JP2008015239A

JP2008015239A - 映像表示装置

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Publication number: JP2008015239A
Application number: JP2006186485A
Authority: JP
Inventors: Shoji Otsuka; 尚司大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP4931496B2

Abstract

【課題】発光ダイオード素子を利用した表示装置では、暗輝度が高くコントラストが低下したり、またコントラストを改善するため透過率を下げる色フィルタを設けると白色発光時の輝度が低下する。
【解決手段】複数の発光ダイオード素子を縦横に配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有した映像表示装置において、前記発光ダイオード素子の各々に、透過率の制御が可能なフィルタを内蔵し、前記フィルタの透過率を映像信号の表示内容に対応して制御することにより、高輝度と高コントラストの両立を図るようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光ダイオード素子（ＬＥＤ＝ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｅｄＤｅｖｉｃｅ）を用いた映像表示装置に関するものである。

一般に屋外・屋内競技場、競馬場などに設置される発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤ素子と称する）を用いた大型表示装置においては、１つのＬＥＤデバイスに赤Ｒ・緑Ｇ・青Ｂの３色のＬＥＤチップを一体に内蔵したデバイスを用いた３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子と、１つのＬＥＤデバイスに１つの赤Ｒもしくは緑Ｇ、または青ＢのＬＥＤチップを内蔵したデバイスを用いた１ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子とがある。
３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子の場合、１つのデバイスでフルカラーの表示が可能となるが、発光部表面の封止物は無彩色が望ましく、透過率が高い透明が望ましい。また、ＬＥＤ素子のチップ内部には、発生した光を効率よく外部に伝えるために、反射鏡が内蔵されている事が多いが、この反射鏡が外部からの入射光を反射するため、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子は外光の影響により暗輝度が大きくなる。反射鏡を用いていない場合もＬＥＤチップ表面が外光を反射するため、暗輝度は大きくなる。

ここで、暗輝度とは表示部表面が発光していない場合に測定した表面輝度である。暗輝度が大きくなると、一般にコントラストは低下する。自発光デバイスであるＬＥＤ素子を用いた表示装置は黒を無発光で表現するため、無発光時の黒の輝度＝暗輝度が大きくなると、コントラストの定義は、コントラスト＝白表示時の輝度／黒表示時の輝度、とされるため、コントラストが悪化する。封止物の透過率を下げる事で、コントラストを改善できるが、その場合は、灰色（無彩色）の着色を行うが、同時に内部ＬＥＤチップからの発光も減衰するため、白発光の輝度も低下する問題があった。
１ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子の場合、赤色のチップを内蔵した物は赤色透明、緑色のチップを内蔵した物は緑色透明、青色のチップを内蔵した物は青色透明と、発光色に応じた着色透明の封止物が使用可能である。そのため、暗輝度は３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子に比べると、低くする事が可能である。

１ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子において、１つの画素を形成する画素領域を隔壁によって区画し、その区画に赤緑青の３つのＬＥＤ素子を配置し、各ＬＥＤ素子を挟むそれぞれの傾斜面にＬＥＤ素子に応じたそれぞれの色フィルタを装着するようにして、輝度およびコントラストを増大するようにしたものがある。（特許文献１参照）
またＬＥＤ素子を用いた大型表示装置の前面部に着色ガラスなどのフィルタを装着する事でコントラストの向上を図っているものもある。（特許文献２参照）
さらに、液晶を間に挟んで対向配置された透明電極に電圧を印加することにより、光の透過量を調整できるようにした光透過量調整装置を表示装置に適用して、表示装置のコントラストを調整するようにしたものがある。（特許文献３参照）

