JP2006330743A - 表示装置および投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】見かけ上のダイナミックレンジを拡大するとともに、色変化が少ない表示装置および直視型表示装置および投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】複数の画素を有する光変調手段を備え、画像信号に応じた画像を表示する表示装置であって、光変調手段を照明する光源を備え、１単位時間あたりに、光源が所定の輝度で点灯する時間を調整することにより、光源から出射される光量を制御する光源駆動手段を備えていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像の表示装置および直視型表示装置および投射型表示装置に関する。特に、明るさの調節を可能とした画像の表示技術に関する。

近年、直視型および投射型などの表示装置において、表示の見かけ上のダイナミックレンジ（階調範囲）を拡大するために、表示する内容に応じて光源の明るさを調節することが検討されている。

表示する内容に応じて光源の明るさを調節することができる表示装置としては、光源自身の明るさを調節可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平３−１７９８８６号公報 （第３−４頁、第１図）

従来の方法においては、光源の明るさの調節により、発光スペクトルが変化してしまい、表示画像の色が変化するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、見かけ上のダイナミックレンジを拡大するとともに、その色には影響を与えない表示装置および直視型表示装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、複数の画素を有する光変調手段を備え、画像信号に応じた画像を表示する表示装置であって、前記光変調手段を照明する光源と、１単位時間あたりに前記光源が所定の輝度で点灯する時間を調整することにより、前記光源から出射される光量を制御する光源駆動手段と、を備え、前記光源駆動手段が、１単位時間あたりに前記光源が所定の輝度で点灯する点灯時間を調整するとともに、前記点灯時間以外の時間に前記光源が前記所定の輝度よりも低い輝度で点灯するように制御することを特徴とする。

本発明の表示装置は、複数の画素を有する光変調手段を備え、画像信号に応じた画像を表示する表示装置であって、光変調手段を照明する光源を備え、１単位時間あたりに、光源が所定の輝度で点灯する時間を調整することにより、光源から出射される光量を制御する光源駆動手段を備えていることを特徴とする。

すなわち、本発明の表示装置は、光源から出射された光は、表示装置を照射して画像信号に基づく画像を形成している。この表示装置において、暗い画像を表示するときには、上記光源駆動手段が、画像信号を基にして光源が所定の輝度で点灯する時間を調整することにより、１単位時間あたりに光源から出射される光量を制御している。
そのため、暗い画像の画像信号が入力されれば、光源が所定の輝度で点灯する時間が短くなり、１単位時間あたりに光源から出射される光量は少なくなり表示される画像も暗くなる。逆に、明るい画像の画像信号が入力されれば、光源が所定の輝度で点灯する時間が長くなり、１単位時間あたりに光源から出射される光量は多くなり表示される画像は明るくなる。そのため、表示できる階調の範囲が広くなり、見かけ上のダイナミックレンジを拡大することができる。

また、点灯時間における光源の発光量は一定のため、発光スペクトルが変化することなく、表示画像の色が変化することもない。
さらに、光源の点灯時間が１単位時間内の時間幅で制御されているため、表示方式がインパルス型表示になり動画視認性を向上させることができる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が画像信号からその画面の明るさを特徴づけるパラメータを抽出する輝度抽出手段を備え、光源駆動手段が、パラメータに基づき光源から出射される光量を制御することが望ましい。
光源から出射される光量が、画面の明るさを特徴づけるパラメータに基づいて制御されるので、上記光量は、画像を適切な明るさに表示する量に制御される。
そのため、光源の光量調節可能範囲を無駄なく使用することができ、表示される画像のダイナミックレンジをより広げることができる。

