JP2007065520A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スクリーンの外側(映像観視側)からの外光による映像のコントラスト低下を防ぎつつ映像の明るさの低下を抑制するのに好適な技術を提供する。
【解決手段】投射型表示装置の画像表示面(スクリーン)に、外光、特に3波長蛍光灯のピーク波長において特定の波長を吸収する光学フィルタ部材を含む全面保護シート(3)を設ける。更に、画像を形成するための光源として、3色の発光ダイオードを用いた。この発光ダイオードの少なくとも1つは、前面保護シートが吸収するピーク波長とは異なる波長の光を放出する。これにより、セットの明るさを低下させることなく外光による映像のコントラスト低下を防ぐことができる。
【選択図】 図4
【解決手段】投射型表示装置の画像表示面(スクリーン)に、外光、特に3波長蛍光灯のピーク波長において特定の波長を吸収する光学フィルタ部材を含む全面保護シート(3)を設ける。更に、画像を形成するための光源として、3色の発光ダイオードを用いた。この発光ダイオードの少なくとも1つは、前面保護シートが吸収するピーク波長とは異なる波長の光を放出する。これにより、セットの明るさを低下させることなく外光による映像のコントラスト低下を防ぐことができる。
【選択図】 図4
Description
本発明は、画像表示装置に係り、特に外光による画質の劣化を低減するための改良が為された画像表示装置に関する。
例えば投射型表示装置などの画像表示装置において、外光による画質劣化(コントラストの低下)を抑制するための従来技術として、例えば下記特許文献1に記載のものが知られている。これは、赤、青及び緑色映像光の発光スペクトル分布におけるピーク波長相互間の波長を持つ光を選択的に減衰するように、投射型表示装置のスクリーンに光学的なフィルタを持たせたものである。これにより、上記ピークエネルギーの主波長相互間の波長を持つ外光を選択的に減衰し、映像の明るさの低減を抑えつつ外光反射によるコントラストの低下が抑制される。
上記従来技術は、外光の各色のピーク波長が、映像光各色のピーク波長と異なる場合(すなわち外光の各色のピーク波長が映像光各色のピーク波長相互間にある場合)に有効であるかもしれない。しかしながら、映像光各色のピーク波長が外光の各色のピーク波長とほぼ等しい場合は、上記のようなフィルタ特性を持つ光学要素を使用しても、映像光の減衰を抑えつつ外光を吸収する良好に外光成分を吸収することは困難となる。特に、代表的な外光の発生源である3波長蛍光灯は、そのRGB各色のピーク波長が映像光各色のピーク波長とほぼ等しい場合が多い。このため、そのような外光下においても、映像の明るさの低下を防止しつつ外光によるコントラストの低下を抑制することが好ましい。
本発明は、上記のような課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、映像の明るさの低下を防止しつつ外光によるコントラストの低下を抑制するのに好適な技術を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、画像の形成に用いる光源の、発光スペクトル分布における赤、青及び緑のピーク波長のうち、少なくとも一つの特定色のピーク波長を、外光の発光スペクトル分布における前記特定色のピーク波長と異ならせたことを特徴とするものである。換言すれば、本発明は、ある特定色について、外光のピーク波長とは異なるピーク波長の光を放出する光源を、画像形成のための光源として用いたことを特徴とする。上記特定色は、視感度が高い緑であることが好ましいが、緑及び赤であってもよい。
より具体的には、上記光源として、赤、青及び緑の光をそれぞれ放出する少なくとも3色の発光ダイオードを用いる。そして、これらうち特定色の発光ダイオードから放出される光のピーク波長を、3波長蛍光灯の発光スペクトル分布における上記特定色のピーク波長と異ならせる。更に、3波長蛍光灯からの上記特定色のピーク波長を持つ光を、上記特定色の発光ダイオードからの光よりも大きく吸収するための光学フィルタ部材を設ける。この光学フィルタ部材は、画像表示装置がスクリーン上に画像を拡大投射する投射型表示装置である場合には、そのスクリーンに設けられることが好ましい。
スクリーンに上記光学フィルタ部材を設ける場合は、そのスクリーンの構成要素であるフロントシート、または全面保護シートに設けてもよい。またスクリーンの画像観察側表面に、光学フィルタ部材としての波長選択性フィルムを貼り付けてもよい。