特開平１１−２４６０７号公報特開平０９−１１３７０５号公報特開平０５−２５７１６０号公報

従来の方法において、特許文献１の場合は、１ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子では色フィルタを装着する事は可能であるが、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子では色フィルタを装着することは、色バランスの観点から不可能であり、暗輝度が高くなる。さらに色フィルタは規定の透過率を有したものであり、その透過率を制御することはできない。
特許文献２の場合のように、表示装置の全面に着色ガラスなどのフィルタを装着すると、白色発光時（全点灯）の輝度が低下する問題が残っている。さらに着色ガラスのフィルタは規定の透過率を有したものであり、その透過率を制御することはできない。
また特許文献３の場合のように、表示装置の前面に透過率の制御可能な液晶フィルタを装着する場合は、ＬＥＤ素子からの放熱条件が悪くなり、ＬＥＤ素子の寿命の短縮や冷却装置の大型化を招く恐れがある。また大型表示装置に適用するとフィルタの面積が大きくなって、製作が困難となるばかりでなく高価となる。
このように従来のものは、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子を用いた場合は、１ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子に比べて暗輝度が高くなるか、全点灯（白色）の輝度が低くなり、高輝度と高コントラストが両立できない問題があった。またＬＥＤ素子の短寿命および表示装置が高価格になるという問題もあった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子を用いた映像表示装置において、輝度が必要な明るい映像信号の場合は発光輝度を高くし、コントラストが必要な暗い映像信号の場合はコントラストを高くするよう、映像信号の表示内容に対応して高輝度と高コントラストの両立を可能にする映像表示装置を提供することを目的とするもので、またＬＥＤ素子の長寿命化と低価格化を図ることもできるようにしたものである。

この発明の映像表示装置は、１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記発光ダイオード素子の各々は、透過率の制御が可能なフィルタを内蔵し、前記制御装置は映像信号の表示内容に対応して前記フィルタの透過率を制御するようにしたものである。

またこの発明の映像表示装置は、１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記スクリーンの前面に長さ・角度が制御可能なひさし（シェダー）を設け、前記制御装置は映像信号の表示内容に対応して前記ひさしの長さ・角度を可変するようにしたものである。

またこの発明の映像表示装置は、１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記発光ダイオード素子は開口率の制御が可能なしぼり機構を内蔵し、前記制御装置は表示内容に対応して前記しぼり機構の開口率を制御するようにしたものである。

またこの発明の映像表示装置は、１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記発光ダイオード素子の各々は、反射率が制御可能な反射鏡を内蔵し、前記制御装置は表示内容に対応して前記反射鏡の反射率を制御するようにしたものである。

この発明は、映像信号の表示内容に対応して、各発光ダイオード素子に内臓したフィルタの透過率、またはスクリーンの前面に設けたひさしの長さ・角度、または発光ダイオード素子に内蔵したしぼり機構の開口率、または各発光ダイオード素子に内蔵した反射鏡の反射率をそれぞれ制御するようにしたから、例えば、輝度が必要な明るい映像信号の場合は発光輝度を高くし、コントラストが必要な暗い映像信号の場合はコントラストを高くして、高輝度と高コントラストの両立が可能な映像表示装置を簡単に且つ安価に得ることができる。

実施の形態１
以下、この発明の実施の形態１について図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る映像表示装置を示すブロック図、図２はこの発明の実施の形態１に使用されるＬＥＤ素子の詳細断面図、図３は映像信号の平均輝度に応じたガンマカーブの模式動作図である。
この映像表示装置は、テレビ放送のスタジオや舞台、屋内外の競技場などに使用されるものであって、図１の如く、映像表示用のディスプレイとなるスクリーン１と、このスクリーン１に点灯信号Ｓｄを伝送し、映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１の点灯を制御する制御装置２で構成されている。スクリーン１はＬＥＤ素子１１を縦横に複数配列して大型の表示装置を構成し、各ＬＥＤ素子１１には外部から透過率制御なフィルタ１２が内蔵されている。なお図１では複数のＬＥＤ素子１１のうち、フィルタ１２を内蔵したＬＥＤ素子１１の１個を拡大して示している。更に制御装置２は映像信号Ｓｖの表示内容に応じてフィルタ１２の透過率を制御するための制御信号Ｓｃを発生し、フィルタ１２に出力するようにもなっている。

