および第２の光源は、ともに、第１の分光特性を有する光を発する第１の発光手段と、上記第１の分光特性とは異なる第２の分光特性を有する光を発する第２の発光手段とをそれぞれ備え、
上記第１の発光手段は、第１組の複数色の発光体と、上記複数色の発光体からの光を混合する第１の混色導光部材を備え、
上記第２の発光手段は、第２組の複数色の発光体と、上記複数色の発光体からの光を混合する第２の混色導光部材を備え、
上記制御手段は、上記第１光源に備える第１の発光体、上記第２光源に備える第１の発光体、上記第１光源に備える第２の発光体、上記第２光源に備える第２の発光体をそれぞれ異なるタイミングにて発光させる
ことを特徴とする画像表示装置。
上記第１の光源の非点灯時に、上記第１の拡散導光部材の近傍の画素に対する画像データが書き込まれ、上記第２の光源の非点灯時に、上記第２の拡散導光部材の近傍の画素に対する画像データが書き込まれることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。