本発明によれば、映像の明るさ低下を抑えつつ外光による映像のコントラスト低下を抑制することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。まず、図1を用いて、本発明が適用される画像表示装置の概要を、投射型表示装置を例にして説明する。図1は本発明が適用され得る画像表示装置の一部断面斜視図である。画像発生源10は、発光ダイオードで構成される光源と、この光源からの光を変調して画像を形成する、例えば反射型または透過型の液晶パネルで構成された表示素子とを含む。投射レンズ20は、画像発生源1からの画像を拡大する。投射レンズ2で拡大された画像は、反射ミラー40に導かれ、この反射ミラー40で反射された後に透過型スクリーン30に投写される。これにより、透過型スクリーン30上に拡大された画像が表示される。すなわち、この例では、透過型スクリーン4の画像観察側表面が表示面となる。尚、上記画像発生源10、投射レンズ20、透過型スクリーン30及び反射ミラー40は、筐体50の内部に収納され所定の位置に固定される。
つぎに、画像発生源1の一例について図7を用いて説明する。この例は、光源として、RGBの各色の光を放出する3種類の発光ダイオード(LED)を用い、表示素子として透過型の液晶(LCD)パネルを用いている。図7に例示される画像発生源1は、マトリクス状に配列された複数の画素を有するLCD(Liquid Crystal Display)パネル109、このLCDパネル109を駆動するLCDドライバ108、光源100、この光源100を駆動するバックライト制御部106、フォトセンサ107を備える。光源100は、垂直方向に分割された領域毎に点灯・消灯する複数のLED群、即ち、LED群101,LED群102,LED群103,及びLED群104で構成される。なお、図7では4つの領域に分割された場合について説明しているが、いくつに分割されていても同様に可能である。LCDドライバ108は、映像信号とフィールド同期信号を受けて、LCDパネル109を駆動し画像を形成する。バックライト駆動制御部106は、フィールド同期信号を受けて、4つに分割されている光源100内のLED群101〜LED群104を、1フィールドの周期に同期して、点灯・消灯を順次に行うように駆動する。フォトセンサ107は、光源100の発光量を検知し、光源駆動制御部106へフィードバックする。
光源である上記LED群101〜LED群104は、それぞれ、RGB各色の光を放出する3種類のLEDを含んでいる。このような光源の駆動制御の一具体例について、図9を用いて説明する。図8は、図7に示した光源100、光源駆動制御部106、フォトセンサ107で構成される制御系の詳細を示している。フォトセンサ107は、赤色の光を検知する赤色受光部217,緑色の光を検知する緑色受光部218及び青色の光を検知する青色受光部219を備えている。
LED群201〜LED群204の各々は、R色発光LEDであるR-LED、G色発光LEDであるG-LED、B色発光LEDであるB-LEDの3色のLEDで構成される。LED群201のR-LEDを201R、LED群201のG-LEDを201G、LED群201のB-LEDを201Bとしている。LED群202〜LED群204についても同様である。RGB各色のLED、すなわちR-LED、G-LED及びB-LEDは、それぞれ所要の個数の発光ダイオードを含んでいるものとする。
光源駆動制御部106は、LED駆動部213〜216、タイミング制御部220、ゲイン制御部221で構成される。LED駆動部213〜216は、それぞれLED群201〜LED群204の3色LEDを点灯・消灯制御する。タイミング制御部220は、LED駆動部213〜216の点灯・消灯タイミングを規定するタイミング信号を発生し、LED駆動部213〜216へ供給する。このタイミング信号は、例えば映像信号の1垂直期間を4等分したパルス幅を有する信号であり、これを順次LED駆動部213〜216に供給する。よって、4等分された1垂直期間の第1期間ではLED駆動部213が動作し、次の第2期間ではLED駆動部214が動作し、第3期間ではLED駆動部215が動作し、第4期間ではLED駆動部216が動作する。これにより、光源100のLED群の順次点滅を実現することができる。
