CN1431555A - 投射型显示装置及显示装置和其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投射型显示装置，可不变化灯的光输出强度来变化入射到光调制单元的光量，可发挥对图象表现力和使用环境的适用性方面好的效果，具有：照明装置；液晶光阀，调制从照明装置射出的光；和投射透镜，投射由液晶光阀调制的光，照明装置具备：光源；菲涅耳透镜，以均匀从光源入射的光的照度分布；和调光用液晶元件，其设置在从光源射出的光的光轴上，调节从上述光源射出的光量，通过根据来自外部的信息分时驱动调光用液晶元件，可调节单位时间内从照明单元射出的光量。

Description

投射型显示装置及显示装置和其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种投射型显示装置及显示装置和其驱动方法，尤其是涉及得到图象表现力好、符合使用环境和使用者喜好亮度的图象的投射型显示装置及显示装置和其驱动方法。
背景技术
近年来，信息设备发展异常显著，对分辨率高、低消耗功率且薄型的显示装置的要求高，促进了研究开发。其中，液晶显示装置可电控制液晶分子的排列，使光学特性变化，期待作为可对应于上述需求的显示装置。作为这种液晶显示装置的一个形态，知道通过投射透镜，将从使用液晶光阀的光学系统中射出的图象扩大投射到屏幕上的投射型液晶显示装置(液晶投影仪)。
投射型显示装置使用液晶光阀来作为光调制单元，但在投射型显示装置中，除液晶光阀外，还将数字镜像装置(Digital MirrorDevice，下面简称为DMD)作为光调制单元的方案实用化。但是，这种现有的投射型显示装置存在以下问题。
(1)因为构成光学系统的各种光学要素中产生漏光和杂光，所以得不到充分的对比度。因此，可显示的灰度范围(动态范围)窄，与使用阴极射线管(Cathode Ray Tube，下面简称为CRT)的现有监视器相比，在图象质量或气魄方面差。
(2)即使通过各种图象信号处理提高了图象质量，但因为动态范围窄，所以不能发挥充分的效果。
作为针对这种投射型显示装置问题的解决方法、即扩大动态范围的方法，考虑对应于图象信号来使入射到光调制单元(光阀)中的光量变化。实现其的最简便的方法是变化灯的光输出强度。特开平3-179886号公报中公开了对投射型液晶显示装置控制金属卤素灯的输出光的方法。
但是，作为用于投射型液晶显示装置中的灯，目前虽以高压水银灯为主流，但在高压水银灯中控制光输出强度非常困难。因此，需要即使灯的光输出强度自身不变化，也可使入射到光调制单元的光量对应于图象信号变化的方法。
并且，除上述问题外，因为在现行的投射型显示装置中，光源的光输出强度固定，所以存在如下问题：例如在暗的观赏环境中画面变亮，另外，在由投射距离和投射透镜的缩放来变化屏幕尺寸时，画面的亮度与之对应地变化。
为了解决上述问题而提出本发明，其目的在于提供一种投射型显示装置或显示装置及其驱动方法，可不变化灯的光输出强度来变化入射到光调制单元的光量，可在对图象表现力和使用环境的适用性方面发挥好的效果。
发明内容
为了达到上述目的，作为其第一形态，本发明的投射型显示装置具有照明单元；光调制单元，调制从上述照明单元射出的光；和投射单元，投射由上述光调制单元调制的光，其特征在于：上述照明单元具备光源；均匀照明单元，以均匀从上述光源入射光的照度分布；和调光用液晶元件，其设置在从上述光源射出的光的光轴上，调节来自上述光源的射出光的强度，通过根据来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件，可调节单位时间内从上述照明单元射出的光量。
本发明者发现作为不使光源的光输出强度变化，对应于图象来调节入射到光调制单元的光量的单元，可对现有的投射型显示装置的照明装置附加基于来自外部的信息调节透过光量的调光用液晶元件。上述来自外部的信息中，例如基于提供给光调制单元的图象信号的信息、基于投射扩大率的信息、基于使用环境下的亮度状况的信息、基于使用者爱好的信息等。
即，根据本发明的投射型显示装置，具备调节来自光源的射出光量的调光用液晶元件，构成为基于上述来自外部的信息控制该调光用液晶元件。因此，在用于投射型显示装置时，通过调光用液晶元件的作用，例如根据来自外部的信息为基于图象信号的信息的情况下，若此时的图象是亮的场面，则在向调光用液晶元件施加电压时，进行分时驱动，由该分时驱动的时间分配调节每单位时间的透过光量，调节每单位时间内从照明单元射出到光调制单元的光量。
例如，通过控制标准·白色显示的调光用液晶元件在一帧中的未施加电压和施加电压的时间分配，可自由变更透过率为100％和透过率为0％两个状态的时间分配(下面称为透过率100％和透过率0％的时间分配)。
另外，通过如此变更透过率100％和透过率0％的时间分配，可变更来自调光用液晶元件的射出光量，所以若为亮的场面，则一帧中透过率100％的时间分配大，透过率0％的时间分配小，由此使光量变多，若为暗的场面，则一帧中透过率100％的时间分配小，透过率0％的时间分配大，由此使光量变少，从而由该调光用液晶元件来调节对光调制元件的射出光量。
因此，即使光源的输出强度恒定不变，光调制单元也可得到对应于图象的强度的光，有助于投射型显示装置的动态范围的扩张。同样，可得到对应于投射扩大率、使用环境的亮度状况、或使用者爱好等的强度的光。
因此，根据上述结构的本发明的投射型显示装置，因为具备通过基于来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件，可调节每单位时间从上述均匀照明单元射出的光量的照明装置，所以即使光源的光输出强度恒定不变，光调制单元也可得到期望亮度的光，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境的适用性好的投射型显示装置。
总之，在使用调光用液晶元件调节光量的情况下，从该调光用液晶元件射出到上述光调制单元的光的白平衡变化，换言之，从上述调光用液晶元件射出到上述光调制单元的光着色。这是因为用作调光单元的液晶元件利用了液晶的双折射性。一旦从上述调光用液晶元件射出到上述光调制单元的光着色，则因为从光调制单元射出的光也受到影响，所以投射该光得到的图象也受到影响。因此，在本发明的投射型显示装置中，上述光调制单元构成为可基于提供给上述调光用液晶元件的信号来变更施加到上述光调制单元的电压，或基于提供给上述调光用液晶元件的信号来变更向上述调制单元施加电压的期间，从而，可由该光调制单元对从上述调光用液晶元件射出的光进行色调补偿(白平衡补偿)。
例如，在上述调用光液晶元件的透过率接近100％时(更具体为透过率为98％)和透过率接近0％时(更具体为透过率为2％)，根据分别表示从该调光用液晶元件射出光的白平衡的两点可简单计算表示上述调光用液晶元件的透过率与从该调光用液晶元件射出光的白平衡的关系(上述调光用液晶元件的透过率100％与透过率0％的时间分配与从该调光用液晶元件射出的光的白平衡的关系)的比例式。另外，将该比例式事先存储在控制电路中，通过简单计算补偿施加给上述光调制单元的电压或通过简单计算补偿上述光调制单元的电压施加期间，以从该调光用液晶元件射出的光变为期望的白平衡，可射出由该光调制单元色调补偿后的光，例如要求的白平衡条件下的光，通过从上述调光用液晶元件射出的光的着色来防止对从光调制单元射出的光的影响。
