JP2012173466A

JP2012173466A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2012173466A
Application number: JP2011034483A
Authority: JP
Inventors: Zenichiro Hara; 善一郎原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】ＬＥＤなどの表示素子を多数配列して構成された画像表示装置は、解像度が高くなるにつれて画素ピッチが短縮し、画素を高密度で配列する必要があるが、ＬＥＤの単位面積当りの個数が増えて、コストが高くなる。屋内を中心に視距離が近い用途で使用される１素子内にＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を使用する表示装置では、LED配列の高
密度化によるコスト上昇が顕著である。
【解決手段】発光素子からなる画素を格子状に配列して構成した表示部を有する画像表示装置において、２×２の４画素からなる基本格子（正方格子）１の４画素の内、少なくとも１つの画素にＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子２ｂを割り当て、残りの画素に単色の発光素子２ａを割り当てたパターンの基本格子を格子状に繰り返して配列することにより表示部を構成した。
【選択図】図５

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を画素として多数配列して構成した表示部を有する画像表示装置に関するものである。

図９は、この発明の対象となる一般的な画像表示装置を示すものである。画像表示装置１０は、表示ユニット５を縦横に多数配列して構成される表示部４を有する。各表示ユニット５は、ＬＥＤなどの発光素子からなる画素２を格子状に配列して構成され、さらに表示ユニット５を格子状に配列して表示部４が形成される。図９（ｂ）は表示ユニット５の一部の画素群３を拡大して示している。

従来、大型の画像表示装置は、フルカラーの画像を表示するために、画素として少なくともＲ、Ｇ、Ｂ各１個のＬＥＤ素子を含む画素を格子状に配列して表示部を構成している。ＬＥＤ素子は、３原色の配置や配列ピッチを任意に設計できることから、近年、用途に応じて様々な解像度や輝度を持つ画像表示装置が構成できるようになった。また、最近は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤチップを、１つのＬＥＤランプ内に収容した3in1と呼ばれる素子が登場した。

このような3in1タイプのＬＥＤ素子を画素として配列すると、１画素が３原色を発光することから、Ｒ、Ｇ、Ｂの３個のＬＥＤを配列する方式に比べて３色が混色しやすくなる。このため観視者が画像を見るときの視距離が近くなる。このような3in1タイプのＬＥＤ素子配列については、以下の文献に示されるような方式がある。

特開２００１−７５５０８号公報特開平１０−２５４３８６号公報特開２００９−２３００９６号公報

従来の画像表示装置において、解像度を上げるためには、画素配列のピッチを短縮して画素を高密度で配列する必要がある。このため、高解像度の大型画像表示装置では、ＬＥＤ素子の単位面積当たりの使用個数が増えて、コストが高くなる。特にハイビジョンなど、高精細なコンテンツを高画質で表示するような用途では、ＬＥＤ素子の配列が高密度化することから、コストが飛躍的に上昇する。

近年、屋内を中心に視距離が短い用途として、前記特許文献１に示されているような3in1素子を使用する場合が増えてきており、特にＬＥＤ素子の配列が高密度化するときにコストの上昇は顕著であった。一方、コストを削減するためにＬＥＤ素子の配置を適正化する方式として、前記特許文献２のように白色ＬＥＤ素子を使用する方式や、同じく特許文献３のように画質の低下を最小限に抑えつつ、ＬＥＤ素子の数を削減する方式が提案されている。

この発明は、上記の点に鑑み、コストの上昇を抑えながら、高画質の表示が可能な画像表示装置を提供しようとするものである。

この発明に係る画像表示装置は、発光素子からなる画素を格子状に配列して構成した表示部を有する画像表示装置において、２×２の４画素からなる基本格子（正方格子）の４画素の内、少なくとも１画素にＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当て、残りの画素に単色の発光素子を割り当てたパターンの基本格子を格子状に繰り返して配列することにより表示部を構成したものである。