また、ゲイン制御部221は、LED駆動部213〜216がLED群201〜LED群204を駆動する際の、LEDの発光量を規定する駆動信号のゲインを制御し、LEDの発光量を制御する。また、ゲイン制御部221には、フォトセンサ107からのR,G,Bの発光量検出信号と、タイミング制御部220からのタイミング信号が導かれ、フォトセンサ107からのR,G,Bの発光量検出信号を、タイミング制御部220からのタイミング信号の切り替わりごとにサンプリングして、期間別の発光量検出信号を生成し、この情報を基に上記のゲイン制御を行う。
本実施形態は、上記のような構成の投射型表示装置において、次の事項を特徴としている。(1)外光、特に3波長蛍光灯から放出される光のうち、RGB各色のピーク波長を持つ光を選択的に吸収(減衰)するための光学フィルタ部材を有する;(2)上記R-LED、G-LED及びB-LEDのうち、少なくともG-LED、またはG-LED及びR-LEDからの光のピーク波長が、3波長蛍光灯のRGB各色のピーク波長と異なっている点。
まず、上記(1)の光学フィルタ部材について、図2〜図4を参照しつつ説明する。最初に、3波長蛍光灯の一般的な発光特性を説明する。図3は、外光として代表的な3波長蛍光灯の発光スペクトル分布を示す図であり、横軸は光の波長、縦軸は光の相対エネルギーを示している。図3から明らかなように、視感度の高いG光は、545nm付近にエネルギーのピークがある。以下、このG光のピーク波長をλoGmaxとする。次に視感度の高いR光は、615nm付近にエネルギーのピークがある。以下、このR光のピーク波長をλoRmaxとする。最も視感度の低いB光は、440nm付近にエネルギーのピークがある。以下、このB光のピーク波長をλoBmaxとする。また、490nm付近にもピークが存在している。このような発光特性を持つ3波長蛍光灯の下で投射型表示装置を使用する場合において、投射型表示装置の透過型スクリーン30に、上記各ピーク波長の光を選択的に減衰する光学フィルタ部材を設ければ、透過型スクリーン30での外光反射を良好に抑制してコントラストの低下を防止できる。
本実施形態に係る光学フィルタ部材のフィルタ特性、すなわち透過率特性の一例が、図2に示される。図2に示される特性において、横軸は光の波長を示し、縦軸は透過率を示している。本実施形態に係る光学フィルタ部材は、3波長蛍光灯のGピーク波長λoGmax(545nm)、および3波長蛍光灯のRピーク波長λoRmax(615nm)付近に光の吸収帯があり、その透過率はλoGmaxでTGmax(42%)、λoRmaxでTRmax(50%)である。その他の可視光域での透過率は、略83%となっている。また、400nm以下の紫外光の領域では光が透過しないよう紫外線吸収剤を添加している。また375nm以下での透過率は略0%となっている。尚、本実施形態に係る光学フィルタ部材は、Bピーク波長λoBmax(440nm)付近では光の吸収帯を設けていない。それは、B光は視感度が低いため、B光の反射がコントラストの低下に大きな影響を及ぼさないからである。しかしながら、Bピーク波長付近にも光の吸収帯を設けてもよいことは言うまでもない。また、490nm付近のピーク波長についても、視感度が低いために光の吸収帯を設けていない。上記の光学フィルタ部材の特性例では、Gピーク波長及びRピーク波長について光の吸収帯を設けているが、最も視感度が高いGピーク波長についてのみ光の吸収帯を設けてもよい。
上記光学フィルタ部材が用いられる透過型スクリーンの構成の一例を図4に示す。かかる透過型スクリーンは、フレネルレンズシート2と、フレネルレンズシート2の画像観察側に配置されたレンチキュラーレンズシート1と、レンチキュラーレンズシート1の画像監視側に配置された前面保護シート3とを有している。フレネルレンズシート2は、その光出射面に同心円状のフレネルレンズ6が設けられており、このフレネルレンズ6によって、映像光入射面7から入射する画像光の光束をほぼ平行光束にして出射する。これにより、透過型スクリーンの画面全体の明るさが均一にされる。レンチキュラーレンズシート1の光入射面には、スクリーンの垂直方向に伸びるレンチキュラーレンズ5が画面水平方向に複数形成されている。このレンチキュラーレンズ5の集光作用によって、フレネルレンズシート2から出射された映像光を水平方向に屈折拡散させる。また、レンチキュラーレンズシート1の光出射面の、レンチキュラーレンズ5の焦点位置近傍には、光透過部4が設けられている。