KR20120016149A - 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

복수의 색의 발광체(1 R, 1G, 1B)마다 발광 기간의 제어가 가능한 광원(1)과, 입력되는 화상 데이터를 분석하고 발광체마다 발광의 타이밍을 결정하는 화상 신호 분석부(4)와, 발광체마다의 발광 타이밍에 근거하여, 소정의 최소폭의 발광 기간 이상이 되도록 광원의 발광 기간을 제어하는 광원 제어부(5)와, 최소폭의 발광 기간에 출사된 광을 검출하고, 평균 발광 파고값(Ir1, Ig1, Ib1)을 출력하는 광 검출부(6)와, 평균 발광 파고값(Ir1, Ig1, Ib1)을, 기억부(8)에 기억된 기준 파고값(tIr, tIg, tIb)에 일치시키기 위한 보정값(d_Ir, d_Ig, d_Ib)을 생성하는 파고 보정부(7)를 구비한다. 입력 화상에 따라 발광 기간을 변화시키더라도 화상의 색 밸런스가 일정하게 유지된다.

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 광 변조 디바이스를 이용하는 화상 표시 장치에 관한 것이고, 특히 영상에 따라 광원의 발광 기간을 제어하는 영상 표시 기술에 관한 것이다.
종래, 광 변조 디바이스로서 단판(單板)의 DMD(등록상표)(Digital Micromirror Device)를 이용한 DLP(등록상표)(Digital Light Processing) 방식의 컬러 화상 표시 장치에서는, 삼원색(예컨대, RGB)의 광을 시분할로 DMD에 조사하고, 색마다 DMD의 화소를 구성하는 미러의 온/오프 시간의 비율을 변화시키는 것에 의해 계조 표현하고 있다.
또한, 광 변조 디바이스로서의 액정 표시 패널의 백라이트에 삼원색(예컨대, RGB)의 광원을 이용한 화상 표시 장치에서는, 삼원색의 광을 시분할로 점등시켜, 색마다 각 화소의 액정 표시 패널의 투과율을 변화시키는 것에 의해 계조를 표현하고 있다.
통상, 이들 화상 표시 장치에서는 입력되는 화상 데이터의 데이터값에 의존하지 않고 각 색광원의 발광 기간과 발광 파고값은 항상 일정하지만, 광원을 어두운 화상에서도 밝은 화상과 같이 발광시키면, 표시에 불필요한 광이 많아져 에너지의 낭비가, 또한 미광(迷光, stray light)이 발생한다고 하는 문제가 있었다.
이 개선책으로서, 입력된 각 색의 화상 데이터의 크기(화상의 밝기)에 따라 각 색의 발광 기간을 할당함으로써, 광원의 발광을 최소한으로 억제하여 에너지 절약을 도모함과 아울러, 미광을 저감하여 화상의 콘트라스트 증가를 도모하는 기술이 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2008-281707호 공보(단락 0008~0010)
그러나, 입력 화상에 따라 발광 기간을 변화시키는 발광 제어 신호로 발광체의 발광을 제어한 경우, 실제로는 예컨대 발광체의 온도 특성 등, 발광체 소자가 갖는 특성에 기인하여 발광체가 발하는 광의 발광 파고값이 일정하지 않고 변동하여 버리는 경우가 있다. 그 때문에, 제어 목표로 한 발광량과 실제의 발광량에 차이가 생겨, 색 밸런스의 붕괴가 발생한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 발광 기간이 짧아지면 실제의 발광 강도를, 회로 노이즈 등에 의해 정확하게 검출할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 영상에 따라 발광 기간을 제어한 경우에, 영상의 색 밸런스가 변화하지 않는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 화상 표시 장치는, 복수의 색의 발광체로 구성되고, 발광체마다 발광 기간의 제어가 가능한 광원과, 입력 화상에 포함되는 복수의 색 화상 데이터를 분석하여 상기 발광체마다 발광의 타이밍을 결정하는 화상 신호 분석부와, 상기 발광체마다의 발광 타이밍에 근거하여 발광 구동 신호를 생성하여, 상기 광원의 발광 기간을 제어하는 광원 제어부와, 상기 복수의 색의 발광체로부터 출사된 광을 대략 균일한 조명 광으로 형성하는 조명 광학계와, 상기 복수의 색의 조명 광을 화소마다 변조하여 표시 화상을 형성하는 화상 표시부와, 상기 광원으로부터 출사된 광을 발광체마다 검출하고, 발광체마다의 평균 발광 파고값을 출력하는 광 검출부와, 상기 발광체마다의 발광 파고값의 기준값을 기준 파고값으로서 기억하는 기준 파고 기억부와, 상기 발광체마다 상기 평균 발광 파고값을 상기 기준 파고값에 일치시키기 위한 보정값을 생성하는 파고 보정부를 구비하고, 상기 광원 제어부는, 상기 화상 데이터의 값에 관계없이, 적어도 소정의 발광폭의 고정 발광 기간을 갖는 발광 구동 신호를 생성하고, 상기 광 검출부는, 상기 고정 발광 기간에 출사된 광을 검출하여 평균 발광 파고값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광 구동 신호가 적어도 발광 파고값을 정밀하게 검출할 수 있는 발광폭의 고정 발광 기간을 포함하고, 이 고정 발광 기간에 출사된 광을 검출하는 것에 의해 발광 파고값이 일정하게 되도록 제어하도록 했기 때문에, 영상의 색 밸런스의 변화가 적은 안정한 고화질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2(a)~도 2(c)는 DMD의 표시 제어의 일례를 설명하는 도면이다.
도 3은 실시의 형태 1의 광원의 발광 제어의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 광원의 발광 기간을 균등하게 한 경우의 발광 제어를 설명하는 도면이다.
도 5(a)~도 5(c)는 광원의 발광 기간을 발광체마다 제어하는 방법의 일례를 설명하는 도면이다.
도 6은 실시의 형태 2의 광원의 발광 제어의 일례를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시의 형태 4에 따른 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8(a)~도 8(c)는 실시의 형태 4에 따른 화상 표시 장치에 있어서의 1프레임 기간에 있어서의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 일례를 나타내는 파형도이다.
도 9는 실시의 형태 4에 따른 화상 표시 장치에 있어서의 화상 신호 분석부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 실시의 형태 4에 따른 화상 표시 장치에 있어서의 광원 제어부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 11(a)~도 11(e)는 발광체로부터 출사되는 조명 광의 광량과 화상 표시에 이용되는 조명 광의 광량의 관계를 나타낸 파형도이다.
도 12는 실시의 형태 5에 따른 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 실시의 형태 5에 따른 화상 표시 장치에 있어서의 화상 신호 분석부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 실시의 형태 5에 따른 화상 표시 장치에 있어서의 1프레임 기간에 있어서의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 일례를 나타내는 파형도이다.
도 15는 실시의 형태 6에 따른 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
(실시의 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 있어서, 적색의 발광체(R 발광체) 1R, 녹색의 발광체(G 발광체) 1G 및 청색의 발광체(B 발광체) 1B를 포함하는 광원(1)으로부터 출사된 조명 광은, 조명부(2)에 의해 화상 표시부(3)에 거의 균일하게 조사되고, 화상 표시부(3)에 의해 외부로부터 공급되는 화상 신호 VA에 근거하여 화소마다 변조되어, 표시 화상이 형성된다.
화상 신호 분석부(4)는, 표시 화상(각 프레임)마다 화상 신호 VA를 분석하고, 각 발광체 1R, 1G, 1B의 발광의 타이밍(발광 기간 및 발광의 상대 시각)을 결정하여, 발광의 타이밍을 나타내는 신호 TC(TCr, TCg, TCb)를 출력한다.
광원 제어부(5)는 화상 신호 분석부(4)로부터 출력되는 각 발광체 1R, 1G, 1B의 발광의 타이밍에 근거하여 각각의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db가 온이 되어야 하는 기간을 설정하고, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db에 의해 광원(1)의 발광체 1R, 1G, 1B를 각각 발광시킨다.
발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값은, 파고 보정부(7)로부터 출력되는 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib에 의해 보정된다.
광원 제어부(5)는 또한, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db에 동기하여 각 발광체의 발광 강도를 검출하는 기간을 나타내는 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb를 광 검출부(6)에 대하여 출력한다.
광 검출부(6)는 발광체 1R, 1G, 1B로부터 출사되는 조명 광의 발광 강도를 검출하여 각각의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 출력한다.
파고 보정부(7)는, 광 검출부(6)로부터 출력되는 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1과 기준 파고 기억부(8)로부터 출력되는 기준 파고값 tIr, tIg, tIb를 일치시키도록 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib를 생성한다.
이하, 화상 표시부(3)가 표시 디바이스로서 DMD를 이용한 투사형 화상 표시 장치에 대하여 설명한다. 또, 화상 표시부(3)는 도시하지 않는 DMD, 스크린 및 DMD에 의해 변조된 광을 스크린에 투사하는 광학계로 구성된다. 조명부(2)는 DMD를 조명하기 위한 광학계이다.
본 화상 표시 장치에는, 화상 신호가 입력된다. 화상 신호 VA는, 표시부에서, 복수의 기본색의 광을 합성하는 것에 의해 표시를 행하는 것을 전제로서 생성되고 있다.
이하에서는, 복수의 기본색이 적색, 녹색, 청색인 경우에 대하여 설명한다.
화상 신호 VA는, 화상 표시부(3)에 형성되는 화상 내의 각 화소 (x, y)에 있어서의, 적색의 데이터값을 나타내는 색 화상 데이터 R(x, y), 녹색의 데이터값을 나타내는 색 화상 데이터 G(x, y) 및 청색의 데이터값을 나타내는 색 화상 데이터 B(x, y)로 구성되어 있다.
광원(1)이 구비하는 발광체 1R, 1G, 1B로서는, 예컨대 적색, 녹색, 청색의 광을 발하는 레이저나 LED(Light Emitting Diode)를 이용할 수 있다.
