(57)【要約】【課題】それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を有する画像表示装置において、白バランスを保ちながら出力光量を調節することを可能とする。【解決手段】それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の光源（固体発光素子）６０，６１，６２と、各光源６０，６１，６２を独立に調光する光源制御回路（調光手段）４０と、各光源６０，６１，６２から発せられた単色光を画像信号に応じて変調する表示デバイス（光変調手段）３０と、表示デバイス３０により変調された変調光を結像させて表示画像を形成する結像レンズ７０とを備える。光源制御回路４０は、表示画像の白バランスを保ちながら、表示画像の輝度を制御する。【選択図】図１
2009244809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子と、
前記各固体発光素子を独立に調光する調光手段と、
前記各固体発光素子から発せられた単色光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、
前記光変調手段により変調された変調光を結像させて表示画像を形成する結像手段と
を備え、
前記調光手段は、表示画像の白バランスを保ちながら、該表示画像の輝度を制御する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記調光手段による表示画像の輝度の制御は、前記画像信号に基づいて行う
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単色光を発する複数の固体発光素子を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビジョンやプロジェクタの分野において、画像信号や環境に応じて出力光量を調整（調光）する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、画像信号に応じて開口絞りを制御することにより、表示画像のコントラストを向上させる技術が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、液晶テレビにおいて、バックライトとなる蛍光ランプを画像信号に応じてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動させることにより、出力光量を調節する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３３７５０公報
【特許文献２】特開２００６−５３５２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された技術においては、開口絞りを使用して光量を調光しているため、出力光量の調節に応じて、光学系のＦ値が変化する。そのため、光学系に角度特性を有する光学素子が使用されている場合には、調光を行った際に、表示画像の色が変化するという問題がある。
【０００６】
特に、白色を出力した際には、調光に応じて白バランスが崩れるという問題がある。したがって、画像表示装置における出力光量の調節は、開閉絞りを用いずに、光源自身の発光光量を調整することが望まれる。
【０００７】
特許文献２に記載された技術においては、液晶テレビのバックライト光源である蛍光ランプを調光しているが、白色の蛍光ランプを用いたバックライトを対象としており、調光に関しては、１つのＰＷＭ信号のみで行われている。また、この蛍光ランプを制御は、画像信号処理回路から、垂直期間信号のみを参照して行っている。
【０００８】
しかしながら、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の単色光を発する固体発光素子を調光する場合は、固体発光素子の発光特性が異なるため、同一のＰＷＭ信号で光源を駆動すると、輝度変化に伴って白バランスが崩れるという問題が発生する。
【０００９】
そこで、本発明は、それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を有する画像表示装置であって、表示画像の白バランスを保ちながら出力光量の調節が可能となされた画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、画像信号に応じて出力光量の調節が動的に行われ、表示画像のコントラスト感が向上された画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１２】
〔構成１〕
それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子と、各固体発光素子を独立に調光する調光手段と、各固体発光素子から発せられた単色光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、光変調手段により変調された変調光を結像させて表示画像を形成する結像手段とを備え、調光手段は、表示画像の白バランスを保ちながら、前記表示画像の輝度を制御することを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成２〕
構成１を有する画像表示装置において、調光手段による表示画像の輝度の制御は、画像信号に基づいて行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
構成１を有する本発明に係る画像表示装置においては、それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を独立に調光する調光手段は、表示画像の白バランスを保ちながら、該表示画像の輝度を制御するので、画像信号や環境に依らず、表示画像の白バランスが保たれる。
【００１５】
構成２を有する本発明に係る画像表示装置においては、調光手段による表示画像の輝度の制御は、画像信号に基づいて行うので、画像信号に最適な輝度を出力してコントラスト感を向上させることができる。
【００１６】
すなわち、本発明は、それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を有する画像表示装置であって、白バランスを保ちながら出力光量の調節が可能となされた画像表示装置を提供することができるものである。
【００１７】
また、本発明は、画像信号に応じて出力光量の調節が動的に行われ、表示画像のコントラスト感が向上された画像表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像表示装置の構成について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