上記本発明における表示装置においては、光変調手段で表示される画像信号に、上記の画面の明るさを特徴づけるパラメータに基づき、画像処理を加えるように制御することが望ましい。
光源の明るさ制御に加えて、映像信号にこのような処理を加えることにより、画面の明るさのみならず表示映像のコントラストを高めることができるので、映像の再現能力をより高めることができる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が、光源の点灯回数を１単位時間あたり１回に制御するとともに、１回の点灯時間の長さを制御して、１単位時間あたりに光源から出射される光量を制御することが望ましい。
上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が光源の点灯を１単位時間につき１回に制御するとともに、その点灯時間を制御している。つまり、１単位時間あたりに光源から出射される光量は、光源の点灯時間の長短により制御されることができる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が、光源の点灯回数を１単位時間あたり２回以上の所定の回数に制御するとともに、１回あたりの点灯時間の長さを制御して、１単位時間あたりに光源から出射される光量を制御することが望ましい。
１単位時間あたりに点灯する回数を２回以上の所定の回数としているため、光源の点灯周波数は画像周波数よりも高くなる。光源の点灯周波数が高くなると、光源の明滅は人間の目には知覚されにくくなり、フリッカー（画像のちらつき）を抑制することができる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が、光源の点灯時間を所定の点灯時間に固定するとともに、１単位時間あたりの点灯回数を制御して、１単位時間あたりに光源から出射される光量を制御することが望ましい。より望ましくは、上記所定の点灯時間が、光源が点灯して、その輝度が定常点灯時の輝度と同じになるまでの時間（以後、最小点灯時間と表記する）であることが望ましい。
１回の点灯時間を最小点灯時間に固定し、１単位時間あたりの点灯回数を制御することにより、光源から出射される光量を制御しているため、光源の点灯周波数は画像周波数より大幅に高くなっている。光源の点灯周波数が大幅に高くなると、光源の明滅は人間の目には知覚されなくなり、光源の明滅によるフリッカーをなくすことができる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が、画像信号の明るさが最大の時には、光源を定常点灯する制御を行うことが望ましい。
画像信号の明るさが最大、つまり画像の明るさが最大の時に、光源は常時点灯されているので、画像の明るさのちらつきが全くなくなる。画像のちらつきがなくなると、目に負担がかからず疲れにくくなる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が、画像信号の明るさが最大の時には、光源を間欠点灯する制御を行うことが望ましい。
画像信号の明るさが最大の時においても、光源は間欠点灯されているため、調光時だけではなく画像の明るさが最大の時においても、インパルス型表示になり動画視認性を向上させることができる。

上記本発明の表示装置においては、上記光源駆動手段が、１単位時間あたりに光源が所定の輝度で点灯する点灯時間を調整するとともに、上記点灯時間以外の時間に光源が上記所定の輝度よりも低い輝度で点灯するように制御することが望ましい。より望ましくは、上記低い輝度が、画像信号の明るさが最も暗い時に光源が常時点灯したときの輝度であることが望ましい。
上記点灯時間以外の時間においても、画像信号の明るさが最も暗い時に光源が常時点灯したときの輝度（以後、最小輝度と表記する）で光源が点灯するので、１単位時間中の光源による明滅差が小さくなる。明滅差が小さくなると、ちらつきが少なくなり、目が疲れにくくなる。特に、暗い画像におけるフリッカーが軽減される。

光変調装置を備えた表示装置と、光変調装置により変調された光を投射する投射型表示装置の表示装置に、上記本発明の表示装置を用いることができる。
投射型表示装置に上記表示装置が用いられることにより、見かけ上のダイナミックレンジを拡大するとともに消費電力を低減することができる。

上記投射型表示装置が、３原色にそれぞれ対応させた３つの光変調素子と、それぞれの色光を出射可能な３つの光源からなり、上記光源駆動手段が、異なる色の色光ごとに光源の点灯タイミングをずらすことが望ましい。
異なる色の色光ごとに光源の点灯タイミングをずらすことにより、光源の点灯による消費電力のピークを分散させ、投射型表示装置全体としてみた消費電力のピーク電力を小さくでき、さらなる消費電力の低減を図ることができる。

上記投射型表示装置が、３原色にそれぞれ対応させた３つの光変調素子と、それぞれの色光を出射可能な３つの光源からなり、上記光源駆動手段が、全ての光源の点灯タイミングを一致させることが望ましい。
全ての光源の点灯タイミングを一致させることにより、異なる色の色光が同時に出射されるので、画像上で各色光が時間的に分離して見えるカラーブレイクアップ現象を防ぐことができる。