この発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を使用してフルカラーの表示を実現すると同時に、安価なＬＥＤを適正に配置することによって、画質の低下を最小限に抑制しつつ、表示部のコストを大幅に削減し、安価で高画質の画像表示装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る画像表示装置の表示部を示す図である。この発明の実施の形態１の基本格子を示す図である。この発明の実施の形態１の基本格子の配列を説明する図である。この発明の実施の形態１の動作を説明するため図である。この発明の実施の形態１の基本格子の配列を説明する図である。この発明の実施の形態１の動作説明用の図である。この発明の実施の形態２に係る画像表示装置の基本格子の配列を説明する図である。この発明の実施の形態２の動作説明用の図である。この発明の対象となる一般的な大型画像表示装置を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は実施の形態１に係る表示部の画素配列を示すもので、表示ユニット５は多数の画素（ＬＥＤ素子）２が格子状に配列されたものからなる。図１（ｂ）は、表示ユニット５を構成する画素の内、２×２の４つの画素からなる基本格子１を拡大して示すものである。図２はその基本格子１だけを取り出して示すものである。

本発明の実施の形態１に係る基本格子（正方格子）１の画素配列は、４つの画素２の内、３つの画素２ａを単色、例えば白色ランプからなるＬＥＤ素子とし、残りの１つの画素２ｂをＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子としている。この基本格子１を縦横に多数配列することによって表示ユニット５を構成し、さらに表示ユニット５を格子状に配列することにより大型画像表示装置１０の表示部４を形成する。なお、基本格子１の中で、画素２ｂの位置は、左上、右上、左下、右下の４つのパターンが考えられるが、本実施の形態では同じパターンの基本格子１を繰り返して縦横に並べる。

図３は、本発明の動作説明のために一般的な画素２の配置に座標を付与した図であり、図の４角形が各１つの画素を示している。水平方向ｘ、垂直方向ｙの画素配列のピッチをそれぞれx0、y0とすると、画像信号の水平方向の標本化周波数が画素ピッチx0（垂直方向はy0）に対応するとき、復元可能な画像信号の最大周波数は1/2x0で表され、垂直方向に
おいても同様に復元可能な画像信号の最大周波数は1/2y0で表される。

図４は、この関係を二次元表記したもので、図３の格子状に配列された画素２の解像度を表す空間周波数特性を示している。図４において、横軸を水平解像度（Cycle/cm）とし、縦軸を垂直解像度（Cycle/cm）とすると、表現可能な画像の空間周波数特性は、横軸上に中心から1/2x0、縦軸上に中心から1/2y0の点を含む直線で囲まれた４角形領域で表される。

図５は、本発明に対応して、基本格子１において、１つの画素２ｂにＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当て、残りの３つの画素２ａに白色ＬＥＤランプを割り当てたときの画素配列を示す。このときの表現可能な画像の空間周波数特性は、図６のように二重構造で表される。

図６において、横軸を水平解像度（Cycle/cm）とし、縦軸を垂直解像度（Cycle/cm）とすると、画素２ａの白色ＬＥＤ素子による表現可能な画像の空間周波数特性は、図４と同様に、横軸上に中心から1/2x0、縦軸上に中心から1/2y0の点を含む直線で囲まれた４角形領域で表される。一方、画素２ｂの3in1素子による表現可能な画像の空間周波数特性は、横軸上に中心から1/4x0、縦軸上に中心から1/4y0の点を含む直線で囲まれた４角形領域で表される。つまり、図６の二重枠構造で表される領域の内、周囲の1/4x0及び1/4y0で表される内側の領域が3in1素子による画素２ｂの配置に対応してフルカラーの表現が可能な領域であり、周囲の1/2x0および1/2y0で表される外側の領域が画素２ａの白色ＬＥＤランプの配置に対応して単色（モノクロ）表示が可能な領域である。