调光用液晶元件的透过率(或从调光用液晶元件射出的光量)与从该调光用液晶元件射出的光的白平衡的关系为线性。因此，白平衡的补偿由于仅基于提供给上述调光用液晶元件的信号就可对施加到光调制单元的信号进行简单计算，所以色调补偿容易，另外，可减小控制电路的规模。
因此，根据上述结构的本发明的投射型显示装置，通过基于来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件，可调节从上述均匀照明单元射出的光量。而且，基于提供给上述调光用液晶单元的信号变更施加到上述光调制单元的信号，可进行色调补偿。因此，即使光源的光输出强度恒定不变，光调制单元也可得到期望的亮度且补偿白平衡后的光，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，实现对图象表现力和使用环境适用性好的投射型显示装置。
作为上述调光用液晶元件的具体形态，可适用具备液晶面板的调光用液晶元件，该液晶面板构成为在一对透光性基板间夹持液晶层，在这一对透光性基板的液晶层侧的面上分别形成透光性电极，并且，在这些透光性电极的液晶层侧的面上分别形成取向膜，作为该液晶面板，最好使用FLC(强感应性液晶)方式、AFLC(反强感应性液晶)方式、π-cell方式、TN(Twisted Nematic)方式等应答速度快的方式。
作为上述均匀照明单元的具体形态，可由沿上述光轴从靠近上述光源侧顺序配置的第一菲涅耳(フライアイ)透镜、第二菲涅耳透镜构成的两个菲涅耳透镜构成。从而，对于由两个菲涅耳透镜构成的均匀照明单元，由第一菲涅耳透镜形成多个二次光源像，这些多个二次光源像通过第二菲涅耳透镜后重叠在光调制元件上，可均匀原来光源光具有的照度分布。
另外，作为上述均匀照明单元的其它具体形态，也可以是利用反射将来自上述光源光束分割为多个光束后射出的棒状导光体。作为棒状导光体的具体形态，可使用棒形透镜等。因此，若均匀照明单元是棒状导光体，则不仅能调节照明上述光调制单元的整个被照明区域的光量，而且在将上述光调制单元的被照明区域分割成多个区域时可简单地调节分别照明各区域的光的光量。根据这种结构，可控制光调制单元的面内照度分布。
其次，本发明的显示装置具有照明单元；和调制从上述照明单元射出的光的光调制单元，其特征在于：上述照明单元具备光源；均匀照明单元，以均匀从上述光源入射光的照度分布；和调光用液晶元件，其设置在从上述光源射出的光的光轴上，调节来自上述光源的射出光的强度，通过根据来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件，可调节每单位时间内从上述均匀照明单元射出的光量。
根据该显示装置，因为具备照明单元，基于来自外部的信息，以分时驱动控制上述调光用液晶装置每单位时间的透过光量，可调节单位时间从上述均匀照明单元射出的光量，所以即使光源的光输出强度恒定不变，光调制单元也可得到期望亮度的光，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适用性好的显示装置。
另外，上述光调制单元最好可通过根据提供给上述调光用液晶元件的信号变更施加到该光调制单元的信号来进行色调补偿。另外，上述光调制单元最好可通过根据提供给上述调光用液晶元件的信号变更施加到该光调制单元的电压期间，由上述光调制单元对从上述调光用液晶元件射出的光进行色调补偿。
另外，作为上述投射型显示装置或显示装置的驱动单元，期望具备基于图象信号来决定控制上述调光用液晶元件用的控制信号的控制信号决定单元；和基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件的调光控制单元。
根据该结构，首先，控制信号决定单元基于图象信号来决定控制调光用液晶元件用的亮度控制信号，上述调光控制单元基于上述控制信号来控制调光用液晶元件中一帧的透过率100％和透过率0％的时间分配。由该动作来控制每一帧的光量。结果，可扩大投射型显示装置或显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适用性好的投射形显示装置或显示装置。
在上述投射型显示装置或显示装置中，作为控制单元，最好具备：光调制控制信号决定单元，基于控制上述调光用液晶元件的控制信号来决定控制上述光调制单元的控制信号；和光调制控制单元，基于该光调制控制信号决定单元决定的控制信号来控制上述光调制单元。
将表示上述调光用液晶元件的透过率(或从上述调光用液晶元件射出的光量)与从该调光用液晶元件射出光的白平衡的关系的比例式(表示上述调光用液晶元件的透过率100％和透过率0％的时间分配与从该调光用液晶元件射出的光的白平衡的关系的比例式)事先存储在光调制控制信号决定单元中。该光调制控制信号决定单元通过简单计算来决定施加到光调制单元上的信号，以使从上述调光用液晶元件射到光调制单元上的光由该光调制单元变为期望的白平衡，基于该光调制控制信号决定单元决定的信号，从光调制控制单元向上述光调制单元施加上述决定的信号。由该动作可色调补偿从调光用液晶元件射到光调制单元的光。
另外，上述投射型显示装置或显示装置的驱动方法的特征在于：通过基于图象信号决定控制上述调光用液晶元件的控制信号，基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件，调节照明上述光调制单元的光量。
根据该结构，可扩大投射型显示装置或显示装置的动态范围，可得到图象表现力高的图象。
在上述结构的投射型显示装置或显示装置的驱动方法中，最好还通过基于控制上述调光用液晶元件的控制信号决定控制上述光调制单元的控制信号，基于该控制信号来控制上述光调制单元，进行色调补偿。根据该方法，因为可色调补偿从调光用液晶元件射到光调制单元的光，所以可防止从上述调光用液晶元件射出的光着色引起的白平衡的变化。
再次，为了解决上述问题，作为其第二形态，本发明的投射型显示装置具有：光源；色分离单元，以将从上述光源射出的光分离为多色光；多个光调制单元，以分别调制由上述色分离单元分离为每种颜色的多色光；色合成单元，以合成上述多个光调制单元调制的色光；和投射单元，以投射由上述色合成单元合成的光，其特征在于：在分离的至少一个色光光路上，在上述光调制单元和上述色分离单元之间具备调节上述色光光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的色光光量。
本发明者发现作为不使光源的光输出强度变化，对应于图象来调节入射到光调制单元的光量的单元，也可附加基于来自外部的信息，调节由上述色分离单元分离来自光源的射出光得到的多色光中至少一种色光光量的功能。上述来自外部的信息中，例如基于提供给光调制单元的图象信号的信息、基于投射扩大率的信息、基于使用环境的亮度状况的信息、基于使用者爱好的信息等。