上記本発明の投射型表示装置においては、光源としてそれぞれ異なる色の色光を出射可能な発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと表記する）を用いることができる。
現在、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光について高出力のＬＥＤが提供されており、この種のＬＥＤをアレイ状に平面的にまたは曲面的に配列することができる。また、ＬＥＤは比較的容易に高い周波数で明滅させることができるので、本発明の投射型表示装置に好適な光源を得ることができる。

光源と、光源からの光を変調する表示装置とを備える直視型表示装置の表示装置に、上記本発明の表示装置を用いることができる。
直視型表示装置の表示装置に上記表示装置が備えられることにより、見かけ上のダイナミックレンジを拡大するとともに消費電力を低減することができる。

〔第１の実施の形態の第１実施例〕
以下、本発明の第１の実施形態の第１実施例について図１から図３を参照して説明する。
本実施の形態においては、３板式の投射型液晶表示装置の例を示す。図１は投射型表示装置１０の全体構成を示す概略図であって、符号１１、１２、１３はＬＥＤ（光源）、２１、２２、２３は液晶ライトバルブ（表示装置）、２５はクロスダイクロイックプリズム、３１は投射レンズ（投射手段）、３５は光源制御部（光源駆動手段）である。

本実施の形態の投射型表示装置１０は、図１に示すように、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射可能な複数のＬＥＤ１１、１２、１３と、ＬＥＤ１１、１２、１３から出射された色光を変調するそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応した液晶ライトバルブ２１、２２、２３と、変調された各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム２５と、合成された光束をスクリーンＳに投射する投射レンズ３１と、ＬＥＤ１１、１２、１３の点滅制御を行う光源制御部３５とから概略構成されている。なお、本実施の形態で説明されていない照明を均一化する手段や偏光方向を揃える手段を、ＬＥＤ光源と液晶ライトバルブとの間に設けることもできる。

ＬＥＤ１１、１２、１３は、クロスダイクロイックプリズム２５の各面に対向するように、かつクロスダイクロイックプリズム２５に向かって各色光を出射できるように配置されている。液晶ライトバルブ２１、２２、２３は、それぞれＬＥＤ１１、１２、１３とクロスダイクロイックプリズム２５との間に配置されている。

液晶ライトバルブ２１、２２、２３は液晶パネルと、入射側偏光板（図示せず）と、出射側偏光板（図示せず）とから構成され、液晶パネルには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム２５は４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。

また、光源制御部３５には、入力される画像信号から画像の最大輝度を抽出し、光源制御部３５へ最大輝度データを出力する輝度抽出部（輝度抽出手段）３６が備えられている。

次に、上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
ＬＥＤ１１、１２、１３からそれぞれ出射された色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、図１に示すように、各色光に対応する液晶ライトバルブ２１、２２、２３に入射される。
入射された各色光は、画像信号に基づき液晶ライトバルブ２１、２２、２３により変調されてクロスダイクロイックプリズム２５に出射される。変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム２５において合成されて投射レンズ３１に出射される。投射レンズ３１は、合成された各色光をスクリーンＳに向かって拡大投射する。

次に、本発明の特色であるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯制御について説明する。
画像信号は、図１に示すように、輝度抽出部３６に入力され、輝度抽出部３６において、画像信号の１フィールド（単位時間）あたりの最大階調、すなわち１フィールドあたりの画像の最大輝度が算出される。算出された最大輝度は光源制御部３５に出力される。

図２は、本実施例におけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯、消灯タイミングを示すタイムチャートである。
光源駆動部３５は、まず入力された最大輝度から１フィールドあたりに必要な光量を求める。そしてＬＥＤ１１、１２、１３が定格電流を流された時の輝度Ｍで光を出射した時に、前述した光量を出射するのに必要な点灯時間Ｔを求める。
点灯時間Ｔが求められると、光源駆動部３５は、図２に示すように、１フィールドあたり１回かつ上述した点灯時間Ｔだけ点灯させるとともに、ＬＥＤ１１、１２、１３を同時に点灯させる。

