CN1924692A - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种适用于防止由来自屏幕(影像观察侧)外侧的外界光引起的影像的对比度下降，同时抑制影像亮度的下降的技术。在投射型显示装置的图像显示面(屏幕)上，设置前面保护片(3)，该前面保护片包含吸收外界光、特别是吸收三波长荧光灯的峰值波长中规定的波长的光学滤光部件。另外，使用三色的发光二极管作为形成图像用的光源。该发光二极管中的至少一个，发出与上述前面保护片所吸收的峰值波长不同波长的光。由此，可在不使装置的亮度降低的条件下，防止由外界光引起的影像对比度降低。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种图像显示装置，特别涉及一种为了降低因外界光引起的图像质量劣化而进行改良的图像显示装置。
背景技术
例如在投射型显示装置等图像显示装置中，作为用于抑制由外界光引起的图像质量劣化(对比度下降)的现有技术，已知例如专利文献1(日本专利特开平10-186270号公报(段落编号0077～0084，图20～24))中记载的技术。该技术为了有选择地使具有红、蓝及绿色影像光的发光光谱分布中的峰值波长相互间的波长的光衰减，而在投射型显示装置的屏幕上具有光学滤光器的技术。由此，可选择地对具有上述峰值能量的主波长相互间的波长的外界光进行衰减，既能抑制影像亮度的下降，又能抑制由外界光反射引起的对比度的下降。
发明内容
上述现有技术在外界光的各色峰值波长与影像光的各色峰值波长不同的情况下(即外界光的各色峰值波长位于影像光的各色峰值波长相互间的情况下)也许有效。可是，在影像光的各色峰值波长与外界光的各色峰值波长大致相等的情况下，即使使用具有上述这样的滤光特性的光学器件，也难以抑制影像光的衰减，同时良好地吸收外界光。特别是作为具有代表性的外界光发生源的三波长荧光灯，其RGB各色峰值波长与影像光的各色峰值波长大致相等的情况居多。因此，优选即使在这样的外界光下，也能防止影像亮度的下降，同时抑制外界光引起的对比度的降低。
本发明就是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供一种适用于防止影像亮度的下降，同时抑制外界光引起的对比度下降的技术。
为了达到上述目的，本发明的特征在于：在形成图像用的光源的发光光谱分布中的红、蓝及绿色峰值波长中，至少使一个规定色的峰值波长与外界光的发光光谱分布中的上述规定色的峰值波长不同。换句话说，本发明的特征在于：对于某一种规定色，将发出与外界光的峰值波长不同的峰值波长的光的光源用作形成图像用的光源。上述规定色优选是视觉灵敏度高的绿色，但也可以是绿色及红色。
更具体地说，作为上述光源，使用至少分别发出红、蓝及绿色光的至少三色的发光二极管。而且，使从它们中的规定色的发光二极管发出的光的峰值波长与三波长荧光灯的发光光谱分布中的上述规定色的峰值波长不同。另外，设置有光学滤光部件，与来自上述规定色的发光二极管的光相比，该光学滤光部件更多地吸收来自三波长荧光灯的具有上述规定色的峰值波长的光。优选在图像显示装置是将图像放大投射到屏幕上的投射型显示装置的情况下，在其屏幕上设置该光学滤光部件。
在屏幕上设有上述光学滤光部件的情况下，也可以设置在作为该屏幕的结构器件的前片或前面保护片上。另外，也可以将作为光学滤光部件的波长选择性薄膜粘贴在屏幕的图像观察侧表面上。
根据本发明，则可抑制影像亮度下降，同时抑制由外界光引起的影像对比度下降。
附图说明
图1是表示投射型显示装置的一例的图。
图2是本实施方式的光学滤光部件的透射率特性图。
图3是三波长荧光灯的外界光的发光光谱分布图。
图4是表示透射型屏幕的一例的图。
图5是表示本实施方式中用的光源的发光光谱分布的一例的图。
图6是表示本实施方式中用的光源的发光光谱分布的另一例的图。
图7是表示投射型显示装置的图像发生源的一例的图。