DMD는 표시 화상의 화소수의 미소 미러의 온/오프 시간의 비율에 의해 각 화소의 밝기를 제어하는 것에 의해 화상을 표시하는 것이다. 설명을 간단히 하기 위해, 도 2(a)~도 2(c)에 화상 데이터가 3비트인 경우의 DMD의 표시 제어의 예를 나타낸다. 도 2(a)는 화상 데이터의 비트를 #1(하위)~#3(상위)으로 했을 때의 화상의 밝기를, 도 2(b)는 비트#1~#3에 대응하는 온 구간(각각의 비트에 대응하여 DMD의 미소 미러가 온이 되는 기간)을, 도 2(c)는 밝기 0~7에 대응하는 표시 제어 신호를 나타낸다.
화상 신호 분석부(4)에서는 입력된 화상 데이터 VA를 이용하여, 발광체마다 발광의 타이밍을 제어하지만, 각 화면 내의 전체 화소(각 프레임 내의 전체 화소)에 있어서 DMD가 오프가 되는 기간은 발광하지 않도록 발광의 타이밍을 제어하면 불필요한 발광을 줄이는 것이 가능해진다.
도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 표시 제어 신호를 저계조측의 데이터로부터 차례로 DMD의 미소 미러를 온/오프 제어하는 경우, 예컨대 계조값이 3 이하에서는, 표시 제어 기간의 전방에 미소 미러가 온/오프하여 각 화소의 밝기를 제어하는 표시 기간(어느 하나의 미소 미러가 온이 되는 기간)을, 후방에 모든 미소 미러가 완전하게 오프가 되는 비표시 기간을 분리하는 것이 가능해진다. 이 비표시 기간의 조명 광은 화상 표시에는 이용되지 않고, 미광 등의 콘트라스트 저하의 원인밖에 안 되기 때문에, 발광을 정지하는 것이 바람직하다.
도 2(a)~도 2(c)는 화상 데이터가 3비트인 경우의 예이지만, 화상 데이터가 8비트인 경우, 최하위 비트만을 표시하는 폭(최하위 비트에만 대응하는 온 구간의 길이, 즉 시간폭)을 t라고 하면, 화상 데이터의 최대값에 대응하는 온 기간의 길이는 255t가 된다.
각 프레임에 있어서, 전체 화소의 화상 데이터의 최상위 비트가 모두 0이면 최상위 비트를 표시하는 폭(최상위 비트에 대응하는 온 구간) 128t의 발광을 정지할 수 있어, 발광 기간을 약 1/2로 할 수 있다. 마찬가지로 상위 2비트가 모두 0이면 발광 기간을 약 1/4로 할 수 있고, 최하위 비트만을 표시하는 경우의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 폭은 최대폭의 1/255로도 좋은 것이 된다.
이렇게 하여, 화상 신호 분석부(4)는 입력된 각 프레임의 각 색 화상 데이터에 근거하여 발광체 1R, 1G, 1B마다 최적의 발광 기간을 결정하고, 발광 기간이 각각 필요 최소한이 되도록 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb를 출력한다.
광원 제어부(5)는, 발광체 1R, 1G, 1B마다 화상 신호 분석부(4)로부터 출력된 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb에 근거하여 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력하기 때문에, 각 발광체의 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간이 각각 다르게 된다.
화상 표시부(3)는, 각 색 화상 데이터를 이용하여 DMD의 온/오프를 화소마다 제어하여 화상을 생성한다.
이상과 같이, DMD의 미소 미러의 온/오프 제어 신호를 표시 기간과 비표시 기간으로 나눠지도록 설정하면, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db는 DMD의 표시 기간을 포함하는 범위에서 짧게 하는 것이 가능해진다. 즉, 화상 신호 분석부(4)에 의해, 입력된 화상 데이터 VA에 근거하여 DMD의 표시 기간을 포함하도록 발광의 타이밍을 결정하는 것에 의해, 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간이 각각 필요 최소한이 되도록 제어하는 것이 가능해지고, 미광의 발생을 저감할 수 있다.
또, 레이저나 LED를 일정한 주기로 발광시킨 경우, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값이 일정하더라도 개개의 발광체 소자가 갖는 특성이나 발광 기간에 따라 발광 파고값이 변화하는 경우가 있다. 이와 같이 발광 기간의 변화에 따라 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값과 실제의 발광 파고값의 관계에 변화가 생기면, 조명 광의 색 밸런스가 변화하여 표시되는 영상에 변색이나 착색이 생기는 경우가 있다. 그 때문에, 광 검출부(6)에 의해 발광체 1R, 1G, 1B로부터 출사되는 조명 광의 발광 강도를 검출하고, 각각의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1이 기준 파고 기억부(8)로부터 출력되는 기준 파고값 tIr, tIg, tIb와 일치하도록, 파고 보정부(7)에 의해 광원 제어부(5)로부터 출력되는 각 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 보정하고 있다.
그러나, 특히 화상이 어두운(화상 신호의 최대값이 작은) 경우, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 폭을 짧게 할 수 있지만, 발광 기간이 짧은 경우는 광 검출부(6)에 의해 검출되는 발광 강도가 불충분하게 되어, 회로 노이즈 등의 외란의 영향을 받기 쉬워, 정확한 발광 파고값의 검출이 곤란하게 되는 경우가 있다. 그 때문에, 회로 노이즈 등의 영향이 실용상 문제없을 정도의 발광 기간을 발광 기간의 최소폭으로 하고, 이 최소폭의 발광 기간의 발광 파고값을 광 검출부(6)에 의해 검출한다.
도 3을 예로 하여 광원 제어부(5)가 제어하는 각 발광체 1R, 1G, 1B의 1프레임의 발광 기간을 설명한다. 광원 제어부(5)는, 발광체 1R, 1G, 1B마다 화상 신호 분석부(4)로부터 출력된 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb의 폭에 근거하여 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력한다.
이 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 발광 기간 10r, 10g, 10b를, 각 프레임의 화상 데이터의 값에 관계없이 발광 기간이 일정한 고정 발광 기간 11r, 11g, 11b와 각 프레임의 화상 데이터(특히 각 프레임의 화상 데이터의 최대값)에 따라 발광 기간이 변화하는 가변 발광 기간 12r, 12g, 12b에 의해 구성하고, 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb의 폭이 고정 발광 기간 11r, 11g, 11b 이상인 경우는 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb의 폭의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력하고, 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb의 폭이 고정 발광 기간 미만이 되는 경우에는 고정 발광 기간 11r, 11g, 11b의 폭의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력한다.
또, 고정 발광 기간 11r, 11g, 11b의 길이는 서로 다르더라도 좋다. 이것은 발광체 1R, 1G, 1B의 종류(색)마다 발광 특성, 특히 발광 파고값의 검출을 정확하게 행할 수 있는 최소의 시간폭이 다른 경우가 있기 때문이다.
본 실시의 형태의 화상 표시 장치에 있어서는, 각 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간 10r, 10g, 10b는 입력되는 각 색 화상 데이터의 값에 따라 영상 표시에 관계되지 않는 기간(프레임 내의 어떤 화소에 대해서도 표시 제어 신호가 오프가 되는 기간)에 대해서는 발광시키지 않도록 제어되고 있기 때문에, 입력된 화상이 밝은(화상 신호의 최대값이 큰) 때는 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 발광 기간 10r, 10g, 10b는 길게, 입력된 화상이 어두운(화상 신호의 최대값이 작은) 때는 발광 기간 10r, 10g, 10b는 짧게 된다.
이와 같이, 본래 발광을 위해 마련되어 있는 기간 내에, 각 발광체 1R, 1G, 1B에 영상에 따라 발광하지 않는 소등 기간을 마련함으로써, 상시 점등하고 있는 것과 비교하면 미광을 줄일 수 있고 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다.
광 검출부(6)는, 광원 제어부(5)로부터 출력되는 고정 발광 기간 11r, 11g, 11b에 동기하여 발광체 1R, 1G, 1B가 고정 발광 기간 중에 발생시킨 광의 강도의 시간 적분값을 검출하고, 이에 의해, 고정 발광 기간 11r, 11g, 11b의 발광 파고값의 평균인 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 검출하여 출력한다.
기준 파고 기억부(8)는 제어 목표가 되는 파고값을 기준 파고값 tIr, tIg, tIb로서 기억한다. 기준 파고값 tIr, tIg, tIb로서는, 예컨대 화상 표시 장치의 제조시에 있어서 색 밸런스의 조정을 행했을 때에 광 검출부(6)의 센서에서 검출된 각 발광체의 검출 파고값을 기준 파고값으로서 기억하여 이용한다.
파고 보정부(7)에는, 기준 파고 기억부(8)의 기준 파고값 tIr, tIg, tIb와 광 검출부(6)에서 출력된 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1이 입력된다. 파고 보정부(7)는, 우선, 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1과 기준 파고값 tIr, tIg, tIb를 비교하고, 파고값의 비를 출력한다. 파고값의 비는, 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1에 대한 기준 파고값 tIr, tIg, tIb의 비율을 연산에 의해 구한다.
파고 보정부(7)에 있어서 상기 「비율」을 구하는 연산은 하기의 식으로 표시되는 것과 같이, 색마다의 연산이다.
Figure pct00001
또, 평균 발광 파고값과 보정값의 관계를 미리 테이블화하여, 테이블 참조 방식으로서 구성하더라도 좋다.
다음으로, 센서의 검출값에 의해 구해진 파고값의 비 Idr, Idg, Idb를, 발광체를 구동시키는 전류량의 크기를 나타내는 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib로 변환하여 광원 제어부(5)에 출력한다. 이 변환은 발광체를 발광시키는 발광 구동 신호와 광 검출부(6)에 의해 검출되는 발광 파고값의 관계를 미리 구하여 두고, 연산에 의해 보정 가산치를 구하는 것에 의해 행해진다.
또, 상기한 바와 같이 일단 파고값의 비 Idr, Idg, Idb를 산출한 후 상기 변환을 행하는 대신에, 기준 발광치와 평균 발광 파고값의 비에 대응하는 보정 가산치를 미리 테이블화하여 두고, 이것을 판독하는 것으로 하더라도 좋다.