各ＬＥＤ素子１１は、図２に詳細に示すように、１つのＬＥＤデバイスに赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色の発光ダイオードチップ１３を一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子である。スクリーン１を構成する各ＬＥＤ素子１１の前面には発光ダイオードチップ１３を封止するように透過率の制御が可能なフィルタ１２が配置されている。このフィルタ１２は液晶フィルタで構成され、対向配置された透明電極の間に液晶を挟んで構成されるものである。透明電極には制御端子１４から電圧が印加され、この電圧を制御信号Ｓｃで制御することによって、その透過率が可変されるものである。またこのフィルタ１２は無彩色であり、透過率も高い。

制御装置２は、入力される映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１を構成するＬＥＤ素子１１の点灯を制御する点灯信号Ｓｄを送出すると共に、映像信号Ｓｖの１画面毎の平均輝度を計算し、その輝度に基づいてフィルタ１２の透過率を制御する制御信号Ｓｃを送出する。
スクリーン１のＬＥＤ素子１１を点灯させる点灯信号Ｓｄは、通常の点灯制御では、ピクセルの映像信号にのみ応じて、対応したピクセルの点灯データが１つに決まるため、映像信号＝点灯信号となるが、この発明の場合は、画面全体の平均輝度に応じての調整が入るため、映像信号と点灯信号との間には演算が入る。
フィルタ１２の透過率を制御する制御信号Ｓｃは、制御装置２で映像信号の１画面の輝度の平均を取り、その平均輝度の値が大きい場合はフィルタ１２の透過率を上げて表示輝度優先モードとし、平均輝度の値が小さい場合はフィルタ１２の透過率を下げながら、点灯信号Ｓｄを制御し、コントラスト優先モードとする。この制御信号Ｓｃは、映像信号の同期信号で同期をとってフィルタ１２の透過率を制御するため、スクリーン１のＬＥＤ素子１１を点灯させる点灯信号と同期している。

簡単のため、映像信号に応じてフィルタ１２の透過率を１００％と５０％に切り替える場合について説明する。映像信号の平均輝度が５０％以上の場合は、表示輝度優先モードとし、フィルタ１２は１００％透過率、点灯信号はコントラスト改善用の補正無しとする。映像信号の平均輝度が５０％未満の場合は、コントラスト優先モードとし、フィルタ１２は５０％透過率、点灯信号はガンマカーブを例えば発光輝度４０％未満までは２倍、発光輝度４０％〜１００％まではカーブを圧縮して、コントラスト改善用の補正演算を行い表示する。

図３はこの実施の形態１の映像表示装置において、スクリーン１に与える表示映像信号Ｓｖの平均輝度値とガンマカーブの模式図とフィルタ１２の透過率の関係をグラフ化したものである。
図３（ａ）は表示輝度優先モードで、平均輝度が５０％以上の場合に、フィルタ１２の透過率を１００％にした時の、映像信号の輝度Ｘ（横軸）とＬＥＤ素子１１の発光輝度Ｙ（縦軸）の関係を示したものである。図３（ｂ）はコントラスト優先モードで、平均輝度が５０％未満の場合に、フィルタ１２の透過率を５０％にした時の、映像信号の輝度Ｘ（横軸）とＬＥＤ素子１１の発光輝度Ｙ（縦軸）の関係を示したものである。ここで映像信号の輝度Ｘおよび発光輝度Ｙの０％〜１００％とは、最大映像信号の輝度、最大発光輝度を１００％とした場合の比率である。