即，根据第二形态的投射型显示装置，构成为在分离的至少一个色光光路上，在上述光调制单元和上述色分离单元之间具备调节光量的第一调光单元，基于上述来自外部的信息来控制该第一调光单元，换言之，构成为在上述多个光调制单元中至少一个光调制单元和上述色分离单元之间具备调节由上述色分离单元分离的多色光中至少一种色光光量的第一调光单元，由于基于上述来自外部的信息来控制该第一调光单元，所以例如在上述来自外部的信息是基于图象信号的信息的情况下，此时的图象场面是配色中有失真的某个场面时，通过控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的色光的透过率，可调节入射到对应于该第一调光单元的光调制单元中的光量。因此，即使光源的光输出强度恒定不变，上述多个光调制单元中的至少一个光调制单元也可得到对应于图象的光量，可扩大投射型显示装置的动态范围。
因此，在上述第二形态的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节由上述色光分离单元分离来自上述光源的射出光后得到的多个色光中至少一种色光的光量，所以即使光源的光输出强度恒定不变，对应于上述第一调光单元的光调制单元因为得到期望强度的色光，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，在第二形态的投射型显示装置中，也可是如下投射型显示装置(作为第三形态的投射型显示装置)，在上述光源和上述色分离单元之间具备调节来自上述光源射出光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的来自上述光源的射出光量。
因此，构成为在上述光源和上述色分离单元之间设置上述第二调光单元，基于来自外部的信息，该第二调光单元可对来自光源的射出光在色分离前事先调节光量，之后，第一调光单元可调节色分离后的多色光中至少一种色光的光量。
另外，在上述第二形态的投射型显示装置中，由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，在上述多个光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制这些第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
根据这种结构的投射型显示装置，在上述多个光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元，换言之，在分离的多色光的各光路上，在上述光调制单元和上述色分离单元之间具备第一调光单元，所以也可调节色分离来自光源的射出光后得到的红色光、绿色光、蓝色光任一的光量。因此，由于即使光源的输出强度恒定不变，对应于各第一调光单元的光调制单元也可得到期望的光量，所以可得到对应于图象的亮度，另外，即使在图象的配色中有失真的情况下，也可有效调光，可扩大投射型显示装置的动态范围，有利于实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，如此在上述多个光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元的情况下，通过控制各第一调光单元，可对多色光的每一色光进行光量调节，所以可合成从各光调制单元射出的色光的光的白平衡。
因此，在上述多个光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元的情况下，通过分别控制这些上述第一调光单元，可调节射到各调制单元的色光的强度，所以即使在色分离前不设置上述第二调光单元也可实现。
另外，在第三形态的投射型显示装置中，由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，在绿色光路上，在上述绿色用光调制单元和上述色分离单元之间具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的绿色光光量。
根据该投射型显示装置，因为可基于来自外部的信息由该第二调光单元在色分离前对来自光源的射出光事先调节光量，之后，由第一调光单元调节色分离后的多色光中绿色光的光量，所以例如在夜景或蓝天图象的情况下，通过控制第一调光单元减小绿色光的光量，可变窄绿色的显示灰度，使绿色的灰度表现性变好。
因为观察者看绿色光时视觉度好，所以即使红色光和蓝色光强，若绿色光弱，则感到图象暗。在夜景等图象中强烈需要输出红色光，在色分离以前的阶段中设置调光装置(调光单元)的情况下，尽管图象暗看不见，也不能过分减光。结果，绿色的灰度再现性变低，得不到好的图象显示。另一方面，在上述投射型显示装置中，因为可由第一调光单元调节色分离后的多色光中绿色光的光量，所以即使在蓝天和夜景等图象配色中存在失真的情况下，也可良好表现图象。
另外，在第三形态的投射型显示装置中，由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，在蓝色光路上，在上述蓝色用光调制单元和上述色分离单元之间具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的蓝色光光量。
根据该投射型显示装置，因为可基于来自外部的信息由该第二调光单元在色分离前对来自光源的射出光事先调节光量，之后，由第一调光单元调节色分离后的多色光中蓝色光的光量，所以例如在夜景图象的情况下，通过控制第一调光单元减小蓝色光的光量，可增多图象中红色光的比例。因此，在上述投射型显示装置中，因为可由第一调光单元调节色分离后的多色光中蓝色光的光量，所以即使在夜景等配色中存在失真的情况下，也可良好表现。
另外，若在上述色分离单元和上述蓝色用光调制单元之间设置可调节蓝色光强度的第一调光单元，因为在蓝色少的图象时可减小入射到蓝色用光调制单元的蓝色光光量，所以即使由后述的液晶装置构成蓝色用光调制单元，也可改善上述蓝色光导致的液晶装置恶化，提高作为蓝色用光调制单元的液晶装置的耐光性。
另外，在上述第三形态的投射型显示装置中，由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，在绿色光路上，在上述绿色用光调制单元和上述色分离单元之间、以及在蓝色光路上，在上述蓝色用光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制这些第一调光单元，可分别调节透过该第一调光单元的蓝色光光量和绿色光光量。
根据这种结构的投射型显示装置，可得到与上述设置可调节蓝色光光量的第一调光单元和设置可调节绿色光强度的第一调光单元一样的效果。
另外，作为其第四形态，本发明的投射型显示装置具有：光源；色分离单元，以将从上述光源射出的光顺序分离为多色光；光调制单元，以调制由上述色分离单元分离的各色光；和投射单元，以顺序投射由上述光调制单元调制的各色光，其特征在于：在上述色分离单元和上述光调制单元之间具备可与从上述色分离单元射出各色光同步调节每种色的光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