광원 제어부(5)에서는, 앞의 프레임의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib로서 내부에 기억하고 있고, 화상 신호 분석부(4)에서 출력된 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb로부터 파고값이 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib가 되는 발광 파형을 작성하고, 그 발광 파형의 파고를 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib로 보정한 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 작성한다.
또한, 광원 제어부(5)에서는, 제어 기준이 되는 파고값을 기준 구동 파고값 sIr, sIg, sIb로서 내부에 기억하고 있고, 최초의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 작성(화상 표시 장치의 전원을 넣은 직후 등)에 있어서는 앞의 프레임의 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib 대신에 기준 구동 파고값 sIr, sIg, sIb를 이용한다.
또, 기준 구동 파고값 sIr, sIg, sIb는, 예컨대 화상 표시 장치의 제조시에 있어서 색 밸런스의 조정을 행한 직후의 각 발광체에 입력되는 제어 신호(구동 신호)의 파고값을 기억하여 이용한다.
보정 가산치에 의한 보정을 행하는 것에 있어서는, 보정 가산치가 1보다 작을 때는 발광 구동 신호의 파고값을 감소시키고, 보정 가산치가 1보다 클 때는, 발광 구동 신호의 파고값을 증가시킨다. 이렇게 하여 증가 또는 감소시킨 파고값은, 그 후 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib가 1인 한 같은 값으로 유지된다.
또, 상기 광원 제어부(5)에 있어서의, 발광 구동 신호의 파고값을 구하는 연산도, 색마다의 연산이다.
이상과 같이, 발광 기간이 크게 변화하는 경우에도, 각 발광체를 항상 일정한 발광 기간(고정 발광 기간 11r, 11g, 11b) 이상의 발광 기간에 발광시켜, 각각의 발광 파고값을 고정 발광 기간에 검출하도록 했기 때문에, 발광 파고값을 정밀하게 검출하고, 제어할 수 있어, 발광 기간을 변화시키더라도 영상의 색 밸런스를 일정하게 조정하는 것이 가능해진다.
또, 상기 예에서는, 평균 발광 파고값과 기준 파고값의 비에 근거하여 생성된 보정값을 보정 가산치로 변환하고, 그 보정 가산치에 의해 기준 구동 파고값을 증감시킨 것을 발광 구동 신호의 파고값으로 하고 있지만, 대신에, 평균 발광 파고값과 기준 파고값의 차이에 근거하여 발광 구동 신호의 파고값을 증감시키는 것으로 하더라도 좋다. 이 경우, 예컨대, 평균 발광 파고값으로부터 기준 파고값을 감산한 결과 얻어지는 차이가 정일 때는 발광 구동 신호의 파고값을 감소시키고, 상기 차이가 부일 때는 발광 구동 신호의 파고값을 증가시킨다.
예컨대, 각 프레임에 있어서의 발광 구동 신호의 파고값 Hr(t)를, 앞의 프레임에 있어서의 발광 구동 신호의 파고값 Hr(t-1)과 평균 발광 파고값 Ir1(t-1)에 근거하여, 하기의 식으로 표시되는 연산을 행하는 것에 의해 구한다.
이 경우의 발광 구동 신호의 파고값의 연산은 아래의 식으로 표시된다.
Figure pct00002
여기서, β는 (파고값의 차이로부터 구동 전류의 차이로의 변환율을 포함한) 이득이다.
또한, 평균 발광 파고값의 검출 및 그것에 근거하는 발광 구동 전류의 파고값의 조정은, 각 프레임마다 행하더라도 좋지만, 복수의 프레임마다 행하더라도 좋다. 또한, 파고값의 복수의 프레임에 걸친 평균값을 평균 발광 파고값으로서도 이용하더라도 좋다.
(실시의 형태 2)
상기 실시의 형태 1의 화상 표시 장치에 있어서는, 각 발광체의 발광 기간은 1프레임 기간을 등분하도록 할당하고 있었지만, 실시의 형태 2의 화상 표시 장치에서는 각 발광체의 발광 기간은 화상 신호의 각 색의 비율에 따라 할당하도록 한다. 본 실시의 형태 2에 따른 화상 표시 장치의 구성은 상기 실시의 형태 1의 도 1에 있어서의 그것과 동일한 구성이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 각 색광원 1R, 1G, 1B의 발광 기간과 발광 파고값은 각 색 화상 데이터에 의존하지 않고 항상 일정하게 하고, 예컨대 1프레임(Tf) 내에서 각 발광체의 발광 기간을 균등하게 할당한 구동 신호로 각 발광체를 발광시키면, 각 발광체의 발광 기간은 최대 1프레임 중의 1/3의 기간이 된다.
그러나, 실제의 화상 데이터는 각 색의 비율이 같은 경우는 거의 없기 때문에, 각 발광체의 발광 기간을 균등하게 할당하면 쓸모없는 발광 기간이 생겨 버린다. 반대로, 각 발광의 발광 기간을 화상 신호의 각 색의 비율에 따라 할당하면, 쓸모없는 발광 기간을 줄일 수 있고, 또한 밝은 화상을 얻을 수 있다.
도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 각 발광체 1R, 1G, 1B의 발광의 타이밍을 입력되는 각 색 화상 데이터에 따라 1프레임의 기간 내에서 발광체마다 제어하는 예에 대하여 이하 설명한다. 각 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간 Tr, Tg, Tb는 1프레임 Tf의 범위내 에서 제어되고 있고, 입력되는 각 색 화상 데이터에 따라 각 발광체의 발광 기간의 비율이 변화한다. Tr+Tg+Tb≤Tf가 되도록, 각 발광체의 발광 기간을 제어하기 때문에, 발광 기간이 1프레임의 1/3을 넘는 발광 제어가 가능하게 된다. 다시 말해, 1프레임의 기간 중, 어느 하나의 발광체를 발광시키는 것에 의해, 1프레임 기간을 최대한 이용할 수 있기 때문에, 보다 밝은 화상의 표시가 가능해진다.
예컨대 붉은 기가 강한 화상의 경우, 도 5(b)와 같이 발광체 1R의 발광 기간 Tr을, 부호 tr로 나타내는 바와 같이 길게 하고, 발광체 1G, 1B의 발광 기간 Tg, Tb를, 부호 tg, tb로 나타내는 바와 같이 짧게 하는 것에 의해, 광원을 최대한 발광시킬 수 있고, 또한 필요가 없는 발광은 없앨 수 있다. 또한, 예컨대 어두운 화상이 어두운(화상 신호의 최대값이 작은) 경우에는 도 5(c)와 같이 각 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간 Tr, Tg, Tb를, 부호 tr', tg', tb'로 나타내는 바와 같이 짧게 할 수 있어, 쓸모없는 발광을 없앨 수 있다.
이상과 같이, 전체 화소에 있어서 DMD가 오프가 되는 기간은 발광하지 않도록 발광의 타이밍을 제어하고, 또한, 1프레임의 기간을 이용하여 화상에 따라 각 발광체의 발광의 비율을 제어하는 것에 의해, 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간을 1프레임 내에서 최대한으로 이용하면서, 각각 필요 최소한이 되도록 제어하는 것이 가능해져, 보다 밝고, 미광의 발생을 저감한 화상 표시 장치를 실현할 수 있다.
그러나, 예컨대 도 5(b), 도 5(c)와 같이, 입력되는 화상에 따라 각 발광체의 발광 기간을 각각 짧게 할 수 있지만, 발광 기간이 짧아지면 광 검출부(6)에 의해 검출되는 발광 강도가 불충분하게 되어, 회로 노이즈 등의 외란의 영향을 받기 쉬워, 정확한 발광 파고값의 검출이 곤란하게 된다. 그 때문에, 회로 노이즈 등의 영향이 실용상 문제없을 정도의 발광 기간을 고정 발광 기간으로 하고, 이 고정 발광 기간의 발광 파고값을 광 검출부(6)에 의해 검출한다.
레이저나 LED 등을 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 일정하게 하여 간헐 발광시킨 경우, 발광 펄스가 복수가 되어도, 수십 ㎳(1프레임)의 범위이면 각 펄스의 파고값은 서로 연동하여 변화한다. 본 화상 표시 장치에서는 1프레임 내에서 고정 발광 기간과 영상에 따라 변화하는 발광 기간으로 나눠 발광체를 발광시킨다. 이들 양 발광 기간의 발광 파고값은 서로 연동하여 변화하기 때문에, 광 검출부(6)에 의해 검출한 고정 발광 기간의 평균 발광 파고값을 1프레임 내의 전체 발광 기간의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1로서 추정할 수 있다.
도 6을 예로 하여 광원 제어부(5)가 제어하는 각 발광체 1R, 1G, 1B의 1프레임의 발광 기간을 설명한다. 광원 제어부(5)는, 발광체 1R, 1G, 1B마다 화상 신호 분석부(4)로부터 출력된 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb의 폭에 근거한 발광 기간 22r, 22g, 22b에 각 색 화상 데이터에 관계없이 일정한 길이(시간폭)의 고정 발광 기간 21r, 21g, 21b를 부가하여 이루어지는 발광 기간 Tr, Tg, Tb의 동안 온이 되는 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력한다.
각 발광체의 고정 발광 기간 21r, 21g, 21b는 회로 노이즈 등의 영향이 실용상 문제없을 정도의 길이를 갖고, 각 색 화상 데이터의 값에 관계없이 각 발광체에서 항상 같은 폭을 갖는 발광 기간이다. 각 발광체의 가변 발광 기간 22r, 22g, 22b는 1프레임 기간으로부터 고정 발광 기간(21r+21g+21b)을 제외한 기간 Te 내에서 각각의 길이가 제어되고, 입력되는 화상에 따라 각 발광체의 발광 기간의 비율이 변화한다. 또, 화상 표시부(3)는, 고정 발광 기간 21r, 21g, 21b의 발광은 스크린상에 화상의 표시를 행하지 않는 것으로 한다.