このように、変換後のカーブは、発光輝度Ｙが４０％未満では、通常のガンマカーブの２倍となる補正を掛ける。即ち、映像信号の輝度が小さい場合は発光輝度を２倍にする。もし、発光輝度を２倍にした結果、例えば発光輝度が９０％を超えるような状態になった段階で、倍率を漸減させて行く。入力された映像信号の輝度１００％で発光輝度Ｙが１００％となることは必須なため、輝度の高い映像信号が入力された場合では、倍率を１倍に近づける。したがって図３（ｂ）のコントラスト優先モードのガンマカーブは、映像信号の輝度が高い部分で、カーブが寝ていることになる。
発光輝度Ｙが４０％〜１００％では、カーブを非線形に変形させることで、単調増加（階調）性を維持しながら、高コントラストを実現する事が出来る。
なお映像信号の平均輝度が５０％未満の場合は、このようにガンマカーブを変換しても、輝度が高い値のものは相対的に少ないため、画質への影響は抑えられる。

以上のようにコントラスト優先モードにおいては、フィルタ１２の透過率は５０％となるため、フィルタ１２を２回（入射と反射）通過する外光強度は、０．５＊０．５＊反射率となるため２５％未満となり、暗輝度は小さくなる。またＬＥＤ素子１１の発光強度は、透過率５０％のフィルタにより半分になる。しかし、ガンマカーブでの補正演算が入るため、コントラストが重要な低輝度（階調）部においては、実効的にＬＥＤ発光強度は同等となる。
このように実施の形態１の映像表示装置は、発光ダイオード素子の各々に、透過率の制御が可能なフィルタを内蔵し、映像信号の表示内容に対応してフィルタの透過率を制御するようにしたから、高輝度と高コントラストの両立を可能にすることができ、またフィルタはＬＥＤ素子に内蔵されているから、ＬＥＤ基板表面は従来と同じ状態のため、放熱に関しての問題も特になく、ＬＥＤ素子の長寿命化と冷却装置の小型化を図ることもできるものである。

実施の形態２
図４はこの発明の実施の形態２に係る映像表示装置を示すブロック図である。この実施の形態２の発明は、図１に示す実施の形態１のスクリーン１の前面に外部から透過率が制御可能な全面フィルタ３を追加したものである。この全面フィルタ３としては印加電圧により透過率が可変できる液晶フィルタが用いられる。図４ではスクリーン１と全面フィルタ３を、正面からみた図（点灯信号Ｓｄが入力される図）と横からみた図（制御信号Ｓｃが入力される図）の両方を記載している。
制御装置２は、実施の形態１と同様に、入力される映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１を構成するＬＥＤ素子１１（図示省略）の点灯を制御する点灯信号Ｓｄを送出すると共に、映像信号Ｓｖの１画面毎の平均輝度を計算し、その輝度に基づいてフィルタの透過率を制御する制御信号Ｓｃを送出する。しかし、この実施の形態２では、制御装置２から送出される映像信号に応じた制御信号Ｓｃは、スクリーン１を構成する各ＬＥＤ素子１１に内蔵されたフィルタ１２（図示省略）と、スクリーン１の前面に配置された全面フィルタ３との両方に入力され、それぞれのフィルタ１２、３の透過率を制御する。

この実施の形態２の映像表示装置は、実施の形態１に対して、全面フィルタ３がスクリーン１の表示面全体を覆うため、全面フィルタ３の面積が大きくなり、高価格となる課題がある。しかし、実施の形態１に比べ、各ＬＥＤ素子１１に内蔵されたフィルタ１２と、スクリーン１の前面に配置された全面フィルタ３との両方の透過率を制御するため、より高コントラストの表示が可能となる。

実施の形態３
図５はこの発明の実施の形態３に係る映像表示装置を示すブロック図である。図５の映像表示装置において、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子１１が縦横に複数配列されて構成されたディスプレイ等の映像表示用のスクリーン１と、映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１の点灯を制御する制御装置２で構成され、スクリーン１を構成するＬＥＤ素子１１の表面に付加された印加電圧により透過率制御可能のフィルタ１２を内蔵している点は、実施の形態１と同じである。なお図５では複数のＬＥＤ素子１１のうち、フィルタ１２を内蔵したＬＥＤ素子１１の１個を拡大して示している。
この実施の形態３においては、ＬＥＤ素子１１の点灯用電圧が可変できるＬＥＤ点灯用電源４を備え、制御装置２でスクリーン１へ映像入力される映像信号Ｓｖの１画面毎の平均輝度を計算し、映像信号の表示内容（平均輝度）に応じてフィルタ１２の透過率を制御するために、ＬＥＤ点灯用電源４の電圧を可変させるようにしたものである。