人間の視覚は、明暗の特性に比べて色変化に対する特性が鈍感なことから、高解像度領域をモノクロの発光素子が担い、低解像度の領域をカラー表示可能な3in1素子が担うことで、人間の視覚特性に合致した特性が得られる。基本格子１の４つの表示画素の内、１つの画素２ｂにＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当て、残りの３つの画素２ａに単色発光素子、例えば白色ＬＥＤ素子を割り当てると、基本格子１の中に白色ＬＥＤランプと3in1素子が混在することで、画面を至近距離から観視すると格子状のノイズが目立つ可能性もあるが、適切な視距離から観視することで、このようなノイズは知覚されなくなる。

この結果、安価な白色のＬＥＤ素子を高密度に配列することにより、高解像度の表示部を構成できることになるため、表示の解像度は安価な白色ＬＥＤランプで確保し、フルカラー化に必要な色は3in1素子が担うことにより、低コストで高解像度のフルカラーによる画像表示装置が構成できる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る画素配列を示すもので、基本格子を構成する２×２の４表示画素からなる基本格子１において、対角に位置する２つの画素２ｂにＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当て、残りの２つの画素２ａに単色、例えば白色のＬＥＤ素子を割り当てたものである。水平方向ｘ、垂直方向ｙの画素配列のピッチをそれぞれx0、y0としている。なお、基本格子１の中で、画素２ｂの位置は、左下と右上、右下と左上の２つのパターンが考えられるが、本実施の形態ではいずれかの同一パターンの基本格子１を繰り返して配列する。

図８は、図７の格子状画素配列における画像の解像度を表す空間周波数特性である。図８において、横軸を水平解像度（Cycle/cm）とし、縦軸を垂直解像度（Cycle/cm）とすると、画素２ａの白色ＬＥＤランプによる表現可能な画像の空間周波数特性は、図６と同様に、横軸上に中心から1/2x0、縦軸上に中心から1/2y0の点を含む直線で囲まれた４角形領域で表される。一方、画素２ｂの3in1素子による表現可能な画像の空間周波数特性は、横軸上の中心から1/2x0、縦軸上の中心から1/2y0の点を頂点とする４角形領域で表される。

図８の特性を図６の特性と比較すると、周囲の1/2x0及び1/2y0で表される白色ＬＥＤランプの格子状配列に対応したモノクロ表示が可能な領域は図６と一致している。中央部の
3in1素子の配置に対応してフルカラーの表現が可能な領域は、図６の特性に比べて、素子数が２倍化したことに対応して、面積が２倍化している。また、3in1素子の画素２ｂの配置が千鳥格子状であることに対応して、斜めの解像度に比べて水平・垂直の解像度が高くなる。一般的な画像は斜め成分よりも水平・垂直成分を多く含むことから、図８の空間周波数特性による画質改善効果は顕著である。

実施の形態３．
本実施の形態３は、実施の形態１または実施の形態２における２×２の４画素からなる基本格子において、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当てた１または２個の画素以外の３個または２個の画素に黄色あるいは緑の単色発光素子を割り当てたものである。

実施の形態３では、図６及び図８の3in1素子によるフルカラーの表示領域周囲のモノクロ表示領域は、黄色あるいは緑の素子が担うことになる。一般に人間の視感度は、黄緑から緑色の感度が高い。また、画面を至近距離から観視するときの画面上のノイズは、適切な視距離から観視することで回避できる。この結果、安価な黄色あるいは緑の発光素子を使うことで高解像度の表示部を構成できることになる。

１基本格子、２画素、
２ａ画素（白色素子）、２ｂ画素（3in1素子）、
３画素群、４表示部、
５表示ユニット、１０画像表示装置。

Claims

発光素子からなる画素を格子状に配列して構成した表示部を有する画像表示装置において、２×２の４画素からなる基本格子（正方格子）の４画素の内、少なくとも１つの画素にＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当て、残りの画素に単色の発光素子を割り当てたパターンの基本格子を格子状に繰り返して配列することにより表示部を構成したことを特徴とする画像表示装置。
前記基本格子の４画素の内、対角に位置する２画素にＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含む3in1素子を割り当て、残りの２画素に単色の発光素子を割り当てたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記単色の発光素子は、白色のＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
前記単色の発光素子は、黄色あるいは緑色のＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。