예컨대, 투사형 화상 표시 장치로서 화상 표시부(3)에 DMD를 이용한 경우, DMD는 가변 발광 기간에는 화상 데이터에 따라, 스크린에 광을 투사하는 온 상태와, 투사하지 않는 오프 상태를 전환하여 계조 표시를 행하지만, 고정 발광 기간에는 항상 오프 상태가 된다.
또, 각 색 화상 데이터에는 의존하지 않는 고정 발광 기간이 발광체마다 따로따로 출현하도록 제어하는 것에 의해, 발광 파고값을 검출하는 센서를 복수 설치할 필요가 없고, 발광체 1R, 1G, 1B의 광을 한 번에 검출 가능한 위치에 센서를 1개 설치하는 것에 의해 각 발광체의 발광 파고값의 검출을 행할 수 있다.
광원 제어부(5)는, 발광체 1R, 1G, 1B마다 화상 신호 분석부(4)로부터 출력된 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb에 근거하여 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력하기 때문에, 각 발광체의 발광체 1R, 1G, 1B의 발광 기간 Tr, Tg, Tb가 각각 다르게 된다. 화상 표시부(3)는, 화상 데이터를 이용하여 DMD의 온/오프를 화소마다 제어하여 화상을 생성한다.
본 실시의 형태의 화상 표시 장치에 있어서는, 각 발광체의 발광 기간은 입력되는 각 색 화상 데이터에 의해 제어되고 있기 때문에, 입력된 화상이 밝은(화상 신호의 최대값이 큰) 때는 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 발광 기간은 길게, 화상이 어두운(화상 신호의 최대값이 작은) 때는 짧게 된다. 도 6에 나타내는 바와 같이 각 발광체에 영상에 따라 발광하지 않는 소등 기간을 마련함으로써, 상시 점등하고 있는 것과 비교하면 미광을 줄일 수 있고 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다.
광 검출부(6)는 발광체 1R, 1G, 1B가 발한 광으로부터 고정 발광 기간 21r, 21g, 21b 중의 광의 강도의 시간 적분값을 검출하고, 이에 의해, 고정 발광 기간의 발광 파고값의 평균인 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 출력한다. 기준 파고 기억부(8)는 제어 목표가 되는 파고값을 기준 파고값 tIr, tIg, tIb로서 기억한다. 파고 보정부(7)는, 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1과 기준 파고값 tIr, tIg, tIb의 비율로부터 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib를 출력한다. 광원 제어부(5)에서는, 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb와 같은 타이밍에 발생되어, 그 파고값이 보정 가산치 d_Ir, d_Ig, d_Ib에 의해 크게 또는 작게 된 구동 신호를 작성한다. 이들의 동작은, 상기 실시의 형태 1에 있어서의 그것과 같고, 상세한 설명은 생략한다.
또, 발광 구동 신호의 파고값의 제어에 관하여, 실시의 형태 1에 관하여 설명한 것과 같은 변형을 가하는 것도 가능하다.
본 실시의 형태의 화상 표시 장치는 이상과 같이 동작하기 때문에, 영상에 따라 발광 기간을 변조하는 발광 제어 방법에 있어서, 각각의 발광 파고값을 고정 발광 기간에 검출하도록 했기 때문에, 발광 파고값을 정밀하게 검출하고, 제어할 수 있어, 발광 기간을 변화시키더라도 영상의 색 밸런스를 일정하게 조정하는 것이 가능해진다.
(실시의 형태 3)
본 발명의 실시의 형태 3의 화상 표시 장치에서는, 상기 실시의 형태 2의 화상 표시부(3)에 있어서, 화상 표시에 이용하지 않은 고정 발광 기간의 발광도 화상 표시에 이용한다. 실시의 형태 3에서는 화상 표시부(3)는 가변 발광 기간과 고정 발광 기간을 합한 1프레임의 발광 기간에 있어서 DMD의 온ㆍ오프를 제어한다. 예컨대, 화상이 어두운(화상 신호의 최대값이 작은) 경우에는 실시의 형태 2와 같이 고정 발광 기간의 발광은 DMD를 오프로 하여 화상 표시에는 이용하지 않고, 화상이 밝은(화상 신호의 최대값이 큰) 경우에는 온으로 하여 화상 표시에 이용함으로써, 콘트라스트의 향상을 도모할 수 있다. 화상 표시부(3)는 입력된 각 색 화상 데이터를 이용하여, 발광체마다 발광의 타이밍을 제어하고, 광원 제어부(5)는 화상 신호 분석부(4)로부터 출력된 발광 타이밍 신호 TCr, TCg, TCb에 근거하여 고정 발광 기간을 부가한 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 출력한다.
이상과 같이, 상기 실시의 형태 2의 화상 표시부(3)에 있어서, 예컨대 DMD(등록상표)를 항상 오프 상태로 하고, 스크린상으로의 화상 표시에 이용하지 않은 고정 발광 기간을, 화상 표시 기간의 일부로서 더하여, 고정 발광 기간의 발광을 영상 표시에 이용했기 때문에, 실시의 형태 2의 경우보다 조명 광의 이용 효율이 향상된다. 그 결과, 광원의 소비 전력을 바꾸지 않고서 고휘도화가 가능하게 되어, 콘트라스트의 향상을 도모할 수 있다.
(실시의 형태 4)
도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7에 있어서, 화상 표시 장치는, 화상 신호 분석부(34), 광원 제어부(35), 적색의 발광체(R 발광체)(311), 녹색의 발광체(G 발광체)(312), 청색의 발광체(B 발광체)(313)를 갖는 광원(31), 조명부(32), 화상 표시부(33), 광 검출부(36), 파고 보정부(37) 및 기준 파고 기억부(38)를 구비하고 있다.
이하, 본 화상 표시 장치는, 예컨대 화소마다 조명 광의 투과율 또는 반사율을 제어하여 표시 화상을 생성하는 백라이트 방식의 액정 디스플레이 등에 적용하는 경우 에 대하여 설명한다.
화상 신호 분석부(34)는, 입력되는 화상 신호 VA에 포함되는 각 색 화상 데이터 VAr, VAg, VAb를 분석함으로써, 색 화상 데이터마다 대응하는 발광체(311, 312, 313)마다의 발광 기간을 결정하고, 이 발광 기간을 나타내는 발광체마다의 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb로 구성되는 발광 기간 제어 신호 TM을 광원 제어부(35)에 출력한다.
또한, 각 발광체(311, 312, 313)의 발광 기간에 관련지어 각 색 화상 데이터를 보정하고, 이 보정한 각 색 표시 화상 데이터 VCr, VCg, VCb로 구성되는 표시 화상 신호 VC를 화상 표시부(33)에 출력한다.
광원 제어부(35)는, 화상 신호 분석부(34)로부터 출력되는 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb에 근거하여 각 발광체(311, 312, 313)를 발광시키기 위한 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 생성하고, 각 발광체(311, 312, 313)에 출력함과 아울러, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib로서 기억한다. 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값은, 각 발광체(311, 312, 313)가 소정의 발광 강도로 발광하도록, 파고 보정부(37)로부터 출력되는 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib와, 광원 제어부(35) 내부에 기억한 앞의 프레임의 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib로부터 결정된다.
또한, 광원 제어부(35)는, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db에 동기하여 각 발광체(311, 312, 313)의 발광을 검출하는 기간을 나타내는 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb를 광 검출부(36)에 대하여 출력한다.
도 8(a)~도 8(c)는 광원 제어부(35)로부터 각 발광체(311, 312, 313)에 공급되는 1프레임 기간 Tf에서의 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb의 일례를 나타내는 파형도이다. 도 8(a)는 발광체(311)에 공급되는 발광 구동 신호 Dr의 파형을 나타내고, 도 8(b)는 발광체(312)에 공급되는 발광 구동 신호 Dg의 파형을 나타내고, 도 8(c)는 발광체(313)에 공급되는 발광 구동 신호 Db의 파형을 나타내고 있다.
도 8(a)~도 8(c)에 있어서, 1프레임 기간 Tf의 최초의 3분의 1의 기간을 발광체(311)의 발광 기간을 나타내는 필드 기간 TLr로 하고, 1프레임 기간 Tf의 중앙의 3분의 1의 기간을 발광체(312)의 발광 기간을 나타내는 필드 기간 TLg로 하고, 1프레임 기간 Tf의 최후의 3분의 1의 기간을 발광체(313)의 발광 기간을 나타내는 필드 기간 TLb로 하고 있다. 각 필드 기간 중에 존재하는 발광 펄스는, 각 발광체(311, 312, 313)의 1프레임 기간 Tf에서의 발광 기간 Tr, Tg, Tb를 나타내고 있다. 각 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 온 기간, 즉 발광 기간 Tr, Tg, Tb는 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상의 길이(시간폭)로 되어 있다. 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb는, 후술하는 광 검출부(36)가, 각 발광체(311, 312, 313)로부터 출력된 광의 발광 강도를 검출함에 있어서, 회로 노이즈 등의 외란의 영향이 실용상 문제없는 값이 되는 범위 내의 최소의 발광 기간 또는 여유를 고려하여 그것보다 약간 긴 발광 기간이 되도록 정해진다. 발광체(311, 312, 313)의 발광 특성은 발광체(311, 312, 313)의 종류에 따라 다르기 때문에, 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb는 발광체(311, 312, 313)의 종류(색)마다 설정할 수 있도록 하고 있다. 그 때문에, 각 발광체(311, 312, 313)의 발광 기간 Tr, Tg, Tb를 이 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상의 기간으로 하는 것에 의해, 광 검출부(36)에 의해 검출되는 발광 강도가 불충분하게 되지 않고 정확하게 발광 강도를 검출할 수 있다.
광원(31)은, 적색의 광을 발광하는 발광체(311), 녹색의 광을 발광하는 발광체(312) 및 청색의 광을 발광하는 발광체(313)를 갖고 있다. 각 발광체(311, 312, 313)는, 광원 제어부(35)로부터 출력된 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db에 의해 발광한다.