フィルタ１２は液晶フィルタで構成され、液晶を挟んで対向配置された透明電極と、この透明電極の内側に配置された光導電体を有している。フィルタ１２の一対の透明電極の間にフィルタ駆動用印加電圧を印加しておき、一方ＬＥＤ点灯用電源４の電圧を映像信号の表示内容（平均輝度）に応じた制御信号Ｓｃで可変する。このようにすることにより、ＬＥＤ素子１１から発光される光量に基づいて透明電極の内側に配置された光導電体の電気抵抗値が変化し、結果的に液晶に印加される電圧が変化することにより、フィルタ１２の透過率が制御されるものである。

制御装置２は、実施の形態１と同様に、スクリーン１を点灯させる点灯信号Ｓｄを制御すると共に、映像信号Ｓｖの１画面における輝度の平均値を演算し、その値を元に所望の透過率を決定する。そして、ＬＥＤ素子１１に内蔵されたフィルタ１２の透過率を制御するために、ＬＥＤ点灯用電源４に制御信号Ｓｃを伝送し、ＬＥＤ素子１１の点灯電圧を制御する。このように構成することで、フィルタ１２への制御線を追加することなくフィルタ１２の透過率の制御が可能となる。

ＬＥＤ素子１１の点灯制御には、定電流駆動回路が用いられるため、定電流駆動を維持できる電圧範囲ではＬＥＤ点灯用電源４の電圧を変化させても、点灯制御には問題が発生しない。これにより、フィルタ１２を制御するための配線を追加すること無く、ＬＥＤ素子１１に実装した透過率可変フィルタ１２の透過率を制御することが可能となる。
ＬＥＤ素子１１の表示面は、ＬＥＤチップ１３を実装するためのスペースや，ＬＥＤ素子を点灯させるための電子デバイスのスペースなどで、基板上のスペースに余裕が無い場合が多い。この発明の実施の形態３によれば、制御線を追加すること無くフィルタ１２の透過率が制御可能となるため、基板上のスペースに制限を受けること無く、高コントラスト化が可能となることは大きな利点である。

実施の形態４
図６はこの発明の実施の形態４に係る映像表示装置を示すブロック図である。図６の映像表示装置において、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子１１が縦横に複数配列されて構成されたディスプレイ等の映像表示用のスクリーン１と、映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１の点灯を制御する制御装置２で構成され、スクリーン１を構成するＬＥＤ素子１１の表面に付加された印加電圧により透過率制御可能のフィルタ１２を内蔵している点は、実施の形態１と同じである。なお図６では複数のＬＥＤ素子１１のうち、フィルタ１２を内蔵したＬＥＤ素子１１の１個を拡大して示している。
この実施の形態４においては、スクリーン１で消費されるＬＥＤ点灯用電力を測定する電力測定装置５と、測定された消費電力Ｐｓに応じてフィルタ１２の透過率を制御するための制御信号Ｓｃを発生させる制御装置２を備え、映像信号の表示内容に応じてフィルタ１２の透過率を制御するようにしたものである。

スクリーン１で消費される電力値は映像信号の表示内容に応じて変わる。即ち、明るい画面のように平均輝度が高い場合は消費電力値が大きくなり、暗い画面のように平均輝度が低い場合は消費電力値が小さくなる。例えば、ＬＥＤ素子１１を用いて点灯輝度の階調制御を行う場合は、通常ＰＷＭ（パルス幅変調）制御が行われる。すなわち、画素の輝度の平均値が高い場合は、点灯幅の平均値も増大する。点灯幅が増大すれば、電流が流れる期間の割合が増大し、消費電力が増大する。
したがって、ある期間の消費電力値からその期間に相当する表示画像データの輝度の平均値を求める事が出来る。消費電力を元に制御を行えば、映像信号の輝度を演算した結果の平均輝度値を用いた場合と同様の制御が簡単に可能となり、高コントラストかつ高輝度の表示装置を得るための制御を行うことが出来る。