图8是表示光源驱动电路的一例的图。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，以投射型显示装置为例，利用图1说明本发明所适用的图像显示装置的概要。图1是本发明可适用的图像显示装置的局部剖面立体图。图像发生源10包括：由发光二极管构成的光源；和对来自该光源的光进行调制并形成图像的由例如反射型或透射型的液晶面板构成的显示元件。投射透镜20放大来自图像发生源10的图像。由投射透镜20放大后的图像被导向反射镜40，在该反射镜40上反射后投射到透射型屏幕30上。由此，在透射型屏幕30上显示被放大了的图像。即，在该例中，透射型屏幕30的图像观察侧表面成为显示面。另外，上述图像发生源10、投射透镜20、透射型屏幕30及反射镜40被收容在框体50的内部，并固定在规定的位置上。
其次，用图7说明图像发生源10的一例。该例使用发出RGB各色光的三种发光二极管(LED)作为光源，使用透射型的液晶(LCD)面板作为显示元件。图7中举例示出的图像发生源10具有：具有呈矩阵状排列的多个像素的LCD面板(液晶显示面板：Liquid CrystalDisplay Panel)109、驱动该LCD面板109的LCD驱动器108、光源100、驱动该光源100的背照光控制部106、以及光传感器107。光源100由在垂直方向上被分割的各个区域上进行点亮·熄灭的多个LED群，即LED群101、LED群102、LED群103、以及LED群104构成。另外，虽然用图7说明了分割成四个区域的情况，但分割成几个区域都是可能的。LCD驱动器108接收影像信号和场同步信号(fieldsynchronizing signal)，驱动LCD面板109并形成图像。背照光驱动控制部106接收场同步信号进行驱动，以便使被分割成四个的光源100内的LED群101～LED群104在场周期内同步，依次进行点亮·熄灭。光传感器107检测光源100的发光量，反馈给光源驱动控制部106。
作为光源的上述LED群101～LED群104分别包括发出RGB各色光的三种LED。用图9说明这样的光源的驱动控制的一个具体例。图8表示由图7所示的光源100、光源驱动控制部106、光传感器107构成的控制系统的详细结构。光传感器107具有检测红色光的红色受光部217、检测绿色光的绿色受光部218、以及检测蓝色光的蓝色受光部219。
各个LED群201～LED群204分别由作为R色发光LED的R-LED、作为G色发光LED的G-LED、作为B色发光LED的B-LED三色LED构成。将LED群201的R-LED作为201R，将LED群201的G-LED作为201G，将LED群201的B-LED作为201B。对于LED群202～LED群204也同样。RGB各色的LED、即R-LED、G-LED、B-LED分别包括所需要个数的发光二极管。
光源驱动控制部106由LED驱动部213～216、时序控制部220、增益控制部221构成。LED驱动部213～216分别控制LED群201～LED群204的三色LED点亮·熄灭。时序控制部220发生规定LED驱动部213～216的点亮·熄灭时序的时序信号，并向LED驱动部213～216供给。该时序信号是具有将例如影像信号的一个垂直期间四等分的脉宽的信号，将其依次供给LED驱动部213～216。从而，在被四等分的一个垂直期间的第一期间内，LED驱动部213工作，在接着的第二期间内LED驱动部214工作，在第三期间内LED驱动部215工作，在第四期间内LED驱动部216工作。由此，能实现光源100的LED群的依次点亮熄灭。
另外，增益控制部221对在LED驱动部213～216驱动LED群201～LED群204时规定LED的发光量的驱动信号的增益进行控制，控制LED的发光量。另外，来自光传感器107的R、G、B的发光量检测信号、以及来自时序控制部220的时序信号被导入增益控制部221中，每当来自时序控制部220的时序信号切换时，对来自光传感器107的R、G、B的发光量检测信号进行取样，生成不同期间的发光量检测信号，根据该信息进行上述的增益控制。
在如上所述构成的投射型显示装置中，本实施方式具有如下特征。①具有用于在从外界光、特别是从三波长荧光灯发出的光中，有选择地对RGB各色峰值波长的光进行吸收(衰减)的光学滤光部件；②在上述R-LED、G-LED、B-LED中，至少使来自G-LED，或来自G-LED和R-LED的光的峰值波长与三波长荧光灯的RGB各色的峰值波长不同。