このため、レンチキュラーレンズ5によって集光された光は、光透過部4から出射されて水平方向に拡散される。更に、レンチキュラーレンズシート1の光出射面の、光透過部4の相互間には、スクリーン垂直方向に伸びる黒色のブラックストライプ8が設けられている。ブラックストライプ8は、外光を吸収してレンチキュラーレンズシート1の光出射面における外光反射を抑制するものである。前面保護シート3は、光透過部4及びブラックストライプ8を、外部からの物理的接触から保護するためのものであり、通常、レンチキュラーレンズシート1よりも大きな厚さを持つ。図示の例では、レンチキュラーレンズシート1と前面保護シートは分離されているが、両者を結合して一体化し、1枚のフロントシートを構成してもよい。尚、図示していないが、レンチキュラーレンズシート1及び/または前面保護シート3に、光拡散材を混入し、更に視野角を広げるようにしてもよい。
このような構成のスクリーンにおいて、室内の照明光(3波長蛍光灯)などの外光9a、9b、9cは、その一部が前面保護シート3を通過し、その一部9aはレンチキュラーシート1の出射面側に設けられた光吸収層8で吸収される。また、他の一部9b、9cはレンチキュラーシート1の光透過部4およびレンチキュラーレンズ5の入射面によって反射され、前面保護シート3を通って外部に戻る。この戻った外光9b、9cが前面保護シート3から出射する映像光10に重なって映像のコントラストを低下させる一因となる。このようなコントラストの低下を防止するために、本実施形態では、上記前面保護シート3に、図2に示される透過率特性を有する光学フィルタ部材を設けている。具体的には、前面保護シート3に染料もしくは顔料を混入することで、前面保護シート3に、図2に示される透過率特性を持たせるようにしている。従って、例えばGピーク波長(λoGmax)を持つ外光の強度は、前面保護シート3を通過してレンチキュラーレンズシート1に到達するときには、42%に減衰される。そして、レンチキュラーレンズシート1の各部で反射され、前面保護シート3を通過して外部へ戻るときには、さらにその42%に減衰される。従って、前面保護シート3を往復して前面保護シート3から出射されるGピーク波長の外光強度は、外部から前面保護シート3に入射するときの強度の17.6%にまで減衰される。また図2に示される光学フィルタ部材の透過率特性は、赤ピーク波長(λoRmax)に対する透過率は約50%であるため、前面保護シート3を往復して前面保護シート3から出射されるRピーク波長の外光強度は、同様に25%まで減衰される。一方、λoGmaxとλoRmax以外の可視光域の波長では略83%とほとんど弱められない。
このように、本実施形態に係る透過型スクリーンは、3波長蛍光管から放出される光の、視感度の高いピーク波長成分について選択的に吸収する光学フィルタ要素を有している。このため、外光反射を良好に低減してコントラストの低下を抑制できる。上記の例では、前面保護シート3に染料または顔料を混入して所望の透過率特性を持たせるようにしているが、全面保護シート3の画像観察側表面に、図2に示される透過率特性を持つ波長選択性フィルムを貼り付けてもよい。レンチキュラーレンズシート1と全面保護シート3を結合してフロントシートを構成する場合も同様である。更に、全面保護シート3がない場合は、レンチキュラーレンズシート1に光学フィルタ要素を設けてもよい。
次に、上記(2)について説明する。上記図2に示された透過率特性を持つ波長選択性フィルタを用いる場合、映像光のRGB各色のピーク波長(特にG及びRのピーク波長)が、光学フィルタ部材の吸収帯が設けられる波長、すなわちλoGmaxとλoRmaxとほぼ等しいと、映像光まで吸収される。この場合、外光の反射は低減されるが画像の明るさも同時に低減される。これを防止するため、本実施形態では、画像を形成するために用いられる光源として、λoGmaxとλoRmaxとは異なるピーク波長の光を放出する光源を選択する。この選択を容易にするために、本実施形態では、上述したように光源として3色のLEDを使用している。具体的には、図5に示されるように、G-LEDから放出されるG光のピークエネルギーの主波長λGmaxを、λoGmax(545nm)とは異なるピーク波長、例えば約550nmとする。また、R-LEDから放出されるR光のピークエネルギーの主波長λRmaxを、λoRmax(615nm)とは異なるピーク波長、例えば約630nmとする。このようにすれば、図2から明らかなように、λGmax及びλRmaxに対する透過率は約83%であり、当該映像光は光学フィルタ部材の吸収帯によってほとんど減衰されない。