在如此构成的第四形态的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可对由上述色分离单元分离来自上述光源的射出光后的各色光调节每种色的光量，所以即使光源的光输出强度恒定不变，光调制单元因为得到各色期望的光量，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，作为其第五形态，本发明的投射型显示装置具有：光源；色分离单元，以将从上述光源射出的光顺序分离为多色光；光调制单元，以调制由上述色分离单元分离的各色光；和投射单元，以顺序投射由上述光调制单元调制的各色光，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间具备可与从上述色分离单元射出各色光的时间同步调节从上述光源射出光的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的射出光量。
在如此构成的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，在色分离前对上述来自光源的射出光调节光量，从而也对调节光量后的光透过色分离单元后得到的色光中每种颜色调节光量，即使光源的输出强度恒定不变，光调制单元因为得到期望的光量，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，作为其第六形态，本发明的投射型显示装置具有：多个光源，可分别射出不同色光；多个光调制单元，对应于上述多个光源设置，调制各色光；色合成单元，合成由上述多个光调制单元调制的色光；和投射单元，投射由上述光合成单元合成的光，其特征在于：在上述不同色光的至少一种色光的光路上，在上述光源和上述光调制单元之间，具备调节上述色光光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
在如此构成的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节从上述多个光源射出的多色光中至少一种色光的光量，对应于上述第一调光单元的光调制单元得到期望的光量，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，在上述第六形态的投射型显示装置中，上述不同色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，在上述多个光源和多个光调制单元之间分别具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制这些第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的色光光量。
根据这种结构的投射型显示装置，在上述多个光源和上述多个光调制单元之间分别具备上述第一调光单元，换言之，在多个色光的各光路上，在上述光源和上述光调制单元之间具备第一调光单元，所以也可调节从多个光源射出的红色光、绿色光、蓝色光任一的光量。即使各光源的光输出强度恒定不变，由于对应于各第一调光单元的光调制单元也可得到期望的光量，所以可得到对应于图象的亮度，另外，即使在图象的配色中有失真的情况下，也可有效调光，可扩大投射型显示装置的动态范围，有利于实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，作为其第七形态，本发明的投射型显示装置具有：光源，其可顺序射出不同色光；光调制单元，以调制上述各色光；和投射单元，以顺序投射由上述光调制单元调制的各色光，其特征在于：在上述光源和上述光调制单元之间，具备可与从上述光源射出各色光同步调节每种色的光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
在如此构成的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可对从上述光源射出的多色光调节每种色的光量，所以即使从上述光源射出的各色光的光输出强度恒定不变，光调制单元也可对每种色光得到期望的光量。因此，可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
在上述投射型显示装置中，上述第一调光单元的至少一个也可以是调光用液晶元件。因此，在第一调光单元由调光用液晶元件构成的情况下，在向该调光用液晶元件施加电压时，例如通过提高施加电压，可降低透过该第一调光单元的色光的透过率，通过降低施加电压，可提高透过该第一调光单元的色光的透过率，从而可调节上述色光的强度。
在上述投射型显示装置中，上述第一调光单元的至少一个也可以是滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的光闸。因此，在第一调光单元由滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的光闸构成的情况下，可在一定期间内屏蔽透过该第一调光单元的色光，通过变更该屏蔽期间，可调节透过该第一调光单元的色光光量。
在上述投射型显示装置中，上述第二调光单元的至少一个也可以是调光用液晶元件。因此，在第二调光单元由调光用液晶元件构成的情况下，在向该调光用液晶元件施加电压时，例如通过提高施加电压，可降低该第二调光单元的透过率，通过降低施加电压，可提高该第二调光单元的透过率，从而可在色分离前对来自光源的射出光调节强度。
在上述投射型显示装置中，上述第二调光单元的至少一个也可以是滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的光闸。因此，在第二调光单元由滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的光闸构成的情况下，可在一定期间内屏蔽透过该第二调光单元的色光，通过变更该屏蔽期间，可调节透过该第二调光单元的光量。
作为用作上述第一调光单元和第二调光单元的调光用液晶元件的具体形态，可适用具备液晶面板的调光用液晶元件，该液晶面板构成为在一对透光性基板间夹持液晶层，在这一对透光性基板的液晶层侧的面上分别形成透光性电极，并且，在这些透光性电极的液晶层侧的面上分别形成取向膜，作为该液晶面板，可使用TN(Twisted Nematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、π-cell方式、IPS(In-Plane Switching)方式、FLC(强感应性液晶)方式、AFLC(反强感应性液晶)方式等的面板。
另外，作为上述投射型显示装置的驱动单元，最好具备控制信号决定单元，基于图象信号来决定控制上述第一调光单元和/或第二调光单元的控制信号；和调光控制单元，基于上述控制信号来控制上述第一调光单元和/或第二调光单元。