首先，参照图2～图4对上述①的光学滤光部件进行说明。最初，说明三波长荧光灯的一般的发光特性。图3是表示作为外界光具有代表性的三波长荧光灯的发光光谱分布的图，横轴表示光的波长，纵轴表示光的相对能量。从图3可知，视觉灵敏度高的G光在545nm附近具有能量的峰值。以下，令该G光的峰值波长为λ0Gmax。视觉灵敏度次高的R光在615nm附近具有能量的峰值。以下，令该R光的峰值波长为λ0Rmax。视觉灵敏度最低的B光在440nm附近具有能量的峰值。以下，令该B光的峰值波长为λ0Bmax。另外，在490nm附近也存在峰值。在具有如上发光特性的三波长荧光灯下使用投射型显示装置的情况下，如果在投射型显示装置的透射型屏幕30上设置对上述各峰值波长的光进行有选择地衰减的光学滤光部件，就能良好地抑制外界光在透射型屏幕30上的反射，防止对比度的下降。
图2中表示本实施方式的光学滤光部件的滤光特性、即透射率特性的一例。图2所示的特性中，横轴表示光的波长，纵轴表示透射率。本实施方式的光学滤光部件在三波长荧光灯的G峰值波长λ0Gmax(545nm)、以及三波长荧光灯的R峰值波长λ0Rmax(615nm)附近具有光的吸收带，其投射率在λ0Gmax上为TGmax(42％)，在λ0Rmax上为TRmax(50％)。在其他可见光区域上的透射率约为83％。另外，在400nm以下的紫外光的区域上，添加不透射光的紫外线吸收剂。另外在375nm以下的区域上透射率大约为0％。另外，本发明的光学滤光部件在B峰值波长λ0Bmax(440nm)附近不设置光的吸收带。这是因为，由于B光视觉灵敏度低，所以B光的反射对于对比度的下降没有太大影响。可是，在B峰值波长附近也可以设置光的吸收带，这是不言而喻的。另外，对于490nm附近的峰值波长，由于视觉灵敏度低，所以也未设置光的吸收带。在上述的光学滤光部件的特性例中，对于G峰值波长及R峰值波长设置有光的吸收带，但也可以只对视觉灵敏度最高的G峰值波长设置光的吸收带。
图4表示使用上述光学滤光部件的透射型屏幕的结构的一例。该透射型屏幕具有：菲涅尔透镜片2、配置在菲涅尔透镜片2的图像观察侧的双透镜片(lenticular lens)1、以及配置在双透镜片1的图像观察侧的前面保护片3。菲涅尔透镜片2在其光出射面上设有同心圆状的菲涅尔透镜6，利用该菲涅尔透镜6使从影像光入射面7入射的图像光的光束呈大致平行光束射出。由此，使得透射型屏幕的总体画面的亮度均匀。在双透镜片1的光入射面上，在画面水平方向上形成有多个向屏幕的垂直方向延伸的双透镜5。利用该双透镜5的聚光作用，使从菲涅尔透镜片2射出的影像光在水平方向上折射扩散。另外，在双透镜片1的光出射面的双透镜5的焦点位置附近，设有光透射部4。因此，用双透镜5汇聚的光从光透射部4射出，并在水平方向上扩散。而且，在双透镜片1的光出射面的光透射部4相互之间，设有在屏幕垂直方向上延伸的黑色条纹8。黑色条纹8吸收外界光，抑制外界光在双透镜片1的光出射面上的反射。前面保护片3用来保护光透射部4及黑色条纹8，避免来自外部的物理性接触，通常，具有比双透镜片1大的厚度。在图示的例中，虽然双透镜片1和前面保护片分离，但也可以将两者结合成一体，构成一个前片。另外，虽然图中未示出，但也可以在双透镜片1及/或前面保护片3中混入光扩散材料，以进一步扩大视场角。
在如上构成的屏幕中，室内的照明光(三波长荧光灯)等外界光9a、9b、9c的一部分通过前面保护片3，其一部分9a由设置在双透镜片1的出射面侧的光吸收层8吸收。另外，另一部分9b、9c由双透镜片1的光透射部4及双透镜5的入射面上反射，通过前面保护片3返回外部。该返回的外界光9b、9c与从前面保护片3射出的影像光10重合，成为影像的对比度降低的一个原因。为了防止上述对比度的下降，在本实施方式中，在上述前面保护片3上，设有具有图2所示的透射率特性的光学滤光部件。具体地说，通过在前面保护片3中混入染料或颜料，使前面保护片3具有图2所示的透射率特性。因此，例如具有G峰值波长(λ0Gmax)的外界光的强度，通过前面保护片3到达双透镜片1时，衰减为42％。然后，由双透镜片1的各部分反射，通过前面保护片3返回外部时，再衰减为其42％。因此，往复通过前面保护片3后从前面保护片3射出的G峰值波长的外界光强度，被衰减到从外部入射到前面保护片3中时的强度的17.6％。另外图2所示的光学滤光部件的透射率特性，对红色峰值波长(λ0Rmax)的透射率约为50％，所以往复通过前面保护片3后从前面保护片3射出的R峰值波长的外界光强度，同样衰减到25％。另一方面，在λ0Gmax和λ0Rmax以外的可见光区域的波长中几乎都被减弱到了83％。