각 발광체(311, 312, 313)로서는, 적색, 녹색, 청색의 광을 발광하는 반도체 레이저 또는 LED(Light Emitting Diode)를 이용할 수 있다. 또, 여기서는 발광체(311, 312, 313)는 화상 데이터를 생성할 때에 전제로 하는 기본 색마다 합계 3개 마련하고 있지만, 광원(1)이 모든 기본색을 발광하는 한 별도의 구성을 취할 수도 있다. 예컨대, 청색의 광을 발광하는 발광체를 2개(서로 색조가 다른 2종류의 청색의 광을 발하는 2개의 발광체) 마련하도록 하더라도 좋다.
조명부(32)는, 각 발광체(311, 312, 313)로부터 출사된 광이 입사되는 도광판과, 이 도광판으로부터 출사된 광을 확산하는 확산판을 포함하여 구성되고, 각 발광체(311, 312, 313)로부터 출사된 광을 화상 표시부(33)에 조사한다.
화상 표시부(33)는, 화상 신호 분석부(34)로부터 출력되는 표시 화상 신호 VC에 근거하여 화소마다, 입사한 광을 투과시키는 투과부 또는 반사시키는 반사부를 제어하여 표시 화상을 생성한다. 「투과부」 및 「반사부」는 모두 「변조부」의 일종이다. 화상 표시부(33)로서는, 투과형 또는 반사형 액정 표시 패널 등의 광 변조 디바이스를 이용할 수 있다. 이하에서는, 투과형 광 변조 디바이스를 예로서 설명한다. 광 검출부(36)는, 광원 제어부(35)로부터 출력되는 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb에 동기하여 발광체(311, 312, 313)가 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 중에 발생한 광의 강도의 시간 적분값을 검출하고, 이에 의해, 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb의 파고값의 평균인 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 발광체마다 구하여, 파고 보정부(37)에 출력한다. 또, 도 8(a)~도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 광 검출부(36)의 광을 검출하는 기간이 각 발광체에서 각각 겹치지 않도록 하면, 광 검출 센서를 발광체마다 복수 설치할 필요가 없다. 그 때문에, 이러한 경우에는, 발광체(311, 312, 313)의 광을 검출 가능한 위치에 센서를 1개 설치하는 것에 의해 각 발광체의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 검출한다.
파고 보정부(37)는, 광 검출부(36)로부터 출력되는 각 발광체의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1로부터, 기준 파고 기억부(38)로부터 출력되는 각 발광체의 기준 파고값 tIr, tIg, tIb를 뺀 파고값의 차분 Ier, Ieg, Ieb를 구한다.
파고 보정부(37)에 있어서의 차분값의 연산은 하기의 식으로 표시되는 것과 같이, 색마다의 연산이다.
Figure pct00003
파고 보정부(37)는, 그 파고값의 차분 Ier, Ieg, Ieb를, 발광체를 구동시키는 전류량의 크기를 나타내는 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib로 변환하여 광원 제어부(35)에 출력한다. 이 변환은 발광체를 발광시키는 발광 구동 신호와 광 검출부(36)에 의해 검출되는 발광 파고값의 관계를 미리 구하여 두고, 연산에 의해 파고 보정값(파고 보정 신호의 값)을 구하는 것에 의해 행해진다.
또, 상기한 바와 같이 일단 파고값의 차분 Ier, Ieg, Ieb를 산출한 후 상기 변환을 행하는 대신에, 기준 발광치와 평균 발광 파고값의 차분에 대응하는 파고 보정값을 미리 테이블화하여 두고, 이것을 판독하는 것으로 하더라도 좋다.
또한, 기준 파고 기억부(38)는, 각 발광체를 소정의 발광 강도로 발광시키기 위해, 광원 제어부(35)에 있어서 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 기준이 되는 파고값을 기준 구동 파고값 sIR, sIG, sIB로서 기억하고 있다. 기준 구동 파고값으로서는, 예컨대 화상 표시 장치의 제조시에 있어서 기준 파고값을 발광하도록 또한 적정한 색 밸런스가 되도록 조정을 행한 직후의 각 발광체로 입력되는 제어 신호(구동 신호)의 파고값을 기억하여 이용한다.
다음으로, 화상 신호 분석부(34)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 9는 화상 신호 분석부(34)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9에 있어서, 화상 신호 분석부(34)는, 입력된 화상 신호를 이용하여 발광 기간을 결정하고, 이 발광 기간을 나타내는 발광 기간 제어 신호 TM(TMr, TMg, TMb)을 출력하는 발광 기간 생성부(341)와, 이 발광 기간 제어 신호 TM(TMr, TMg, TMb)을 이용하여, 입력된 화상 신호 VA를 보정하고, 표시 화상 신호 VC(VCr, VCg, VCb)로서 출력하는 화상 데이터 보정부(342)를 구비하고 있다. 발광 기간 생성부(341)에서 생성된 발광 기간 제어 신호 TM(TMr, TMg, TMb)은 광원 제어부(35)에 출력되고, 화상 데이터 보정부(342)에서 생성된 표시 화상 신호 VC(VCr, VCg, VCb)는 화상 표시부(33)에 출력된다.
또, 도 9에 나타내는 각 블록은, 각각 3개의 색의 신호 내지 데이터에 대하여 병렬적으로 별개의 처리를 행하는 것이며, 예컨대 같은 구성을 갖고, 각각 따로따로의 색의 신호 내지 데이터에 대한 처리를 행하는 3개의 유닛으로 이루어진다. 이하에 설명하는 도 10, 도 13의 블록도 같다.
발광 기간 생성부(341)는, 최대값 검출부(3411), 발광 기간 변환부(3412) 및 제어 신호 생성부(3413)를 구비하고 있다.
이하에 설명하는 바와 같이, 발광 기간 생성부(341)는, 각 프레임에 있어서의 각 색 화상 데이터의 최대값을 검출한 후, 화상 표시부(33)가 조사된 광을 1 이하의 소정의 투과율로 투과시키는 경우에, 그 최대값의 화상 데이터에 대응하는 표시 광량(표시 광 강도의, 각 프레임 기간 중의 시간 적분값)으로 표시할 수 있도록 각 발광체가 적절한 발광 기간을 설정한다. 즉, 발광 기간이 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상이고, 투과율이 1인 경우에, 표시 광량이 화상 데이터의 최대값에 대응하는 것이 되고, 한편, 발광 기간이 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 미만이고, 투과율이 1보다 작은 경우에, 표시 광량이 화상 데이터의 최대값에 대응하는 것이 되도록, 발광 기간을 설정한다.
최대값 검출부(3411)는, 각 프레임의 화상 신호에 포함되는 각 색 화상 데이터로부터 해당 프레임 내에서의 각 화소의 데이터값의 최대값 VAmr, VAmg, VAmb를 검출하여, 발광 기간 변환부(3412)에 출력한다. 또, 최대값은, 엄밀한 의미에서의 최대값뿐만 아니라, 최대로부터 소정번째(예컨대, 10번째)로 큰 값이나, 최대로부터 소정번째의 값까지의 평균값 등이라도 좋다. 이들의 값을 「최대값에 준하는 값」이라고 말하는 경우도 있지만, 간단히 「최대값」이라고 부르는 경우도 있다.
발광 기간 변환부(3412)는 각 색 화상 데이터의 최대값을 각각 발광 기간(발광 기간 계산값 혹은 제 1 발광 기간) Tdr, Tdg, Tdb로 변환한다. 이러한 변환으로 얻어지는 발광 기간(제 1 발광 기간) Tdr, Tdg, Tdb는 화상 표시부(33)에 있어서의 투과율을 1로 한 경우에, 각 색 화상 데이터의 최대값에 대응하는 광량(표시 광 강도의 시간 적분값)을 출력하기 위해 필요한 각 색의 발광 기간이며(즉, 투과율이 1인 경우에, 표시 광량이 각 색 화상 데이터의 최대값에 대응하는 것이 되는 발광 기간이며), 이 변환은, 각 색 화상 데이터의 값에 대응한 발광 기간을 미리 룩업테이블에 기억시켜 두고, 이것을 판독하는 것에 의해 행한다. 발광 기간 변환부(3412)는, 얻어진 각 색의 제 1 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb를, 제어 신호 생성부(3413)에 출력한다.
제어 신호 생성부(3413)는, 내부에 소정의 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb를 유지하고 있고, 각 색 화상 데이터의 제 1 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb와 상기 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb를 비교하여, 해당 제 1 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb가 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상인 색 화상 데이터에 대해서는 상기 제 1 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb를 발광 기간의 설정값 혹은 제 2 발광 기간 Tr, Tg, Tb로서, 그 발광 기간의 설정값 Tr, Tg, Tb를 나타내는 신호를 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb로서 출력한다.
한편, 제 1 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb가 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb보다 짧은 색 화상 데이터에 대해서는 상기 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb를 발광 기간의 설정값 Tr, Tg, Tb로 하고, 그 발광 기간 Tr, Tg, Tb를 나타내는 신호를 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb로서 출력한다. 이와 같이, 발광 기간 변환부(3412)에서 계산된 제 1 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb가 소정의 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 미만인 경우에는, 계산된 제 1 발광 기간 대신에 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb가 발광 기간 Tr, Tg, Tb로서 설정된다. 즉, 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb는, 발광 기간 Tr, Tg, Tb의 최소 시간이 된다.
또, 발광 기간의 설정값 Tr, Tg, Tb가, 발광체의 발광 기간을 정하는 것이기 때문에, 이들을 간단히 「발광 기간」이라고 하는 경우가 있다.
화상 데이터 보정부(342)는, 계수 계산부(3421), 표시 광 강도 변환부(3422), 계수 승산부(3423) 및 화상 데이터 변환부(3424)를 구비하고 있다.