制御装置２は、電力測定装置５にて測定された電力値Ｐｓから、その電力値が大きい場合はフィルタ１２の透過率を上げて表示輝度優先モードとし、電力値が小さい場合はフィルタ１２の透過率を下げながら、点灯データを制御し、コントラスト優先モードとする。

実施の形態１では、映像信号の画素毎のデータ（輝度）の演算を行い、その平均値を求めることでフィルタ１２の透過率の制御を行っている。しかし、この方法は１画素毎に計算していく必要があることから、演算量が膨大となる課題がある。そこで、この発明の実施の形態４においては、スクリーン１で消費される電力値を測定し、この電力値でフィルタ１２の透過率の制御を行うことにより、映像信号の輝度の演算を省略できる。
なお、採用するフィルタ１２は、実施の形態１のように制御線が必要なものでも、実施の形態３に示すようにＬＥＤ点灯電圧による制御を行うフィルタでも、どちらでも構わない。

実施の形態５
図７はこの発明の実施の形態５に係る映像表示装置を示すブロック図である。図７の映像表示装置において、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子１１が縦横に複数配列されて構成されたディスプレイ等の映像表示用のスクリーン１と、映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１の点灯を制御する制御装置２で構成されている点は、実施の形態１と同じである。
この実施の形態５においては、フィルタが省略され、その代わりにスクリーン１の前面に配置された角度・長さが制御可能なひさし（シェダー）６が設けられている。このひさし６は各ＬＥＤ素子１１に対応して設けているが、複数のＬＥＤ素子１１に対して１個のひさし６を設けるようにしても良い。なお図７では、スクリーン１とひさし６の正面図以外に、スクリーン１の一部と、２個のＬＥＤ素子１１と、３個のひさし６を横から拡大して見た図も記載している。制御装置２は映像信号の表示内容に応じてひさし６の長さ・角度を可変する制御信号Ｓｃを送出し、結果的にスクリーン１から発生される光の透過率を制御する。

制御装置２は、映像信号Ｓｖの平均輝度を演算し、その平均輝度の値が大きい場合はひさし（シェダー）６の長さを縮め、角度は水平にして、表示輝度優先モードとする。平均輝度の値が小さい場合はひさし（シェダー）６の長さを伸ばし、角度を制御すると共に、点灯信号Ｓｄを制御し、コントラスト優先モードとする。この場合のひさし６の角度は、上下視野角の要求仕様にもよるが、スクリーン１を観測者が見上げる角度が大きいならば、ＬＥＤ素子１１をより閉じる角度にすることができ、スクリーン１を観測者が水平に見える必要がある場合は、ＬＥＤ素子１１をひさし６が隠さない程度の少ない角度しか制御できない。

実施の形態１では、透過率可変のフィルタを用いているが、最大透過率１００％のフィルタは無いため、透過率最大時においても、白発光時の輝度が落ちる課題があった。この発明の実施の形態５のようにひさし（シェダー）６を用いる場合は、透過率の制限は無いため、最大輝度時の輝度が落ちることは無い利点がある。

実施の形態６
図８はこの発明の実施の形態６に係る映像表示装置を示すブロック図である。図８の映像表示装置において、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子１１が縦横に複数配列されて構成されたディスプレイ等の映像表示用のスクリーン１と、映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１の点灯を制御する制御装置２で構成されている点は、実施の形態１と同じである。
この実施の形態６においては、フィルタの代わりに、スクリーン１を構成する各ＬＥＤ素子１１の発光面に配置された開口率の制御が可能なしぼり機構１５を内蔵している。しぼり機構１５はその開口部１５ａの面積を可変することにより、発光透過面積を変えるようにしている。なお図８では複数のＬＥＤ素子１１のうち、しぼり機構１５を内蔵したＬＥＤ素子１１の１個を上面から拡大して見た図を記載している。制御装置２は、映像信号の表示内容に応じてしぼり機構１５を制御する制御信号Ｓｃを送出し、その開口率を可変する。