如上所述，本实施方式的透射型屏幕具有，对从三波长荧光管发出的光的视觉灵敏度高的峰值波长成分有选择地吸收的光学滤光器件。因此，能有效地降低外界光反射，抑制对比度的下降。在上述例中，在前面保护片3中混入染料或颜料，使其具有所希望的透射率特性，但也可以在前面保护片3的图像观察侧表面上粘贴具有图2所示的透射率特性的波长选择性薄膜。在将双透镜片1和前面保护片3结合而构成前片的情况也相同。另外，在没有前面保护片3的情况下，也可以在双透镜片1上设置光学滤光器件。
下面，对上述②进行说明。在使用具有上述图2所示的透射率特性的波长选择性薄膜的情况下，当影像光的RGB各色的峰值波长(特别是G及R的峰值波长)与光学滤光部件的设置吸收带的波长，即λ0Gmax和λ0Rmax大致相等时，即使影像光也被吸收。在此情况下，虽然降低了外界光的反射，但同时降低了图像的亮度。为了防止其发生，在本实施方式中，作为用于形成图像的光源，选择发出与λ0Gmax和λ0Rmax不同的峰值波长的光的光源。为了容易进行该选择，在本实施方式中，作为如上所述光源使用三色的LED。具体地说，如图5所示，使从G-LED发出的G光的峰值能量的主波长λGmax为，不同于λ0Gmax(545nm)的峰值波长，例如约550nm。另外，使从R-LED发出的R光的峰值能量的主波长λRmax为，不同于λ0Rmax(615nm)的峰值波长，例如约630nm。如上所述，则从图2可知，λGmax及λRmax的透射率约为83％，该影像光几乎不会由光学滤光部件的吸收带衰减。
作为现在市售的有代表性的G-LED，有例如(株)ROHM制的SLR343ECT(λGmax：523nm)、SLR343BDT(λGmax：518nm)、SLA-360MT(λGmax：560nm)等。另外，作为现在市售的有代表性的R-LED，有例如(株)ROHM制的SLI-343YC(λRmax：591nm)、(株)SHARP制的GL32RB02B0SE(λRmax：638nm)等。因此，可从它们中适当地选择与作为三波长荧光灯的G及R的峰值波长的λ0Gmax、λ0Rmax不同的产品。也可以根据光学滤光特性的吸收带的范围，决定λGmax相对于λ0Gmax的差。例如，如果包含λ0Gmax的吸收带的范围(例如透射率为70％以下的范围)为540～560nm，那么λGmax也可以选择518nm的G-LED。同样，如果包含λ0Rmax的吸收带的范围(例如透射率为70％以下的范围)为600～640nm，那么λRmax也可以选择591nm的R-LED。
在图5中虽然使各LED的峰值波长为单一的，但只要与λ0Gmax、λ0Rmax不同，峰值波长也可以是多个。在先前说明的LED中，由于发光光谱的波长幅度极窄，所以有时将具有多种发光波长的器件组合使用。如图6所示，将具有峰值波长λ1Gmax、λ2Gmax、λ1Rmax的光源组合，只要避开λ0Gmax、λ0Rmax，即使几个组合也能获得同样的效果。
在上述本实施方式中，作为图像显示装置的例，对使用LED作为光源并使用液晶面板作为显示元件的背面投射型图像显示装置进行了说明。但是，即使是使用PDP(等离子显示面板：Plasma Display Panel)、或FED(场致发射显示器：Field Emission Display)、SED(表面传导电子发射显示器：Suface-conduction Electron-emitter Display)、直视阴极射线管作为显示元件的图像显示装置，也能获得同样的效果。即，在使用PDP、或FED、SED的情况下，可将如图2所示波长选择性滤光薄膜粘贴在该面板的显示面玻璃上。
如上所述，根据本实施方式，则在透射型屏幕上设置光学滤光部件，另外使用发出与三波长荧光灯的G及R光的峰值波长不同的峰值波长的光的LED作为光源。因此，可抑制影像亮度的下降，同时抑制由外界光的反射引起的对比度的下降。

Claims (18)

1.一种图像显示装置，其特征在于，具有：
光源，该光源发出光，并且发光光谱分布中的红、蓝及绿色的峰值波长中，至少一个规定色的峰值波长与外界光的发光光谱分布中的所述规定色的峰值波长不同；和