また、例えば画像信号から算出される最大輝度が高くなると、１フィールドあたりに必要とされる光量が増える。ＬＥＤ１１、１２、１３の輝度は上限が前述したように定格電流を流した時の輝度なので、１フィールドあたりの光量を増やすために点灯時間が長くなる。つまり、図２の二点鎖線で示すように、１フィールドにおけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯時間が長くなる。

図３は、最大輝度から算出された必要とされる明るさと、１フィールドあたりの点灯時間の割合を示したグラフである。
１フィールドにおけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯時間は、図３に示すように、最大輝度から算出される明るさが明るくなる（光量が増える）と、２次関数的に長くなるように設定されている。また、最大明るさを表示するときにも、１フィールドあたりの点灯時間の割合は１００％にはならず、ＬＥＤ１１、１２、１３は間欠点灯されている。

上記の構成によれば、画像信号の最大輝度に応じて、１フィールドあたりに液晶ライトバルブ２１、２２、２３を照射する光量が求められ、この光量からＬＥＤ１１、１２、１３が１フィールドあたりに点灯する時間が求められている。
つまり、画像信号の最大輝度が低ければ、ＬＥＤ１１、１２、１３が１フィールドあたりに点灯する時間が短くなって表示される画像が暗くなり、画像信号の最大輝度が高くなれば、ＬＥＤ１１、１２、１３が１フィールドあたりに点灯する時間が長くなって表示される画像が明るくなる。そのため、表示できる階調の範囲が広くなり、見かけ上のダイナミックレンジを拡大することができる。

より具体的には、ＬＥＤ１１、１２、１３は１フィールドにつき同時に１回点灯されている。つまり、ＬＥＤ１１、１２、１３が同時に点灯、消灯されているので、表示された画像の色が時間的に分離して見えることを防ぐことができる。
また、ＬＥＤ１１、１２、１３の点灯時間が１フィールド未満の時間幅で制御されているため、画像の切り換え方式がインパルス型表示になり動画視認性を向上させることができる。

ＬＥＤ１１、１２、１３の点灯時間は、画像信号の最大輝度に基づいて、必要な光量だけを出射できるように決められている。このとき点灯時間内における光源からの発光量は常に一定のため、発光スペクトルが変化することがなく、画像の色が変化することを防ぐことができる。

さらに、画像信号の最大輝度が最大の時においても、ＬＥＤ１１、１２、１３は間欠点灯制御されている。そのため、画像の明るさが最大の時においても、動画視認性を確保することができる。

〔第２の実施例〕
次に、本発明の第２の実施例について図４を参照して説明する。
本実施例の投射型表示装置の基本構成は第１実施例と同様であるが、ＬＥＤ１１、１２、１３の点滅パターンが異なっているため、本実施例においては、図４を用いてＬＥＤ１１、１２、１３の点滅制御のみを説明し、光源等の説明を省略する。

上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
図４は、本実施例におけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯、消灯タイミングを示すタイムチャートである。
光源駆動部３５は、まず上述したように入力された最大輝度から１フィールドあたりに必要な光量を求め、その光量を出射するのに必要な点灯時間Ｔを求める。点灯時間Ｔが求められると、光源駆動部３５は、図４に示すように、点灯時間を２分割し、１フィールドあたり２回かつ上述した点灯時間Ｔ／２だけ点灯させるとともに、ＬＥＤ１１、１２、１３を同時に点灯させる。

また、光源駆動部３５は、画像信号から算出される最大輝度が高くなると、１フィールドあたりにＬＥＤ１１、１２、１３から出射される光量を増やすために点灯時間が長くする。つまり、図４の二点鎖線で示すように、各点灯時におけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯時間が長くなる。

上記の構成によれば、１フィールドあたりにＬＥＤ１１、１２、１３が点灯する回数を２回としているため、ＬＥＤ１１、１２、１３の点灯周波数は画像周波数の略２倍の周波数となっている。このようにＬＥＤ１１、１２、１３の点灯周波数が高くなると、ＬＥＤ１１、１２、１３の明滅は人間の目には知覚されにくくなり、フリッカー（画像のちらつき）を抑制することができる。