現在市販されているG-LEDの代表的なものとしては、例えば(株)ローム製のSLR343ECT(λGmax:523nm)、同SLR343BDT(λGmax:518nm)、同SLA-360MT(λGmax:560nm)等がある。また現在市販されているR-LEDの代表的なものとしては、例えば(株)ローム製のSLI-343YC(λRmax:591nm)、(株)シャープ製のGL32RB02B0SE(λRmax:638nm)等がある。従って、これらのうちから、3波長蛍光灯のG及びRのピーク波長であるλoGmax、λoRmaxと異なるものを適宜選択すればよい。λoGmaxに対するλGmaxの差は、光学フィルタ特性の吸収帯の範囲に応じて決めてもよい。例えば、λoGmaxを含む吸収帯の範囲(例えば透過率が70%以下の範囲)が540〜560nmであれば、λGmaxが518nmのG-LEDを選択してもよい。同様に、λoRmaxを含む吸収帯の範囲(例えば透過率が70%以下の範囲)が600〜640nmであれば、λRmaxが591nmのR-LEDを選択してもよい。
図5では、各LEDのピーク波長を単一としたが、λoGmax、λoRmaxと異なっていれば、ピーク波長が複数であってもよい。先に述べたLEDでは、発光スペクトルの波長幅が極めて狭いため複数の発光波長を持つものを組み合わせて使う場合がある。図6に示すようにピーク波長λ1Gmax、λ2Gmax、λ1Rmaxを持つ光源を組み合わせて、λoGmax、λoRmaxを避ければいくつ組み合わせても同様な効果を得られる。
上基本実施形態では、画像表示装置の例として、光源としてLEDを用い、表示素子として液晶パネルを用いた背面投写型画像表示装置を挙げて説明した。しかしながら、表示素子としてPDPやFED、SED、直視ブラウン管を使用した画像表示装置でも同様な効果を得ることができる。すなわち、PDPやFED、SEDを用いる場合、そのパネルの表示面ガラスに、図2に示されるような波長選択性フィルタを貼り付ければよい。
このように、本実施形態によれば、透過型スクリーンに光学フィルタ部材を設け、更に3波長蛍光灯のG及びR光のピーク波長とは異なるピーク波長の光を放出するLEDを光源として用いている。このため、映像の明るさの低下を抑えつつ、外光の反射によるコントラストの低下を抑制することができる。
1…レンチキュラーレンズシート、2…フレネルレンズシート、3…前面保護シート、4…レンチキュラーシート出射面、5…レンチキュラーシート入射面、6…フレネルレンズシート出射面、7…フレネルレンズシート入射面、8…光吸収層、9…外光、10…映像光。
Claims (18)
- 画像表示装置において、
光を放出する光源と、該光源からの光を変調して画像を形成する表示素子とを備え、
前記光源の発光スペクトル分布における赤、青及び緑のピーク波長のうち、少なくとも一つの特定色のピーク波長が、外光の発光スペクトル分布における前記特定色のピーク波長と異なることを特徴とすることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置において、前記特定色が緑であることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項1に記載の画像表示装置において、前記特定色が緑及び赤であることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項1に記載の画像表示装置において、前記光源は、赤、青及び緑の光をそれぞれ放出する少なくとも3色の発光ダイオードを含むことを特徴とする画像表示装置。
- 請求項4に記載の画像表示装置において、前記外光が3波長蛍光灯からの光であり、前記3色の発光ダイオードのうち、少なくとも一つの特定色の発光ダイオードから放出される光のピーク波長が、前記3波長蛍光灯の発光スペクトル分布における前記特定色のピーク波長と異なることを特徴とすることを特徴とする画像表示装置。
- 画像表示装置において、
赤、青及び緑の光をそれぞれ放出する少なくとも3色の発光ダイオードを含む光源と、該光源からの光を変調して画像を形成する表示素子とを備え、