根据该结构，首先，控制信号决定单元基于图象信号的各色直方图来决定控制上述第一调光单元和/或第二调光单元用的控制信号，调光控制单元基于这些控制信号来控制上述第一调光单元和/或第二调光单元，从而将对应于图象而变化亮度的光提供给光调制单元。
通过该动作，可扩大投射型显示装置的动态范围，有利于实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
本发明的投射型显示装置的驱动方法是上述任一结构的投射型显示装置的驱动方法，其特征在于：基于图象信号来决定控制上述第一调光单元和/或第二调光单元的控制信号；基于上述控制信号来控制上述第一调光单元和/或第二调光单元，从而可调节入射到上述光调制单元的光量。
根据该结构，可扩大投射型显示装置的动态范围，可得到图象表现力高的图象。
附图说明
图1是表示本发明实施例1的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图2是表示同一投射型液晶显示装置的驱动电路结构的框图。
图3是说明同一投射型液晶显示装置中根据图象信号来决定亮度控制信号的第一方法的图。
图4是说明同一投射型液晶显示装置第二方法的图。
图5是说明同一投射型液晶显示装置第三方法的图。
图6是表示分时驱动作为本发明实施例的投射型液晶显示装置的调光用液晶元件时透过率100％与透过率0％的时间分配实例的图。
图7是表示本发明实施例2的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图8是表示同一投射型液晶显示装置的驱动电路结构的框图。
图9是表示根据构成图象的任意一帧的图象信号得到的各色每灰度的出现次数分布(直方图)实例的图。
图10是表示本发明实施例3的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图11是表示本发明实施例4的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图12是表示本发明实施例5的色顺序单板方式的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图13是表示本发明实施例5中第一液晶调光用液晶元件(第一调光单元)的透过率控制实例的图。
图14是表示本发明实施例6的色顺序单板方式的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图15是表示本发明实施例7的投射型液晶显示装置的示意结构图。
图16是表示本发明实施例8的投射型液晶显示装置的示意结构图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的一实施例。
(投射型显示装置)
首先，用图1-图6来说明作为本发明投射型显示装置一例的实施例1的投射型液晶显示装置。
本实施例的投射型液晶显示装置是对R(红)、G(绿)、B(蓝)不同色的每一种配备透过型液晶光阀的三板式投射型彩色液晶显示装置。图1是表示该投射型液晶显示装置的示意结构图，图中，符号1表示照明装置，2表示光源，3、4表示菲涅耳(フライアイ)透镜(均匀照明单元)，5d表示偏振光变换装置，5表示调光用液晶元件，13、14表示分色镜，15、16、17表示反射镜，22、23、24表示液晶光阀(光调制单元)，25表示正交分色棱镜，26表示投射透镜(投射单元)。
本实施例的照明装置1由光源2、光轮透镜3、4、偏振光变换装置5d和调光用液晶元件5构成。光源2由高压水银灯等灯7和反射灯7的光的反射镜8构成。另外，从光源2侧顺序设置第一菲涅耳透镜3、第二菲涅耳透镜4，作为对作为被照明区域的液晶光阀22、23、24均匀化光源光的照度分布用的均匀照明单元。各菲涅耳透镜3、4由多个(本实施例中例如6×8个)透镜9、10构成，用作对作为被照明区域的液晶光阀均匀化从光源2射出光的照度分布用的均匀照明单元。从该均匀照明单元经偏振光变换装置5d向调光用液晶元件5射出光。在本实施例的情况下，设置调光用液晶元件5作为调节从光源2射出的光量的调光单元。
偏振光变换装置5d由设置在均匀照明单元侧的偏振光分束器阵列(PBS阵列)和设置在调光用液晶元件5侧的1/2波长板阵列构成。该偏振光变换装置5d被设置在上述均匀照明单元和调光用液晶元件5之间。
调光用液晶元件5由液晶面板5a和层叠在该液晶面板5a两侧的偏振光板5b、5c构成，液晶面板5a构成为在一对玻璃基板(透光性基板)间夹持液晶层，在这一对玻璃基板的液晶层侧的面上分别形成透光性电极，并且，在这些透光性电极的液晶层侧的面上分别形成取向膜。作为夹在上述一对玻璃基板中的液晶，使用上述FLC等应答速度大的类型。
最好偏振光板5b、5c中至少设置在光射出侧的偏振光板5c具有耐光性。这种具有耐光性的偏振光板5c最好是在入射侧的面中设置以比入射到液晶层上的光的波长小的间距排列成条纹形的多个Al(铝)肋条的构造双折射型。这种设置多个光反射体的偏振光板5c仅可透过特定的偏振光，仅可反射某个特定的偏振光。
上述结构的调光用液晶元件5被配置在上述均匀照明单元和后述的分色镜13之间。
该调光用液晶元件5在接收来自后述的调光元件驱动器34的驱动信号后向透光性电极施加电压时，若变更一帧间的未施加电压和施加电压的时间分配，则可自由变更透过率100％和透过率0％的时间分配，另外，通过如此变更透过率100％和透过率0％的时间分配，可变更从调光用液晶元件5射出的一帧间的射出光量，所以若是亮的场面，通过在一帧中增大透过率100％的时间分配，并减小透过率0％的时间分配，使一帧间的光量变多，若是暗的场面，通过在一帧中减小透过率100％的时间分配，并增大透过率0％的时间分配，使光量变少，可由该调光用液晶元件5调节从照明装置1射出的一帧间的光量(在一帧间从照明装置1射出的光量)。
作为透过率100％和透过率0％的时间分配的具体实例，例如在求出50％透光量的情况下，有如图6(a)所示，将透过率为100％和透过率0％的时间分配设为各占1/2帧的方法，如图6(b)所示，交互2次重复将透过率为100％和透过率0％的时间分配分别设为各占1/4帧的方法等。在图6(a)所示时间分配的情况下，各图像前半帧为透过率0％，后半为透过率100％，所以可防止显示前半上升期间或残留图象期间等，在光滑获得好的动画显示方面好。如图6(b)所示，透过率100％和透过率0％的时间分配短，在交互重复的情况下，与透过率100％和透过率0％的时间分配长的情况相比，在可减少闪烁的方面好。
下面，与各结构要素的作用一起说明照明装置1后段的结构。
反射蓝色光·绿色光的分色镜13在使来自光源2的光束中的红色光LR透过的同时，使蓝色光LB和绿色光LG反射。透过分色镜13的红色光LR由反射镜17反射后，入射到红色光用液晶光阀22。另一方面，由分色镜13反射的色光中，绿色光LG由绿色光反射用分色镜14反射，入射到绿色光用液晶光阀23。另一方面，蓝色光LB也透过分色镜14，经由中继透镜18、反射镜15、中继透镜19、反射镜16、中继透镜20构成的中继系统21后入射到蓝色光用液晶光阀24。