显示元件，调制来自所述光源的光，形成图像。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：所述规定色是绿色。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：所述规定色是绿色和红色。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：所述光源包括分别发出红、蓝和绿色光的至少三色的发光二极管。
5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：所述外界光是来自三波长荧光灯的光，所述三色的发光二极管中，至少从一个规定色的发光二极管发出的光的峰值波长与所述三波长荧光灯的发光光谱分布中的所述规定色的峰值波长不同。
6.一种图像显示装置，其特征在于，具有：
光源，该光源包括分别发出红、蓝及绿色光的至少三色的发光二极管，所述三色的发光二极管中，至少从一个规定色的发光二极管发出的光的峰值波长，与作为外界光的三波长荧光灯的发光光谱分布中的所述规定色的峰值波长不同；和
显示元件，调制来自所述光源的光，形成图像。
7.如权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于：在显示由所述显示元件形成的图像的显示画面上，设有光学滤光部件，与来自所述规定色的发光二极管的光相比，该光学滤光部件更多地吸收至少具有所述三波长荧光灯的发光光谱分布中的所述规定色的峰值波长的光。
8.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于：所述图像显示装置是，将由所述显示元件形成的图像，放大投射在作为所述显示面的屏幕上的投射型显示装置。
9.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：所述屏幕包括形成有菲涅尔透镜的菲涅尔片；和使光至少在水平方向上扩散的前片；所述光学滤光部件设置在所述前片上。
10.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：所述屏幕包括形成有菲涅尔透镜的菲涅尔片；使光至少在水平方向上扩散的前片；和配置在所述前片的图像观察侧的前面保护片，所述光学滤光部件设置在所述前面保护片上。
11.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于：作为所述光学滤光部件，在所述屏幕的表面粘贴有波长选择性薄膜。
12.一种图像显示装置，其特征在于，具有：
形成图像的显示元件；和
光学滤光部件，设置在显示由所述显示元件形成的图像的显示面上，对具有三波长荧光灯的发光光谱分布中的红、蓝和绿色的峰值波长中的至少一种规定色的峰值波长的光有选择地进行衰减，吸收与所述显示元件的发光光谱分布中的所述规定色的峰值波长不同的峰值波长。
13.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：所述显示元件是，调制红、蓝及绿三色的从发光二极管发出的光的液晶显示元件。
14.如权利要求13所述的图像显示装置，其特征在于：所述三色的发光二极管中，发出所述规定色的光的发光二极管，由发出具有与所述三波长荧光灯中的规定色的峰值波长接近的多个峰值波长的光的多个发光二极管构成。
15.如权利要求13所述的图像显示装置，其特征在于：该图像显示装置是，具有放大投射由所述液晶显示元件形成的图像的屏幕的投射型显示装置，在所述屏幕上设置有所述光学滤光部件。
16.如权利要求13所述的图像显示装置，其特征在于：在所述液晶显示元件的图像观察侧表面上，粘贴有作为所述光学滤光部件的波长选择性薄膜。
17.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：所述显示元件是等离子体显示面板，在所述等离子体显示面板的图像观察侧表面上，粘贴有作为所述光学滤光部件的波长选择性薄膜。
18.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：所述显示元件是电子或场致发射型显示元件，在所述显示元件的图像观察侧表面上，粘贴有作为所述光学滤光部件的波长选择性薄膜。
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