前記3色の発光ダイオードのうち、少なくとも一つの特定色の発光ダイオードから放出される光のピーク波長が、外光としての3波長蛍光灯の発光スペクトル分布における前記特定色のピーク波長と異なることを特徴とすることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項6に記載の画像表示装置において、前記表示素子によって形成された画像が表示される表示面上に、少なくとも、前記3波長蛍光灯の発光スペクトル分布における前記特定色のピーク波長を持つ光を、前記特定色の発光ダイオードからの光よりも大きく吸収するための光学フィルタ部材を設けたことを特徴とする画像表示装置。
- 請求項7に記載の画像表示装置において、該画像表示装置は、前記表示素子で形成された画像を前記表示面としてのスクリーン上に拡大投射する投射型表示装置であることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項8に記載の画像表示装置において、前記スクリーンは、フレネルレンズが形成されたフレネルシートと、光を少なくとも水平方向に拡散するためのフロントシートとを含み、前記光学フィルタ部材は、前記フロントシートに設けられることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項8に記載の画像表示装置において、前記スクリーンは、フレネルレンズが形成されたフレネルシートと、光を少なくとも水平方向に拡散するためのフロントシートと、該フロントシートの画像観察側に配置された前面保護シートとを含み、前記光学フィルタ部材は、前記全面保護シートに設けられることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項8に記載の画像表示装置において、前記スクリーンの表面に、前記光学フィルタ部材として、波長選択性フィルムが貼り付けられることを特徴とする画像表示装置。
- 画像表示装置において、
画像を形成する表示素子と、該表示素子で形成された画像が表示される表示面上に設けられた光学フィルタ部材とを備え、
前記光学フィルタ部材は、3波長蛍光灯の発光スペクトル分布における赤、青及び緑のピーク波長のうち、少なくとも一つの特定色のピーク波長を持つ光を選択的に減衰するものであり、
前記表示素子の発光スペクトル分布における前記特定色のピーク波長が、前記光学フィルタ部材が吸収するピーク波長とは異なることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項12に記載の画像表示装置において、前記表示素子は、赤、青及び緑の3色の発光ダイオードから放出された光を変調する液晶表示素子であることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項13に記載の画像表示装置において、前記3色の発光ダイオードのうち、前記特定色の光を放出する発光ダイオードは、前記3波長蛍光灯における特定色のピーク波長に近接した複数のピーク波長を持つ光を放出する複数の発光ダイオードで構成されることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項13に記載の画像表示装置において、該画像表示装置は、前記液晶表示素子によって形成された画像が拡大投射されるスクリーンを有する投射型表示装置であり、該スクリーンに前記光学フィルタ部材が設けられることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項13に記載の画像表示装置において、前記液晶表示素子の画像観察側表面に前記光学フィルタ部材としての波長選択性フィルムが貼り付けられることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項12に記載の画像表示装置において、前記表示素子は、プラズマディスプレイパネルであり、該プラズマディスプレイパネルの画像観察側表面に前記光学フィルタ部材としての波長選択性フィルムが貼り付けられることを特徴とする画像表示装置。
- 請求項12に記載の画像表示装置において、前記表示素子は、電子もしくは電解放出が他の表示素子あり、該表示素子の画像観察側表面に前記光学フィルタ部材としての波長選択性フィルムが貼り付けられることを特徴とする画像表示装置。
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