制御装置２は、入力される映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１を構成するＬＥＤ素子１１の点灯を制御する点灯信号Ｓｄを送出すると共に、スクリーン１にて表示される映像信号Ｓｖの１画面毎の平均輝度を計算し、その平均輝度に基づいてしぼり機構１５の開口率を制御する制御信号Ｓｃを送出する。
表示する映像信号Ｓｖの平均輝度が高い場合は、輝度優先モードとし、図８（ａ）に示すようにしぼり機構１５の開口率を上げて、ＬＥＤチップ１３の全体が表示面に露出するようにし、ＬＥＤ素子１１から発光される光透過量を大きくして点灯制御を行う。表示する映像信号Ｓｖの平均輝度が低い場合は、コントラスト優先モードとし、図８（ｂ）に示すようにしぼり機構１５の開口率を下げて、ＬＥＤチップ１３の一部が表示面に露出するようし、ＬＥＤ素子１１から発光される光透過量を小さくして点灯制御する。

実施の形態５では、長さ・角度が可変のひさし（シェダー）を用いているが、シェダーを用いた場合は物理的に大きくなるため、応答性は悪くなる。それに対して、この発明の実施の形態６のように各ＬＥＤ素子１１の表示面にしぼり機構１５を備えた場合は、応答性に問題は無い。またしぼり機構１５で遮らない部分では、通常の封止用透明樹脂の透過率と同等となるため、フィルタを配置した物よりも透過率に関しては、有利となる。

実施の形態７
図９はこの発明の実施の形態７に係る映像表示装置を示すブロック図である。図９の映像表示装置において、３ＩＮ１タイプのＬＥＤ素子１１が縦横に複数配列されて構成されたディスプレイ等の映像表示用のスクリーン１と、映像信号Ｓｖに基づいてスクリーン１の点灯を制御する制御装置２で構成されている点は、実施の形態１と同じである。
この実施の形態７においては、各ＬＥＤ素子１１はＬＥＤチップ１３の周囲に配置された反射率が制御可能な反射鏡１６と、この反射鏡１６とＬＥＤチップ１３を１つのデバイスとして封止する透明な樹脂で構成された前面板１７を有している。なお図９では複数のＬＥＤ素子１１のうち、反射鏡１６を内蔵したＬＥＤ素子１１の１個を拡大して断面図で示している。

反射率が可変できる反射鏡１６としては、例えば、反射鏡１６を複数の小さな反射鏡で構成し、この小さな反射鏡の角度を独立して制御できるものとし、内部に光吸収部を持つ構造とする。反射率を下げる場合は、一部の反射鏡を反射光が光吸収部に当たるように制御することで、等価的に反射率を下げることができる。また各反射鏡を可変させる場合に、角度ではなく反転可能な構造として裏面は非反射面としても良い。このように反射鏡１６の有効反射面積を制御させることで、等価的に反射率を可変できる。

制御装置２は、スクリーン１を点灯させる点灯信号Ｓｄを制御すると共に、映像信号Ｓｖの表示内容に応じて反射鏡１６を内蔵したＬＥＤ素子１１の反射率を制御するための制御信号Ｓｃを発生する。制御装置２は、映像信号Ｓｖの平均輝度を計算して反射率を制御するための制御信号Ｓｃを送出し、表示映像信号の平均輝度（階調）が高い場合は、輝度優先モードとして、反射鏡１６の反射率を上げて点灯制御を行い、表示映像信号の平均輝度（階調）が低い場合は、反射鏡１６の反射率を下げてコントラスト優先モードとする。