〔第３の実施例〕
次に、本発明の第３の実施例について図５を参照して説明する。
本実施例の投射型表示装置の基本構成は第１実施例と同様であるが、ＬＥＤ１１、１２、１３の点滅パターンが異なっているため、本実施例においては、図５を用いてＬＥＤ１１、１２、１３の点滅制御のみを説明し、光源等の説明を省略する。

上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
図５は、本実施例におけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯、消灯タイミングを示すタイムチャートである。
光源駆動部３５は、まず上述したように入力された最大輝度から１フィールドあたりに必要な光量を求め、その光量を出射するのに必要な点灯時間Ｔを求める。点灯時間Ｔが求められると、光源駆動部３５は、図５に示すように、点灯時間Ｔを後述する最小点灯時間ｔで分割する（図５では４つに分割されている）。ＬＥＤ１１、１２、１３は、１フィールドあたり点灯時間Ｔを最小点灯時間ｔで分割した回数だけ点灯され、かつ１回の点灯につき最小点灯時間ｔだけ点灯されるとともに、ＬＥＤ１１、１２、１３は同時に点灯される。
ここでいう最小点灯時間ｔとは、ＬＥＤ１１、１２、１３が点灯して、その輝度が定常点灯時の輝度と同じになるまでの時間のことである。

また、光源駆動部３５は、画像信号から算出される平均輝度が高くなると、１フィールドあたりにＬＥＤ１１、１２、１３から出射される光量を増やすために点灯回数を増やす。つまり、図５の二点鎖線で示すように、１フィールドにおけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯回数が多くなる。

上記の構成によれば、光源駆動部３５は、ＬＥＤ１１、１２、１３の１回の点灯時間を最小点灯時間ｔに固定し、１フィールドあたりの点灯回数を制御することにより、光源から出射される光量を制御している。そのため、ＬＥＤ１１、１２、１３の点灯周波数は画像周波数より大幅に高くなり、ＬＥＤ１１、１２、１３の明滅は人間の目には知覚されなくなり、ＬＥＤ１１、１２、１３の明滅によるフリッカーをなくすことができる。

〔第４の実施例〕
次に、本発明の第４の実施例について図６を参照して説明する。
本実施例の投射型表示装置の基本構成は第１実施例と同様であるが、ＬＥＤ１１、１２、１３の点滅パターンが異なっているため、本実施例においては、図６を用いてＬＥＤ１１、１２、１３の点滅制御のみを説明し、光源等の説明を省略する。

上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
図６は、本実施例におけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯、消灯タイミングを示すタイムチャートである。
光源駆動部３５は、まず上述したように入力された最大輝度から１フィールドあたりに必要な光量を求める。このとき発光量の調整範囲には下限となる輝度Ｌが設定されており、その輝度Ｌは、光源の定常点灯により得られるようになっている。光源駆動部３５はそれを考慮して、必要な光量を出射するのに必要な点灯時間Ｔ１を求める。
点灯時間Ｔ１が求められると、光源駆動部３５は、図６に示すように、ＬＥＤ１１、１２、１３を輝度Ｌで常に点灯するとともに、１フィールドあたり１回だけ定格電流を流した時の輝度Ｍで点灯する。この輝度Ｍの点灯時間は前述したＴ１であり、ＬＥＤ１１、１２、１３は同時に輝度Ｍで点灯される。

また、光源駆動部３５は、画像信号から算出される最大輝度が高くなると、１フィールドあたりにＬＥＤ１１、１２、１３から出射される光量を増やすために輝度Ｍで点灯する時間を長くする。つまり、図４の二点鎖線で示すように、輝度Ｍによる点灯時におけるＬＥＤ１１、１２、１３の点灯時間が長くなる。

上記の構成によれば、他の実施例においてＬＥＤ１１、１２、１３が消灯していた時においても、ＬＥＤ１１、１２、１３は輝度Ｌで点灯しているので、１フィールド中の最も明るい表示と最も暗い表示との比、つまり明るさの明滅差が小さくなる。明滅差が小さくなると、画像の明滅によるちらつきが少なくなり、目が疲れにくくなる。特に、暗い画像におけるフリッカーが軽減される。