계수 계산부(3421)에는, 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb가 입력되고, 이 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb로 나타내어지는 각 색의 발광 기간 Tr, Tg, Tb에 근거하여 각 색 화상 데이터의 승산 계수 Jr, Jg, Jb를 계산한다. 이 승산 계수 Jr, Jg, Jb는, 발광 기간을 변화시키더라도, 색 화상 데이터로 나타내어진 광량으로 표시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 자세하게는 후술하지만, 발광 기간이 짧은 경우에는 승산 계수 Jr, Jg, Jb가 커지고, 긴 경우에는 작아진다. 이 계산은, 각 색의 발광 기간에 대응하는 승산 계수 Jr, Jg, Jb를 미리 룩업테이블에 기억시켜 두고, 이것을 판독하는 것에 의해 계산한다.
표시 광 강도 변환부(3422)는, 화상 신호에 포함되는 각 색 화상 데이터, 즉 각 화소의 화소값 VAr, VAg, VAb를 각각 표시 광 강도 Pr, Pg, Pb로 변환한다. 이 변환은, 각 색 화상 데이터의 값에 대응하는 표시 광 강도를 미리 룩업테이블에 기억시켜 두고, 이것을 판독하는 것에 의해 변환한다. 표시 광 강도 변환부(3422)는, 얻어진 각 표시 광 강도 Pr, Pg, Pb를, 계수 승산부(3423)에 출력한다.
계수 승산부(3423)는, 각 표시 광 강도에, 각각 대응하는 상기 승산 계수 Jr, Jg, Jb를 승산하여, 각 투과율 Kr, Kg, Kb를 계산한다. 이 투과율은 발광 기간을 발광 기간 제어 신호 Tr, Tg, Tb로 한 경우에, 표시 광 강도를 출력하기 위해 필요한 각 색 화상 데이터의 투과율이다. 그리고, 각 색 화상 데이터의 투과율 Kr, Kg, Kb를 화상 데이터 변환부(3424)에 출력한다.
화상 데이터 변환부(3424)는, 각 투과율 Kr, Kg, Kb를 각 표시 화상 데이터 VCr, VCg, VCb로 변환한다. 이 변환은, 투과율 Kr, Kg, Kb에 대응하는 표시 화상 데이터 VCr, VCg, VCb를 미리 룩업테이블에 기억시켜 두고, 이것을 판독하는 것에 의해 행할 수 있다. 그리고, 변환 후의 각 표시 화상 데이터 VCr, VCg, VCb로 이루어지는 표시 화상 신호 VC를 화상 표시부(33)에 출력한다.
다음으로, 광원 제어부(35)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 10은 광원 제어부(35)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10에 있어서, 광원 제어부(35)는, 보정 신호 연산부(351), 발광 구동 신호 생성부(352) 및 광 검출 기간 신호 생성부(353)를 구비하고 있다.
보정 신호 연산부(351)는, 앞의 프레임의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib로서 내부에 기억하고 있고, 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib에 대하여, 파고 보정부(37)로부터 입력되는 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib를 감산함으로써, 각 발광체가 소망하는 발광 강도로 발광하도록, 각 발광체에 입력하는 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 구한다.
또한, 보정 신호 연산부(351)에서는, 최초의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 작성(화상 표시 장치의 전원을 넣은 직후 등)에 있어서는 기준 파고 기억부(38)로부터 입력되는 발광체마다의 기준 구동 파고값 sIr, sIg, sIb를 앞의 프레임의 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib 대신에 이용한다. 이 감산에 의해, 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib가 정일 때는, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값이 보다 작아지고, 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib가 부일 때는, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값이 보다 커진다.
이러한 처리에 의해, 광 검출부(36)에서 검출된 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1이 기준 파고값 tIr, tIg, tIb보다 크면 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값은 보다 낮은 값으로 보정되고, 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1보다 기준 파고값 tIr, tIg, tIb가 작으면 파고값은 보다 높은 값으로 보정된다.
이렇게 하여 보다 낮은 값 또는 보다 높은 값으로 변경된 파고값은, 그 후 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib가 0인 한 같은 값으로 유지된다.
또, 보정 신호 연산부(351)에 있어서의 발광 구동 신호의 파고값을 구하는 연산도, 색마다의 연산이다.
발광 구동 신호 생성부(352)는, 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb로 나타내어지는 각 발광체의 발광 기간 Tr, Tg, Tb의 동안의 파고값이, 보정 신호 연산부(351)에서 구한 각 발광체의 파고값이 되는 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를, 발광체마다 생성한다. 생성된 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db는, 발광 구동 신호 생성부(352)로부터 대응하는 발광체에 출력된다.
광 검출 기간 신호 생성부(353)는, 내부에 상기 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb의 길이를 나타내는 정보를 유지하고 있고, 입력된 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb를 이용하여, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db에 동기하고(예컨대 앞의 테두리가 일치하고) 상기 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb의 길이를 갖는 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb를 생성한다. 생성된 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb는, 광 검출부(36)에 출력된다.
다음으로, 도 9의 화상 데이터 보정부(342)의 계수 계산부(3421)에 있어서의 계수 Jr, Jg, Jb의 설정에 대하여 설명한다. 이하에서는, 발광체(311)를 예로 들어 설명하지만, 다른 발광체(312, 313)에 대해서도 같다.
도 11(a)~도 11(e)는 발광체(311)로부터 출사되는 조명 광의 발광 강도, 발광 기간 및 투과율과 화상 표시에 이용되는 조명 광의 광량(표시 광량) L의 관계를 나타낸 파형도이다. 도 11(a)는 소정의 파고값(H)을 갖는 광원 제어 신호 Dr에 의해 발광체(311)가 소정의 발광 기간(T) 발광했을 때의 광량을 나타내고 있고, 도 11(b)는 도 11(a)에 대하여 투과율을 반으로 한 경우를 나타내고 있고, 도 11(c)는 도 11(a)에 대하여 발광 기간을 반으로 한 경우를 나타내고 있다.
화상 표시부(33)로부터 출력되는 화상 표시 광의 광량(표시 광의 강도와 발광 시간의 곱, 보다 일반적으로는 표시 광 강도의 시간 적분값)(L)은, 발광 구동 신호 Dr의 파고값(H)과, 발광체(311)의 발광 기간(T)과, 화상 표시부(33)의 투과율(K)을 이용하여, 하기의 식 (4)와 같이 쓸 수 있다. 또, 설명을 간단하게 하기 위해, 발광체(311)는 입력된 발광 구동 신호 Dr의 파고값(H)과 같은 값의 강도의 광을 출사하는 것으로 하고, 또한 조명부(32)에 있어서 광이 감쇠하지 않는 것으로 하고 있다.
Figure pct00004
예컨대, 발광체(311)의 발광 기간(T)과 파고값(H)을 일정하다고 하면, 투과율(K)을 변화시키는 것에 의해 표시 화상의 계조를 표현할 수 있다. 투과율 최대(K=1)일 때, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이 L=HT가 되어, 화상 표시부(33)에 입사한 발광체(311)로부터의 조명 광의 모두를 화상 표시에 이용하여, 최대의 광량으로 화상 표시를 행하게 된다.
한편, K=0.5일 때, 화상 표시부(33)로부터 출력되는 화상 표시 광의 광량(L)은, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 식 (5)와 같이 된다.
Figure pct00005
이 경우, 화상 표시부(33)에 입사한 발광체(311)로부터의 조명 광의 반이 화상 표시에 이용되고, 나머지 반의 조명 광은 화상 표시에는 이용되지 않는다. 즉, 광원(31)이 발한 조명 광의 광량(H×T)의 반이 투과되고, 이 투과된 광의 광량으로 화상 표시를 행하게 되기 때문에, 모의적으로 도 11(b)의 사선 부분의 조명 광이 화상 표시에 이용된다고 생각할 수 있다. 이때, 나머지의 사선이 없는 부분이, 화상 표시에는 이용되지 않는 쓸모없는 광량이 되어 버린다. 이 화상 표시에 이용되지 않는 조명 광은, 미광 등의 콘트라스트 저하의 원인이 되기 때문에, 화상 표시에 필요한 양만큼 광원을 발광시키는 것이 바람직하다.
그래서, 쓸모없는 광량을 없애고, 상기 식 (5)의 상태와 같은 양의 화상 표시 광을 얻는 방법으로서, 도 11(c)와 같이, 투과율을 1로 하고 발광 기간을 반으로 하는 방법을 생각할 수 있다. 이 경우의 광량(L)을, 상기 식 (4)로 산출하면, 발광 기간을 T2=0.5T로 하고, 투과율을 최대(K=1)로 하기 때문에,
Figure pct00006
가 되어, 상기 K=0.5이고 발광 기간이 T일 때와 같은 양의 화상 표시 광을 얻을 수 있다.
그래서, 각 프레임 내의 화상 데이터의 최대값 VAmr에 근거하여 상기한 바와 같이 발광 기간을 정한다. 즉, 투과율이 1인 경우에 화상 데이터의 최대값 VAmr에 대응하는 표시 광량(Lm)이 얻어지는 발광 기간을, 발광 기간 산출값 Tdr로서 구하고, 그 발광 기간 산출값 Tdr이 고정 발광 기간(TFr) 이상일 때는, 발광 기간 산출값 Tdr을 발광 기간 설정값 Tr로 하고(도 11(d)), 발광 기간 산출값 Tdr이 고정 발광 기간 TFr 미만일 때는, 고정 발광 기간 TFr을 발광 기간 설정값 Tr로 정한다(도 11(e)).
그리고, 각 화소에 대해서는, 계수 계산부(3421)에서는, 발광 기간이 발광 기간 설정값 Tr인 경우에, 각 화소의 표시 광 강도 Pr(x, y)를 출력하기 위해 필요한 투과율 Kr(x, y)를 산출하기 위한 계수인 승산 계수 Jr을 정한다. 즉,
Figure pct00007
에 의해 승산 계수 Jr을 구한다. 여기서 α는 기준 구동 파고값에 근거한 상수이다.
이 승산 계수 Jr을 표시 광 강도 Pr(x, y)에 승산하는 것에 의해 발광 기간 설정값 Tr에 근거한 투과율 Kr(x, y)를 산출할 수 있다.