なおこの実施の形態７においては、ＬＥＤ素子１１の表示面に透明な前面板１７を設けた場合について説明したが、この前面板を実施の形態１で説明したような透過率の制御が可能なフィルタに置き換えても良い。この場合、制御信号Ｓｃでフィルタと反射鏡１６の両方を映像信号の表示内容に応じて制御することにより、より高コントラストの表示が可能となる。
実施の形態８

以上の実施の形態１〜４に使用される透過率の制御が可能なフィルタとして、液晶フィルタについて説明したが、液晶以外のフィルタとしては、電気泳動や電子粉流体による粒子の分散制御を用いたフィルタを利用しても良い。このようなフィルタは低透過率時は、粒子を分散させることで透過率を下げることができる。

この発明の実施の形態１を示す映像表示装置のブロック図である。この発明の実施の形態１に使用するＬＥＤ素子の詳細断面図である。この発明の実施の形態１における映像信号の平均輝度に応じたガンマカーブの模式動作図である。この発明の実施の形態２を示す映像表示装置のブロック図である。この発明の実施の形態３を示す映像表示装置のブロック図である。この発明の実施の形態４を示す映像表示装置のブロック図である。この発明の実施の形態５を示す映像表示装置のブロック図である。この発明の実施の形態６を示す映像表示装置のブロック図である。この発明の実施の形態７を示す映像表示装置のブロック図である。

符号の説明

１：スクリーン、２：制御装置、
３：全面フィルタ、４：ＬＥＤ点灯用電源、
５：電力測定装置、６：ひさし（可変シェダー）、
１１：ＬＥＤ素子、１２：フィルタ、
１３：ＬＥＤチップ、１４：制御端子、
１５：しぼり機構、１６：反射鏡、
１７：前面板。

Claims

１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記発光ダイオード素子の各々は、透過率の制御が可能なフィルタを内蔵し、前記制御装置は映像信号の表示内容に対応して前記フィルタの透過率を制御するようにした映像表示装置。
制御装置は、映像信号の平均輝度に基づいてフィルタに印加する電圧を制御することにより、その透過率を制御するようにした請求項１に記載の映像表示装置。
制御装置は、スクリーンにて消費される電力値に基づいてフィルタに印加する電圧を制御することにより、その透過率を制御するようにした請求項１に記載の映像表示装置。
制御装置は、映像信号の平均輝度に基づいて発光ダイオード素子の点灯用電源の電圧を制御することにより、フィルタの透過率を制御するようにした請求項１に記載の映像表示装置。
映像信号の平均輝度が５０％以上の場合は、フィルタの透過率を１００％にして表示輝度優先モードとし、映像信号の平均輝度が５０％未満の場合は、フィルタの透過率を５０％にしてコントラスト優先モードとした請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
スクリーンの前面に透過率の制御が可能な全面フィルタを配置し、制御装置は映像信号の表示内容に対応して発光ダイオード素子の各々に内蔵されたフィルタと前記全面フィルタの両方の透過率を制御するようにした請求項１に記載の映像表示装置。
１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記スクリーンの前面に長さ・角度が制御可能なひさし（シェダー）を設け、前記制御装置は映像信号の表示内容に対応して前記ひさしの長さ・角度を可変するようにした映像表示装置。
１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記発光ダイオード素子は開口率の制御が可能なしぼり機構を内蔵し、前記制御装置は表示内容に対応して前記しぼり機構の開口率を制御するようにした映像表示装置。
１つのデバイスに赤緑青の３色の発光ダイオードを一体に内蔵した３ＩＮ１タイプの発光ダイオード素子を縦横に複数配列して構成されたスクリーンと、このスクリーンを構成する各発光ダイオード素子の点灯を映像信号に基づいて制御する制御装置を有し、前記発光ダイオード素子の各々は、反射率が制御可能な反射鏡を内蔵し、前記制御装置は表示内容に対応して前記反射鏡の反射率を制御するようにした映像表示装置。