〔第５の実施例〕
次に、本発明の第５の実施例について図７を参照して説明する。
本実施例の投射型表示装置の基本構成は第１実施例と同様であるが、ＬＥＤ１１、１２、１３の点滅パターンが異なっているため、本実施例においては、図７を用いてＬＥＤ１１、１２、１３の点滅制御のみを説明し、光源等の説明を省略する。
光源駆動部３５は、まず上述したように入力された最大輝度から１フィールドあたりに必要な光量を求め、その光量を出射するのに必要な点灯時間Ｔを求める。点灯時間Ｔが求められると、光源駆動部３５は、図７に示すように、ＬＥＤ１１、１２、１３を１フィールドあたり１回点灯するとともに、前述した点灯時間Ｔだけ点灯する。それと同時に、ＬＥＤ１１、１２、１３の順にそれぞれが同時に点灯しないようにタイミングをずらして点灯する。

上記の構成によれば、異なる色の色光ごとにＬＥＤ１１、１２、１３の点灯タイミングをずらすことにより、ＬＥＤ１１、１２、１３の点灯による消費電力のピークを分散させ、投射型表示装置１０全体としてみた消費電力のピーク電力小さくでき、さらなる消費電力の低減を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施の形態においては、直視型液晶表示装置の例を示す。ここで第１の実施の形態と同じ構成要素には、同一符号を付しその説明を省略する。
図８（ａ）は直視型表示装置５０の全体構成を示す概略正面図であり、図８（ｂ）は直視型表示装置５０の概略側面図である。

本実施の形態の直視型表示装置５０は、図８に示すように、白色光を出射可能なＬＥＤ（光源）５１と、ＬＥＤ５１から出射された白色光を変調する液晶セル（表示装置）５２と、ＬＥＤ５１から出射された白色光を液晶セル５２に導く導光体５３と、ＬＥＤ５１を制御する光源駆動部３５とから概略構成されている。

ＬＥＤ５１は、導光体５３の上端に導光体５３に向かって白色光を出射できるように配置されている。
導光体５３は、正面視において、液晶セル５２と略同じ寸法に形成されるとともに、側面視において、上方から下方に向けて後方側の面５４が前方に近づくように傾斜して形成されている。

液晶セル５２は入射側偏光板（図示せず）と、出射側偏光板（図示せず）とを備えている。液晶セル５２には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。

次に、上記の構成からなる直視型表示装置１０における作用について説明する。
ＬＥＤ５１から出射された白色光は、図８に示すように、導光体５３の上端から導光体５３内に入射される。導光体５３内に入射された白色光は、導光体５３内を反射しながら伝搬し、その一部は傾斜角を持つ後方側の面５４で反射し、液晶セル５２に向かって伝搬する。液晶セル５２に入射された各色光は、画像信号に基づき液晶セル５２により変調されて画像を形成する。

画像信号は、図８に示すように、輝度抽出部３６に入力され、輝度抽出部３６において、画像信号の１フィールドあたりの最大階調、すなわち１フィールドあたりの画像の最大輝度が算出される。算出された最大輝度は光源制御部３５に出力される。

図９は、本実施の形態におけるＬＥＤ５１の点灯、消灯タイミングを示すタイムチャートである。
光源駆動部３５は、まず入力された最大輝度から１フィールドあたりに必要な光量を求める。そしてＬＥＤ５１が定格電流を流された時の輝度Ｍで光を出射した時に、前述した光量を出射するのに必要な点灯時間Ｔを求める。
点灯時間Ｔが求められると、光源駆動部３５は、図９に示すように、１フィールドあたり１回かつ上述した点灯時間Ｔだけ点灯させる。

図１０は、平均輝度から算出された必要とされる明るさと、１フィールドあたりの点灯時間の割合を示したグラフである。
１フィールドにおけるＬＥＤ５１の点灯時間は、図１０に示すように、最大輝度から算出される明るさが明るくなる（光量が増える）と、２次関数的に長くなるように設定されている。また、最大明るさを表示するとき、１フィールドあたりの点灯時間の割合は１００％となり、ＬＥＤ５１は常時点灯されている。