各液晶光阀22、23、24通过基于提供给调光用液晶元件5的信号来变更施加到这些液晶光阀22、23、24上的电压，可色调补偿(白平衡补偿)从调光用液晶元件5射到液晶光阀的光。例如，在由调光用液晶元件5的一帧中的透过率100％和透过率0％的某个时间分配(调光用液晶元件5的某个透过率)得到的光着色为黄色的情况下，通过提高施加给绿色光用液晶光阀23和红色光用液晶光阀22的电压，可补偿白平衡，在将调光用液晶元件5的一帧中的透过率100％和透过率0％的时间分配变更为上述情况(将调光用液晶元件5的透过率或光量变更为上述情况)得到的光着色为蓝色的情况下，通过提高施加给蓝色光用液晶光阀24的电压，可补偿白平衡。
由各液晶光阀22、23、24调制的三种色光入射到正交分色棱镜25。该棱镜贴合四个直角棱镜，将在其内面反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜形成为十字形。通过这些电介质多层膜合成三种色光后，形成表现彩色图像的光。合成后的光经作为投射光学系统的投射透镜26投射到屏幕27上，显示扩大的图像。
接着，说明本实施例的投射型液晶显示装置30的驱动方法。
图2是表示本实施例的投射型液晶显示装置30的驱动电路结构的框图。在不具有调光功能的现有投射型液晶显示装置的情况下，输入的图象信号经适当的补偿处理后，原样提供给液晶面板驱动器，但是在具有调光功能和色调补偿功能、且基于图象信号来进行控制的本实施例的情况下，作为基本结构，必需如下所述作为数字信号处理块的DSP(1)-DSP(3)等电路。
在本实施例中，如图2所示，作为模拟信号输入的图象信号经AD转换器31后输入作为第一数字信号处理电路的DSP(1)32(控制信号决定单元)。在DSP(1)32中，根据图象信号决定分时驱动调光用液晶元件5时的一帧中透过率100％和透过率0％的时间分配、即确定调光用液晶元件的透过率(透过调光用液晶元件的光量)的亮度控制信号。
DSP(2)33(调光控制单元)基于亮度控制信号控制调光元件驱动器34，最后，调光元件驱动器34实际上分时驱动调光用液晶元件5。作为这里的分时的时间分配，例如图6(a)或图6(b)所示。
另一方面，由DSP(1)32决定的亮度控制信号与图象信号一起也输入DSP(3)36(光调制信号决定单元及光调制控制单元)中。
输入DSP(3)36的图象信号由DA转换器37再次变换为模拟信号后，输入面板驱动器38，从面板驱动器38分别提供给红色光用液晶光阀22(图2中的R面板)、绿色光用液晶光阀23(图2中的G面板)、蓝色光用液晶光阀24(图2中的B面板)。
另外，在DSP(3)36中事先存储表示调光用液晶元件5的透过率(调光用液晶元件5的透光量)与从该调光用液晶元件5射出的光的白平衡的关系(表示上述调光用液晶元件的透过率为100％和透过率为0％的时间分配与从该调光用液晶元件射出光的白平衡的关系)的比例式。该比例式例如根据表示调光用液晶元件5中的透过率为98％和透过率为2％分时别从该调光用液晶元件射出的光的白平衡的两点来计算。
另外，在DSP(3)36中，为了使从调光用液晶元件5射到液晶光阀22、23、24的光由这些液晶光阀变为期望的白平衡，通过简单计算求出施加到各液晶光阀22、23、24上的电压值或向各液晶光阀22、23、24施加电压的期间，根据该计算值决定白平衡控制信号(控制信号)。
并且，由DSP(3)决定的白平衡控制信号经DA转换器37输入面板驱动器38，基于白平衡控制信号控制面板驱动器38，最终面板驱动器38基于白平衡控制信号向各液晶光阀22、23、24施加电压、或在某期间施加电压，驱动各液晶光阀22、23、24。通过该动作补偿上述图象信号，扩大图象的动态范围，且可实现光滑的灰度表现。
这里，关于照明装置1的控制方法，除[1]显示图象适用型的控制外，考虑[2]投射扩大率的控制、[3]来自外部的控制等。下面说明各方法。
[1]显示图象适用型的控制
首先，考虑显示图象适用型的控制，即在亮的场面下光量变多，在暗的场面下光量变少等进行适应于显示图象的亮度控制的情况。在该情况下，如上所述，DSP(1)32基于图象信号来决定亮度控制信号，但在该方法中例如考虑以下(a)-(c)三点。
(a)在引人注目的帧中包含的象素数据中，将亮度最大的灰度值设为亮度控制信号的方法。
例如，假设包含0-255的256级灰度数的图象信号。在着眼于构成连续图象的任意一帧的情况下，包含于该帧中的象素数据的每个灰度值出现次数分布(直方图)如图3所示。在该图的情况下，直方图中包含的最亮灰度为190，所以将该灰度190设为亮度控制信号。该方法是可对输入的图象信号最忠实表现亮度的方法。
(b)根据引人注目的帧中包含的每个灰度值的出现次数分布(直方图)，将从最大亮度开始出现数占一定比例(例如10％)的灰度数设为亮度控制信号的方法。
例如在图象信号的出现次数分布为图4所示的情况下，通过直方图，从亮的一侧取10％的区域。若相当于10％位置的灰度为230，则设灰度230为亮度控制信号。如图4的直方图所示，在灰度255附近存在突发数据的情况下，若采用上述(a)的方法，则灰度255变为亮度控制信号。但是，该突发数据作为画面整体的信息，不太有意义。相反，将灰度230设为亮度控制信号的方法可称为通过在画面整体中将具有意义的区域作为信息来判断的方法。另外，上述比例可在1-50％左右的范围内变化。
(c)将画面分割成多个块，求出每块中包含的象素灰度的平均值，将最大的设为亮度控制信号的方法。
例如图5所示，将画面分割为m×n个块，分别算出各块A11、…、Amn每一个的亮度(灰度)平均值，将其中最大的设为亮度控制信号。另外，期望画面的分割数为6-200左右。该方法是可不损害画面整体的气氛来控制亮度的方法。
在上述(a)-(c)的方法中，除对显示区域整体进行亮度控制信号的判断外，例如也可将上述方法适用于显示区域的中央部分等特定部分。此时，可进行根据视听者注意的部分来决定亮度的控制。
接着，在DSP(2)33中，根据上述方法决定的亮度控制信号来控制调光元件驱动器34，但在该方法中也可考虑以下的(d)、(e)两个方法。
(d)对应于输出的亮度控制信号来实时控制的方法。
此时，因为可将从DSP(1)32输出的亮度控制信号原样提供给调光元件驱动器34，所以不必需DSP(2)33中的信号处理。该方法在完成追随图象亮度方面是理想的，但由于图象内容引起的画面的明暗以短的周期变化，担心产生观赏时感到过多压力等问题。
(e)向输出的亮度控制信号中加入LPF(低通滤波器)，用其输出来进行控制的方法。
例如，由LPF截断1-30以下的亮度控制信号的变化量，由其输出进行控制。根据该方法，因为截断细小的时间变化量，所以可避免上述短周期下的明暗变化。
[2]投射扩大率的控制
对应于投射透镜26的缩放来进行控制。通常，因为液晶光阀(被照明区域)中每单位面积的光量一定，所以倾向于在扩大侧画面变暗，在缩小侧变亮。因此，为了对此进行补偿，控制调光用液晶元件5，在扩大侧变化的情况下，增加光量，在缩小侧变化的情况下，减少光量。
[3]来自外部的控制