Figure pct00008
발광 기간 설정값 Tr이 짧아진 만큼, 투과율 Kr이 커지도록 설정된다.
이와 같이 쓸모없는 발광을 없애도록 발광 기간을 짧게 하고, 액정 표시 패널의 투과율을 발광 기간이 짧아진 부분을 보충하도록 크게 함으로써, 광원이 발한 광량을 낭비 없이 영상 표시에 이용할 수 있다. 구체적으로는, 발광 기간이 짧아진 만큼, 화상 데이터 보정부(342)의 계수 승산부(3423)에서 화상 신호에 승산하는 계수 Jr이 커지도록, 계수 계산부(3421)에서 설정하는 승산 계수 Jr을 크게 함으로써, 계수 승산부(3423)로부터 출력되는, 표시 광 강도를 나타내는 값이 커지고, 이에 의해, 화상 표시부(33)에 있어서의 투과율을 크게 할 수 있다.
이상과 같이, 입력되는 화상 데이터의 크기에 따라 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상이 되도록 발광 기간을 변화시킴으로써, 화상 표시에 필요한 양만큼 광원을 발광시키고, 쓸모없는 발광을 없앨 수 있기 때문에, 미광에 의한 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다.
본 실시의 형태에 따른 화상 표시 장치에서는, 광 검출부(36)에 의해 발광체(311, 312, 313)로부터 출사되는 조명 광의 광량을 검출하고, 검출한 광량의 크기를 나타내는 파고값의 평균값이 기준 파고 기억부(38)로부터 출력되는 기준 파고값 tIr, tIg, tIb와 일치하도록, 각 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값을 보정하고 있다. 그 때문에, 반도체 레이저나 LED를 일정한 주기로 발광시킨 경우에, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 파고값이 일정하더라도, 개개의 발광체가 갖는 특성이나 발광 기간에 따라 파고값이 변화하는 것에 의해 조명 광의 색 밸런스가 변화하여 표시되는 영상에 변색이나 착색이 생긴다고 하는 문제를 막을 수 있다.
또한, 발광 기간 변환부(3412)에 있어서, 화상 표시부(33)에 있어서의 투과율을 1 이하의 소정값으로 한 경우에 각 색 화상 데이터의 최대값에 대응하는 광량을 출력하기 위해 필요한 각 발광체의 발광 기간을 계산하고, 이 발광 기간에 근거하여 각 발광체를 발광시키고 있다. 즉, 각 발광체의 발광 기간은 입력되는 화상 데이터에 따라 영상 표시에 불필요한 기간에 대해서는 발광시키지 않도록 제어되고 있기 때문에, 입력된 화상이 밝은(화상 신호의 최대값이 큰) 때는 발광체의 발광 기간은 길게, 화상이 어두운(화상 신호의 최대값이 작은) 때는 짧게 된다. 이와 같이 각 발광체에 화상에 따라 발광하지 않는 소등 기간을 마련함으로써, 상시 점등하고 있는 것과 비교하면 미광을 줄일 수 있고 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 발광 기간이 짧아지는 경우에도, 각 발광체를 항상 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상의 발광 기간에 발광시키고, 이 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb에서의 광량을 검출하도록 했기 때문에, 광량을 정밀하게 검출하고, 제어할 수 있어, 발광 기간을 변화시키더라도 영상의 색 밸런스를 일정하게 조정하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 안정한 고화질의 화상을 표시할 수 있다.
또, 상술한 것에서는, 광 검출부(36)는, 발광체(311, 312, 313)의 광을 검출 가능한 위치에 배치된 1개의 센서로 구성하는 것으로 했지만, 발광체마다 센서를 마련하고, 각 센서에 의해 광량을 검출하도록 하더라도 좋다.
(실시의 형태 5)
도 12는 본 발명의 실시의 형태 5의 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
실시의 형태 4의 화상 표시 장치에 있어서는, 각 발광체의 발광 기간을 1프레임 기간의 1/3 기간씩에 할당하고, 시분할로, 즉 복수의 색의 발광체의 발광 기간이 겹치지 않도록, 발광하도록 했지만, 실시의 형태 5의 화상 표시 장치에서는 각 발광체의 발광 기간을 각각 1프레임 기간 내에서 결정하도록 한다. 본 실시의 형태 5에 따른 화상 표시 장치는, 화상 신호 분석부(34A), 광원 제어부(35), 발광체(311, 312, 313)를 갖는 광원(31), 조명부(32A), 화상 표시부(33A), 광 검출부(36A), 파고 보정부(37) 및 기준 파고 기억부(38)를 구비하고 있다. 또, 실시의 형태 4의 도 7에 있어서의 그것과 동일한 번호를 붙인 것은, 동일한 구성이며 상세한 설명을 생략한다.
도 13은 실시의 형태 5에 따른 화상 신호 분석부(34A)의 내부 구조를 나타내는 블록도이다. 도 13에 있어서, 화상 신호 분석부(34A)는, 발광 기간 생성부(341A) 및 화상 데이터 보정부(342)를 구비하고 있다. 도 13에 있어서, 도 9와 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
발광 기간 변환부(3412A)는 최대값 검출부(3411)에서 출력된 각 색 화상 데이터의 최대값 VAmr, VAmg, VAmb를 각각 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb로 변환한다. 이 발광 기간은 화상 표시부(33)에 있어서의 투과율을 1로 한 경우에, 각 색 화상 데이터의 최대값에 대응하는 광량을 출력하기 위해 필요한 각 색의 발광 기간이며, 이 변환은, 각 색 화상 데이터의 값에 대응한 발광 기간을 미리 룩업테이블에 기억시켜 두고, 이것을 판독하는 것에 의해 행한다. 실시의 형태 4의 발광 기간 변환부(3412)에서는, 1/3프레임 기간 내에서 화상 데이터에 따른 발광 기간을 각 발광체에 대하여 기억하고 있었지만, 본 실시의 형태의 발광 기간 변환부(3412A)에서는 1프레임 기간 내에서 화상 데이터에 따른 발광 기간을 각 발광체에 대하여 기억하고 있다. 다시 말해, 발광 기간 변환부(3412A)가 기억하는 발광 기간의 최대값은 각 발광체에 있어서 1프레임 기간이다.
발광 기간 변환부(3412A)에서 변환된 발광 기간 Tdr, Tdg, Tdb를 이용하여, 실시의 형태 4와 같은 동작에 의해, 발광 기간을 결정하고 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb를 생성함과 아울러, 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb에 근거하여 각 화상 데이터를 보정하여 표시 화상 신호 VC(VCr, VCg, VCb)를 생성한다.
도 14(a)~도 14(c)는 광원 제어부(35)가 화상 신호 분석부(34A)로부터 출력되는 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb에 근거하여 출력한 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 일례를 나타내는 파형도이다. 도 14(a)~도 14(c)에 있어서, 도 8(a)~도 8(c)와 동일 또는 대응하는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 도 14(a)~도 14(c)에 있어서는, 각 발광체의 발광 기간 Tr, Tg, Tb는 프레임 기간 Tf의 범위 내에서 각각 발광 기간이 제어되고 있고, 입력되는 화상 데이터에 따라 각 발광체의 발광 기간이 변화한다. 각 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 온 기간, 즉 발광 기간 Tr, Tg, Tb는, 프레임 기간 Tf의 범위 내에서, 서로 겹치는 것을 방해하지 않고 설정된다. 도시한 예에서는, 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db의 온 기간은 그 개시 시점이 일치하고 있다. 또한, 발광 기간 Tr, Tg, Tb는, 실시의 형태 4와 같이 최소의 발광 기간인 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 이상의 길이(시간폭)가 되도록 설정된다. 또, 본 실시의 형태에 있어서의 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb는, 실시의 형태 4에 있어서의 그것과 같은 것이다.
이상과 같이 각 발광체가 동시에 발광한 경우, 각 발광체의 최소 발광 기간인 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb는 도 14(a)~도 14(c)와 같이 동시에 출현한다. 그 때문에 광 검출부(36A)는, 발광체(311, 312, 313)의 광을 각각 검출 가능한 위치에 발광체마다 센서를 마련하여, 각 센서(36Ar, 36Ag, 36Ab)에 의해 광량을 검출한다.
광 검출부(36A)는, 광원 제어부(35)로부터 출력되는 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb에 동기한 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb에 근거하여 발광체(311, 312, 313)가 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 내에 발광한 광의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 구하여, 파고 보정부(37)에 출력한다.
파고 보정부(37)는, 광 검출부(36A)(센서 36Ar, 36Ag, 36Ab)로부터 출력되는 각 발광체의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1과 기준 파고 기억부(38)로부터 출력되는 각 발광체의 기준 파고값 tIr, tIg, tIb를 이용하여, 실시의 형태 4와 같은 동작에 의해 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib를 광원 제어부(35)에 출력한다. 또한, 기준 파고 기억부(38)는, 기준이 되는 파고값을 기준 구동 파고값 sIr, sIg, sIb로서 기억하고 있고, 광원 제어부(35)는 앞의 프레임의 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib, 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib, 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb를 이용하여 각 발광체의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 생성함과 아울러, 각 발광체의 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb를 나타내는 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb를 생성한다.
조명부(32A)는, 각 발광체로부터 출사된 광이 입사되는 도광판과, 이 도광판으로부터 출사된 광을 확산시키는 확산판을 포함하여 구성되고, 각 발광체(311, 312, 313)로부터 출사된 광의 강도를 균일하게 하여 화상 표시부(33A)에 조사한다.