上記の構成によれば、画像信号の最大輝度が最大、つまり画像の明るさが最大の時に、ＬＥＤ５１は常時点灯されているので、画像の明るさのちらつきが全くなくなる。画像のちらつきがなくなると、目に負担がかからず疲れにくくなる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、表示装置として液晶ライトバルブを用いて構成したものに適応して説明したが、この液晶ライトバルブを用いて構成したものに限られることなく、ＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）など、その他各種の空間光変調器に適応することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、光源としてＬＥＤを用いたものに適応して説明したが、この光源としてＬＥＤを用いたものに限られることなく、高圧水銀ランプなど、その他各種の光源に適応することができるものである。

本発明の第１の実施の形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。 第１の実施例における各ＬＥＤの点滅タイミングを示すタイムチャートである。 本実施例における画像に必要な明るさと、点灯時間の割合を示したグラフである。 第２の実施例における各ＬＥＤの点滅タイミングを示すタイムチャートである。 第３の実施例における各ＬＥＤの点滅タイミングを示すタイムチャートである。 第４の実施例における各ＬＥＤの点滅タイミングを示すタイムチャートである。 第５の実施例における各ＬＥＤの点滅タイミングを示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施の形態の直視型表示装置を示す概略構成図である。 第２の実施の形態におけるＬＥＤの点滅タイミングを示すタイムチャートである。 第２の実施の形態における画像に必要な明るさと、点灯時間の割合を示したグラフである。

符号の説明

１０・・・投射型表示装置、 １１、１２、１３・・・ＬＥＤ（光源）、 ２１、２２、２３・・・液晶ライトバルブ（表示装置）、 ３１・・・投射レンズ（投射手段）、 ３５・・・光源制御部（光源駆動手段）、 ３６・・・輝度抽出部（輝度抽出手段）、 ５０・・・直視型表示装置、 ５１・・・ＬＥＤ（光源）、 ５２・・・液晶ライトバルブ（表示装置）

Claims (9)

1. 複数の画素を有する光変調手段を備え、画像信号に応じた画像を表示する表示装置であって、
   前記光変調手段を照明する光源と、
   １単位時間あたりに前記光源が所定の輝度で点灯する時間を調整することにより、前記光源から出射される光量を制御する光源駆動手段と、を備え、
   前記光源駆動手段が、１単位時間あたりに前記光源が所定の輝度で点灯する点灯時間を調整するとともに、前記点灯時間以外の時間に前記光源が前記所定の輝度よりも低い輝度で点灯するように制御することを特徴とする表示装置。
2. 前記光源駆動手段が、前記画像信号からその画面の明るさを特徴づけるパラメータを抽出する輝度抽出手段を備え、
   前記光源駆動手段が、前記輝度抽出手段により抽出されたパラメータに基づき前記光源から出射される光量を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光変調手段で表示される画像信号に、前記画面の明るさを特徴づけるパラメータに基づき画像処理を加えるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記光源駆動手段が、画像信号の明るさが最大の時に、光源を常時点灯する制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記光源駆動手段が、画像信号の明るさが最大の時に、光源を間欠点灯する制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の表示装置に、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段を加えて備えることを特徴とする投射型表示装置。
7. 前記投射型表示装置が、３原色にそれぞれ対応させた３つの光変調素子と、それぞれの色光を出射可能な３つの光源からなり、
   前記光源駆動手段が、異なる色の色光ごとに前記光源の点灯タイミングをずらすことを特徴とする請求項６に記載の投射型表示装置。
8. 前記投射型表示装置が、３原色にそれぞれ対応させた３つの光変調素子と、それぞれの色光を出射可能な３つの光源からなり、
   前記光源駆動手段が、全ての前記光源の点灯タイミングを一致させることを特徴とする請求項６記載の投射型表示装置。
9. 前記光源がそれぞれ異なる色の色光を出射可能な発光ダイオードであることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の投射型表示装置。
   

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