使用者可根据爱好控制调光用液晶元件5。例如控制调光用液晶元件5，在暗的观赏环境下光量变少，在亮的观赏环境下光量变多。此时，使用者也可使用控制器或直接操作调光用液晶元件等来进行调节，或设置亮度传感器等来自动控制。但是，为了进行[2]、[3]的控制，不需要图2中DSP(1)32-DSP(3)36等电路，但仍需此外的电路结构。
根据本实施例的投射型显示装置30，通过基于来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件5可调节从上述均匀照明单元射出的光量，而且，基于提供给调光用液晶元件5的信号变更施加到上述液晶光阀的电压可进行色调补偿，所以即使光源的光输出强度恒定不变，液晶光阀也可得到期望亮度且补偿了白平衡的光，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，有利于实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，在上述实施例中，说明了将本发明适用于投射型显示装置的情况，但也可适用于直视型显示装置。
下面，说明本发明投射型显示装置的实施例2。图7是表示实施例2的投射型液晶显示装置的示意结构图，该投射型液晶显示装置30d是对R(红)、G(绿)、B(蓝)不同色的每一种配备透过型液晶光阀的三板式投射型彩色液晶显示装置。图7中，符号1表示照明装置，2表示光源，3、4表示菲涅耳透镜(均匀照明单元)，5d表示偏振光变换装置，13、14表示分色镜(色分离单元)，15、16、17表示反射镜，22a、23a、24a表示第一调光用液晶元件(第一调光单元)，22、23、24表示液晶光阀(光调制单元)，25表示正交分色棱镜，26表示投射透镜(投射单元)。另外，对于标记与图1的实施例1的投射型显示装置30相同符号的结构要素，不特别说明，具有与实施例1的投射型显示装置30相同的结构。
实施例2的照明装置1，由光源2、菲涅耳透镜3、4和偏振光变换装置5d构成。光源2由高压水银灯等灯7和反射灯7的光的反射镜8构成。另外，从光源2侧顺序设置第一菲涅耳透镜3、第二菲涅耳透镜4，作为对作为被照明区域的液晶光阀22、23、24均匀化光源光的照度分布用的均匀照明单元。各菲涅耳透镜3、4由多个(本实施例中例如6×8个)透镜9、10构成，用作对作为被照明区域的液晶光阀均匀化从光源2射出光的照度分布用的均匀照明单元。来自光源2的射出光从均匀照明单元向偏振光变换装置5d射出。
偏振光变换装置5d由设置在均匀照明单元侧的偏振光分束器阵列(PBS阵列)和设置在分色镜13侧的1/2波长板阵列构成。该偏振光变换装置5d被设置在上述均匀照明单元和分色镜13之间。
下面，与各结构要素的作用一起说明照明装置1后段的结构。
反射蓝色光·绿色光的分色镜13在使来自光源的光束中的红色光LR透过的同时，使蓝色光LB和绿色光LG反射。透过分色镜13的红色光LR由反射镜17反射后，入射到红色光调光用液晶元件(第一调光单元)22a，其中，在调节强度(光量)之后，入射到红色光用液晶光阀22。上述红色光调光用液晶元件22a被配置在配置于分色镜13侧的反射镜17和红色光用液晶光阀22之间。
另一方面，由分色镜13反射的色光中，绿色光LG由绿色光反射用的分色镜14反射后，入射到绿色光调光用液晶元件(第一调光单元)23a，其中，在调节强度(光量)之后，入射到红色光用液晶光阀23。上述红色光调光用液晶元件23a被配置在配置于分色镜13侧的分色镜14和绿色光用液晶光阀23之间。
另一方面，蓝色光LB也透过分色镜14，经由中继透镜18、反射镜15、中继透镜19、反射镜16、中继透镜20构成的中继系统21后入射到蓝色光调光用液晶元件(第一调光单元)24a，其中，在调节强度(光量)之后，入射到蓝色光用液晶光阀24。上述蓝色光调光用液晶元件24a被配置在配置于分色镜14侧的中继透镜20和蓝色光用液晶光阀24之间。
构成上述各第一调光单元的调光用液晶元件由液晶面板和层叠在该液晶面板两侧的偏振光板构成，液晶面板构成为在一对玻璃基板(透光性基板)间夹持液晶层，在这一对玻璃基板的液晶层侧的面上分别形成透光性电极，并且，在这些透光性电极的液晶层侧的面上分别形成取向膜。作为夹在上述一对玻璃基板中的液晶，使用上述TN方式等。
最好层叠在上述液晶面板两侧的偏振光板中至少设置在光射出侧的偏振光板具有耐光性。这种具有耐光性的偏振光板最好是在入射侧的面中设置以比入射到液晶层上的光的波长短的间距排列成条纹形的多个Al(铝)肋条的线栅偏振光板等构造的双折射型。这种设置多个光反射体的偏振光板仅可透过特定的偏振光，仅可反射某个特定的偏振光。
红色光调光用液晶元件22a在接收来自后述的调光元件驱动器34的驱动信号后向透光性电极施加电压时，若变更施加电压的大小，则可在透过率接近0％的值-100％的范围内自由变更。从而通过在接近0％的值-100％的范围内变更透过率，可变更从红色光调光用液晶元件22a射出的红色光LR的强度(光量)，所以通过降低对应于图象施加的电压，使透过率变高来使红色光LR的强度(光量)变大，或通过提高施加的电压，使透过率变低来使红色光LR的强度(光量)变小，由该红色光调光用液晶元件22a调节红色光LR的强度(光量)。
绿色光调光用液晶元件23a在接收来自后述的调光元件驱动器的驱动信号后向透光性电极施加电压时，若变更施加电压的大小，则可在透过率接近0％的值-100％的范围内自由变更。从而通过在接近0％的值-100％的范围内变更透过率，可变更从绿色光调光用液晶元件23a射出的绿色光LG的强度(光量)，所以可由该绿色光调光用液晶元件23a调节绿色光LG的强度(光量)。
蓝色光调光用液晶元件24a在接收来自后述的调光元件驱动器的驱动信号后向透光性电极施加电压时，若变更施加电压的大小，则可在透过率接近0％的值-100％的范围内自由变更。从而通过在接近0％的值-100％的范围内变更透过率，可变更从蓝色光调光用液晶元件24a射出的蓝色光LB的强度(光量)，所以可由该蓝色光调光用液晶元件24a调节蓝色光LB的强度(光量)。
由各液晶光阀22、23、24调制的三种色光入射到正交分色棱镜25。该棱镜贴合四个直角棱镜，将在其内面反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜形成为十字形。通过这些电介质多层膜合成三种色光后，形成表现彩色图像的光。合成后的光经作为投射光学系统的投射透镜26投射到屏幕27上，显示扩大的图像。
接着，说明实施例2的投射型液晶显示装置30d的驱动方法。
图8是表示实施例2的投射型液晶显示装置30d的驱动电路结构的框图。在不具有调光功能的现有投射型液晶显示装置的情况下，输入的图象信号经适当的补偿处理后，原样提供给液晶面板驱动器，但是在具有调光功能、且基于图象信号来控制各色光强度的本实施例的情况下，作为基本结构，必需如下所述作为数字信号处理块的DSP(1)-DSP(2)等电路。
在本实施例中，如图8所示，作为模拟信号输入的图象信号经AD转换器31后输入作为第一数字信号处理电路的DSP(1)32(控制信号决定单元)。DSP(1)从图象信号中取出红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB各色的直方图。图9是表示根据构成图象的任意一帧的图象信号得到的各色在每个灰度的出现次数分布(直方图)实例的图，图9(a)表示红色在每个灰度的出现次数分布，图9(b)表示绿色在每个灰度的出现次数分布图，9(c)表示蓝色在每个灰度的出现次数分布。