화상 표시부(33A)는, 화상 신호 분석부(34A)로부터 출력되는 표시 화상 데이터에 근거하여 대응하는 화소의 대응하는 색의 투과율 또는 반사율을 변화시킴으로써, 광원으로부터의 조명 광의 강도를 변조하여 화상을 표시한다. 화상 표시부(33A)는 예컨대 컬러 액정 패널이며, 각 화소는 각 발광체에 대응하는 색만을 투과시키는 컬러 필터를 구비한 부화소에 의해 구성되어, 각 색의 투과율을 개별적으로 제어한다. 이상이 본 실시의 형태에 있어서의 화상 표시 장치의 동작이다. 본 실시의 형태의 화상 표시 장치에 있어서도, 상기 실시의 형태 4에 있어서의 그것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(실시의 형태 6)
도 15는 본 발명의 실시의 형태 6의 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 실시의 형태 6의 화상 표시 장치에서는 광 변조부를 발광체(311, 312, 313)마다 구비하도록 한다. 실시의 형태 6에 따른 화상 표시 장치는, 화상 신호 분석부(34A), 광원 제어부(35), 발광체(311, 312, 313)를 갖는 광원(31), R 조명부(321), G 조명부(322), B 조명부(323), R 변조부(391), G 변조부(392), B 변조부(393), 컬러 화상 합성부(40), 광 검출부(36A), 파고 보정부(37) 및 기준 파고 기억부(38)를 구비하고 있다. 또, 실시의 형태 5의 도 12에 있어서의 그것과 동일한 번호를 붙인 것은, 동일의 구성이며 상세한 설명을 생략한다.
화상 신호 분석부(34A)에서는 화상 데이터에 근거하여 각 발광체의 발광 기간을 결정하고, 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb를 생성함과 아울러, 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb에 근거하여 각 화상 데이터를 보정하여 표시 화상 신호 VC를 생성한다. 광원 제어부(35)는 발광 기간 제어 신호 TMr, TMg, TMb, 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib, 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib에 근거하여 각 발광체의 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db를 생성함과 아울러, 각 발광체의 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb를 나타내는 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb를 생성한다. 각 발광체는 발광 구동 신호 Dr, Dg, Db에 근거하여 광을 발하고, 광 검출부(36A)는, 광 검출 기간 신호 LDr, LDg, LDb에 근거하여 각 발광체가 고정 발광 기간 TFr, TFg, TFb 내에 발광한 광의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1을 구한다. 파고 보정부(37)는, 광 검출부(36A)로부터 출력되는 각 발광체의 평균 발광 파고값 Ir1, Ig1, Ib1과 기준 파고 기억부(38)에 기억된 제어 목표가 되는 파고값인 각 발광체의 기준 파고값 tIr, tIg, tIb를 이용하여 파고 보정 신호 e_Ir, e_Ig, e_Ib를 광원 제어부(35)에 출력한다. 이상의 동작은, 상기 실시의 형태 5에 있어서의 그것과 같다.
R 발광체(311), G 발광체(312), B 발광체(313)로부터의 광은, 각각 R 조명부(321), G 조명부(322), B 조명부(323)를 통해 R 변조부(391), G 변조부(392), B 변조부(393)에 유도된다.
변조부(391, 392, 393)에는 화상 신호 분석부(34A)에서 생성되는 각 색의 표시 화상 신호 VC가 입력된다. 변조부(391, 392, 393)에서는, 대응하는 표시 화상 신호 VC에 따라 대응하는 화소의 투과율 또는 반사율을 변화시킴으로써, 각 발광체로부터 출사되어 각 조명부를 통해 공급되는 광을 변조한다. 각 변조부는 상기 실시의 형태 4와 같은 것으로 구성할 수 있다. 컬러 화상 합성부(40)는, 변조부(391, 392, 393)에서 변조된 광을 합성하여, 컬러 화상을 생성한다.
본 실시의 형태에서는, 변조부(391~393) 및 컬러 화상 합성부(40)에 의해, 화상 표시부가 구성되어 있다.
이상이 본 실시의 형태에 있어서의 화상 표시 장치의 동작이다. 본 실시의 형태의 화상 표시 장치에 있어서는, 각 광원의 발광 기간이 1프레임 기간 내에서 결정되고, 또한 각 광원으로부터 발생한 광을 대응하는 광 변조부(391, 392, 393)를 지난 뒤에 합성하는 것에 의해, 상기 실시의 형태 1~5보다 밝은 화상을 표현할 수 있다.
또, 실시의 형태 4에 있어서는, 평균 발광 파고값과 기준 파고값의 차이에 근거하여 생성된 파고 보정 신호를 앞의 프레임의 파고값인 구동 파고값 o_Ir, o_Ig, o_Ib에 가산 또는 감산함으로써, 발광 구동 신호의 파고값을 구하고 있지만, 대신에, 실시의 형태 1에 대하여 말한 바와 같이, 평균 발광 파고값과 기준 파고값의 비에 근거하는 보정값을, 그때까지 이용하고 있었던 발광 구동 신호의 파고값에 가산 또는 감산함으로써, 새로운 발광 구동 신호의 파고값을 구하는 것으로 하더라도 좋다.
실시의 형태 5 및 6에 대해서도 같다.
1 : 광원
2 : 조명부
3 : 화상 표시부
4 : 화상 신호 분석부
5 : 광원 제어부
6 : 광 검출부
7 : 파고 보정부
8 : 기준 파고 기억부
10r : R 발광체의 발광 기간
10g : G 발광체의 발광 기간
10b : B 발광체의 발광 기간
11r, 21r : R 발광체의 고정 발광 기간
11g, 21g : G 발광체의 고정 발광 기간
11b, 21b : B 발광체의 고정 발광 기간
12r, 22r : R 발광체의 가변 발광 기간
12g, 22g : G 발광체의 가변 발광 기간
12b, 22b : B 발광체의 가변 발광 기간
31 : 광원
311 : R 발광체
312 : G 발광체
313 : B 발광체
32, 32A : 조명부
321R : 조명부
322G : 조명부
323B : 조명부
33, 33A : 화상 표시부
34, 34A : 화상 신호 분석부
341, 341A : 발광 기간 생성부
3411 : 최대값 검출부
3412, 3412A : 발광 기간 변환부
3413 : 제어 신호 생성부
342 : 화상 데이터 보정부
3421 : 계수 계산부
3422 : 표시 광 강도 변환부
3423 : 계수 승산부
3424 : 화상 데이터 변환부
35 : 광원 제어부
351 : 보정 신호 연산부
352 : 발광 구동 신호 생성부
353 : 광 검출 기간 신호 생성부
36, 36A : 광 검출부
36Ar, 36Ag, 36Ab : 센서
37 : 파고 보정부
38 : 기준 파고 기억부
391 : R 변조부
392 : G 변조부
393 : B 변조부
40 : 컬러 화상 합성부
Dr : R 발광체의 발광 구동 신호
Dg : G 발광체의 발광 구동 신호,
Db : B 발광체의 발광 구동 신호
Tr : R 발광체의 발광 기간
Tg : G 발광체의 발광 기간
Tb : B 발광체의 발광 기간
TFr : R 발광체의 고정 발광 기간
TFg : G 발광체의 고정 발광 기간
TFb : B 발광체의 고정 발광 기간

Claims (9)

  1. 복수의 색의 발광체로 구성되고, 발광체마다 발광 기간의 제어가 가능한 광원과,
    입력 화상에 포함되는 복수의 색 화상 데이터를 분석하여 상기 발광체마다 발광의 타이밍을 결정하는 화상 신호 분석부와,
    상기 발광체마다의 발광 타이밍에 근거하여 발광 구동 신호를 생성하고, 상기 광원의 발광 기간을 제어하는 광원 제어부와,
    상기 복수의 색의 발광체로부터 출사된 광을 대략 균일한 조명 광으로 형성하는 조명 광학계와,
    상기 복수의 색의 조명 광을 화소마다 변조하여 표시 화상을 형성하는 화상 표시부와,
    상기 광원으로부터 출사된 광을 발광체마다 검출하고, 발광체마다의 평균 발광 파고값을 출력하는 광 검출부와,
    상기 발광체마다의 발광 파고값의 기준값을 기준 파고값으로서 기억하는 기준 파고 기억부와,
    상기 발광체마다 상기 평균 발광 파고값을 상기 기준 파고값에 일치시키기 위한 보정값을 생성하는 파고 보정부
    를 구비하고,
    상기 광원 제어부는, 상기 화상 데이터의 값에 관계없이, 적어도 소정의 발광폭의 고정 발광 기간을 갖는 발광 구동 신호를 생성하고,
    상기 광 검출부는, 상기 고정 발광 기간에 출사된 광을 검출하여 평균 발광 파고값을 출력하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 제어부는, 상기 보정값에 근거하여 상기 발광체마다 발광 구동 신호의 파고값을 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화상 표시부는, 상기 화소의 수에 대응한 미소 미러를 구비한 반사형 화상 표시 소자에 의해 조명 광을 변조하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상 신호 분석부는, 각 프레임 기간 내에, 한 화면분의 전체 화소에 대하여 영상 표시에 관계되지 않는 기간에 대해서는 발광시키지 않는 소등 기간을 마련하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 제어부는, 상기 복수의 색의 발광체의 발광 기간이 서로 겹치지 않는 구동 신호를 작성하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상 신호 분석부는 또한, 발광체의 발광 기간을 상기 화상 데이터의 각각의 색의 비율에 따라 할당하는 것에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화상 신호 분석부는,
    각 프레임의 상기 화상 데이터에 포함되는 복수의 색 화상 데이터의 각각의 최대값으로부터, 상기 색 화상 데이터에 대응하는 상기 발광체의 발광 기간을 구하여, 상기 발광 기간이 상기 고정 발광 기간보다 짧은 경우에, 상기 고정 발광 기간을 발광 기간으로 하도록 발광의 타이밍을 결정하고, 결정한 타이밍을 나타내는 발광 기간 제어 신호를 생성하는 발광 기간 생성부와,
    각 화소의 상기 색 화상 데이터를, 대응하는 상기 발광체의 발광 기간에 따라 변환하여, 표시 화상 신호를 생성하는 화상 데이터 보정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상 표시부는,
    상기 발광체마다 마련되고, 상기 광원으로부터 조사되는 광을 변조하는 복수의 광 변조부와,
    상기 복수의 광 변조부에서 변조된 광을 합성하는 합성부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 7 항, 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상 표시부는, 투과형 광 변조 디바이스에 의해 조명 광을 변조하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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