本発明に係る画像表示装置は、図１に示すように、入力画像信号が供給される画像信号処理回路１０を有している。この画像信号処理回路１０は、入力画像信号からＲＧＢ３原色（赤色、緑色及び青色）の画像信号等を生成し、表示デバイス駆動回路２０へ出力する。また、画像信号処理回路１０は、表示画像の内容（シーン）に適切な光源の調光を行うため、画像信号から制御パラメータを算出し、調光手段となる光源制御回路４０に対し、制御パラメータ及び垂直同期信号を出力する。
【００２１】
表示デバイス駆動回路２０は、入力された画像信号を、光変調手段となる表示デバイス３０の駆動信号に変換して、表示デバイス３０へ出力する。一方、光源制御回路４０は、入力された制御パラメータから光源を駆動するための信号を生成して、それぞれが異なる波長の単色光（赤色、緑色及び青色）を発する複数の固体発光素子である各光源６０、６１，６２を駆動する。なお、各光源６０、６１，６２を駆動する光源駆動信号７１は互い独立しており、光源制御回路４０は、各光源６０、６１，６２を独立に調光する。各光源６０、６１，６２を駆動する光源駆動信号７１は、画像信号の垂直期間毎に更新される。
【００２２】
表示デバイス３０は、表示デバイス駆動回路２０により駆動されて、各光源６０、６１，６２から発せられた単色光を、画像信号に応じて変調する。そして、表示デバイス３０により変調された変調光は、結像レンズ７０により結像されて、表示画像を形成する。この表示画像は、光源制御回路４０により輝度を制御されるが、常に白バランスが保たれながら行われる。
【００２３】
図２は、本発明に係る画像表示装置における光源駆動信号を示す波形図である。この図２におけるＶは、垂直同期信号を示し、Ａは、光源を電圧もしくは電流で調光する場合の波形、Ｄは、光源をＰＷＭ駆動で調光する場合の波形、すなわち、デューティー比（％：ＯＮ期間の比率）を変化させたパルス波の波形を示す。
【００２４】
この画像表示装置においては、図２に示すように、画像信号処理回路１０から光源駆動回路４０へ出力されるパラメータにより、各光源６０、６１，６２の発光出力が制御される。すなわち、このパラメータが白バランスを決定する。光源制御回路４０は、画像信号に基づいて、最適な各光源６０、６１，６２の発光出力を計算し、この計算結果から、各光源６０、６１，６２のパラメータを導き出す。
【００２５】
図３は、実際に測定した赤色、緑色及び青色を発するＬＥＤの発光特性を示すグラフである。この図３において、横軸は、ＰＷＭ駆動におけるデューティー比（％）であり、縦軸は、明るさを正規化した値である。
【００２６】
表１は、光源制御回路４０が導出するパラメータの例を示す。
【００２７】
例えば、〔表１〕に示すように、ＰＷＭ駆動を用いて光源の輝度を５０段階で調光する場合には、図３に示すような各光源６０、６１，６２の発光特性から予め作成されたテーブルを光源制御回路４０内に保持しておくことにより、各光源６０、６１，６２のパラメータであるデューティー比（％）を独立に制御し、光源の白バランスを維持することが可能である。
【００２８】
【表１】
2009244809.tif 000003
【００２９】
このように、各光源６０、６１，６２毎に最適な駆動を行うことにより、前述した各光源６０、６１，６２の発光特性差に起因した白バランスの崩れを回避することができる。
【００３０】
なお、これらのパラメータは、テーブルを用いて導き出すだけでなく、予め用意された計算式を光源制御回路４０に組み込んで、演算により算出することもできる。光源制御回路４０では、垂直期間毎に光源調光の制御パラメータを計算するが、光源の明るさが急激に変化する場合は、見た目の不自然さが生じる。そこで、制御パラメータは過去複数の垂直同期期間における制御パラメータの値を参照して計算することにより、視覚的に自然な制御パラメータを算出することもできる。
【００３１】
例えば、現垂直同期期間の制御パラメータをＰｎ、過去ｋ個の垂直同期期間の制御パラメータをそれぞれＰｎ−１，Ｐｎ−２，Ｐｎ−３，……，Ｐｎ−ｋとする。また、これらのｋ＋１個のパラメータから計算された制御パラメータをＰ’ｎとする。このとき、〔数１〕に示すように、過去複数の制御パラメータの平均値から計算することができる。すなわち、現垂直同期期間の制御パラメータと過去ｋ個の垂直同期期間の制御パラメータの平均値をＰ’ｎとする。
【００３２】
【数１】
2009244809.tif 000004
【００３３】
なお、画像信号処理回路１０にて予め平均化された制御パラメータを光源制御回路４０へ出力してもよい。
【００３４】
また、〔数２〕に示すように、過去複数の制御パラメータを重み付けして計算することもできる。現垂直同期期間に近い制御パラメータ程、算出されるパラメータＰ’ｎに対する影響が大きくなるようにｋ＋１個の垂直同期期間の制御パラメータに重み付けを行う。
【００３５】
【数２】
2009244809.tif 000005
【００３６】
このような、複数のパラメータから実際のパラメータを計算する方法は、光源制御回路４０において過去複数の垂直同期期間の制御パラメータから現垂直同期期間の制御パラメータを計算することにより、画像信号処理回路１０と光源制御回路４０間の伝送路などで発生しうる信号のノイズに対しても効果的である。すなわち、ノイズの影響で光源制御回路４０が突発的に不適切な制御パラメータを受けた場合でも、過去複数の垂直同期期間の制御パラメータによって平滑化されるため、直接的にノイズによる不適切な調光を行うことを回避できる。
【００３７】
なお、上述した本発明に係る画像表示装置における各光源の制御は、各光源６０、６１，６２の発光特性の差に起因する白バランスの崩れを回避するようにしたものであるが、入力される画像信号が単色、あるいは、２色の成分しか有さない画像信号である場合には、入力画像信号にない色成分に対応した光源は、常時消灯としておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る画像表示装置における光源駆動信号を示す波形図である。
【図３】実際に測定した赤色、緑色及び青色を発するＬＥＤの発光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  画像信号処理回路
２０  表示デバイス駆動回路
３０  表示デバイス
４０  光源制御回路
６０  光源（赤色）
６１  光源（緑色）
６２  光源（青色）
７０  結像レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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