DSP(1)32根据红色图象信号的直方图来决定施加到红色光调光用液晶元件22a上的电压值、即确定红色光调光用液晶元件22a的透过率的亮度控制信号。
DSP(2)33(调光控制单元)基于DSP(1)32决定的亮度控制信号控制调光元件驱动器34，最后，调光元件驱动器34实际上驱动红色光调光用液晶元件22a。这里，在驱动红色光调光用液晶元件22a时，基于上述亮度控制信号来变更施加的电压。
另一方面，输入DSP(1)32的图象信号在由DA转换器37再次变换为模拟信号后，输入面板驱动器38，从面板驱动器38提供给红色光用液晶光阀22。
另外，对于绿色光调光用液晶元件23a而言，除由DSP(1)确定的亮度控制信号是基于绿色图象信号的直方图外，与上述红色光调光用液晶元件22a一样被驱动。对绿色光调光用液晶元件23a而言，在与红色光调光用液晶元件22a一样将输入DSP(1)的图象信号经DA转换器再次变换为模拟信号后，输入绿色光用液晶光阀驱动用的面板驱动器，从该面板驱动器提供给绿色光用液晶光阀22。
另外，对于蓝色光调光用液晶元件24a而言，除由DSP(1)确定的亮度控制信号是基于蓝色图象信号的直方图外，与上述红色光调光用液晶元件22a一样被驱动。对蓝色光调光用液晶元件24a而言，在与红色光调光用液晶元件22a一样将输入DSP(1)的图象信号经DA转换器再次变换为模拟信号后，输入蓝色光用液晶光阀驱动用的面板驱动器，从该面板驱动器提供给蓝色光用液晶光阀24。
通过上述动作，基于上述各色图象信号的直方图来控制红色光调光用液晶元件22a、绿色光调光用液晶元件23a、蓝色光调光用液晶元件24a，调节透过各调光用液晶元件的色光强度(透过各调光用液晶元件的色光光量)，所以可扩大图象的动态范围，且可实现光滑的灰度表现。
这里，关于照明装置1的控制方法，除[1]显示图象适用型的控制外，考虑[2]投射扩大率的控制、[3]来自外部的控制等。下面说明各方法。
[1]显示图象适用型的控制
首先，考虑显示图象适用型的控制，即在亮的场面下光量变多，在暗的场面下光量变少等进行适应于显示图象的亮度控制的情况。在该情况下，如上所述，上述DSP(1)基于图象信号来决定亮度控制信号，但在该方法中例如考虑以下(f)-(h)三点。
(f)在引人注目的帧中包含的象素数据中，将亮度最大的灰度值设为亮度控制信号的方法。
例如，假设包含0-255的256级灰度数的图象信号。在着眼于构成连续图象的任意一帧的情况下，包含于该帧中的数据的每个灰度值出现次数分布(直方图)如图3所示。在该图的情况下，直方图中包含的最亮灰度为190，所以将该灰度190设为亮度控制信号。该方法是可对输入的图象信号最忠实表现亮度的方法。
(g)根据引人注目的帧中包含的每个灰度值的出现次数分布(直方图)，将从最大亮度开始出现数占一定比例(例如10％)的灰度数设为亮度控制信号的方法。
例如在图象信号的出现次数分布为图4所示的情况下，通过直方图，从亮的一侧取相对总象素数为10％的区域。若相当于10％位置的灰度为230，则设灰度230为亮度控制信号。如图4的直方图所示，在灰度255附近存在突发数据的情况下，若采用上述(f)的方法，则灰度255变为亮度控制信号。但是，该突发数据作为画面整体的信息，不太有意义。相反，将灰度230设为亮度控制信号的方法可称为通过在画面整体中将具有意义的区域作为信息来判断的方法。另外，上述比例可在1-50％左右的范围内变化。
(h)将画面分割成多个块，求出每块中包含的象素灰度的平均值，将最大的设为亮度控制信号的方法。
例如图5所示，将画面分割为m×n个块，算出各块A11、…、Amn每一个的亮度(灰度)平均值，将其中最大的设为亮度控制信号。另外，期望画面的分割数为6-200左右。该方法是可不损害画面整体的气氛来控制亮度的方法。
在上述(f)-(h)的方法中，除对显示区域整体进行亮度控制信号的判断外，例如也可将上述方法适用于显示区域的中央部分等特定部分。此时，可进行根据视听者注意的部分来决定亮度的控制。
接着，在DSP(2)中，根据上述方法决定的亮度控制信号来控制调光元件驱动器34，但在该方法中也可考虑以下的(i)、(j)两个方法。
(i)对应于输出的亮度控制信号来实时控制的方法。
此时，因为可将从上述DSP(1)输出的亮度控制信号原样提供给上述调光元件驱动器，所以不必需上述DSP(2)中的信号处理。该方法在完全追随图象亮度方面是理想的，但由于图象内容引起的画面的明暗以短的周期变化，担心产生观赏时感到过多压力等问题。
(j)向输出的亮度控制信号中加入LPF(低通滤波器)，用其输出来进行控制的方法。
例如，由LPF截断1-30以下的亮度控制信号的变化量，由其输出进行控制。根据该方法，因为截断细小的时间变化量，所以可避免上述短周期下的明暗变化。
[2]投射扩大率的控制
对应于投射透镜26的扩大率来进行控制。通常，因为液晶光阀中每单位面积的光量一定，所以倾向于在扩大投射像时画面变暗，在缩小时变亮。因此，为了对此进行补偿，控制调光用液晶元件5，在扩大的情况下，增加光量，在缩小的情况下，减少光量。
[3]来自外部的控制
使用者可根据爱好分别控制调光用液晶元件22a、23a、24a。例如控制调光用液晶元件22a、23a、24a，使之在暗的观赏环境下光量变少，在亮的观赏环境下光量变多。此时，使用者也可使用控制器或直接操作调光用液晶元件22a、23a、24a等来进行调节，或设置亮度传感器等来自动控制。另外，为了进行[2]、[3]的控制，不需要图8中DSP(1)32-DSP(2)33等电路，但仍需此外的电路结构。
根据实施例2的投射型显示装置30d，通过基于来自外部的信息变更施加到上述调光用液晶元件22a、23a、24a的电压，可对色分离从光源2射出的光后得到的各色光调节每种颜色的强度(光量)，所以即使光源2的光输出强度恒定不变，由于液晶光阀22、23、24也可分别得到期望强度，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，有利于实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，因为在分色镜14与蓝色光用液晶光阀24之间设置可调节蓝色光强度(光量)的蓝色光调光用液晶元件24a，所以在蓝色弱的图象时，可减小入射到蓝色光用液晶光阀24的蓝色光强度(光量)，故可改善构成蓝色光用液晶光阀24的液晶面板因上述蓝色光引起的恶化，可提高蓝色光用液晶光阀24的耐光性。
下面，说明本发明投射型显示装置的实施例3。图10是表示实施例3的投射型液晶显示装置的示意结构图。实施例3的投射型液晶显示装置30a与图7和图8所示实施例2的投射型显示装置30d的不同之处在于在照明装置1与分色镜13之间设置第二调光用液晶元件(第二调光单元)5，作为第一调光用液晶元件，仅设置绿色光调光用液晶元件23a。
第二调光用液晶元件5使用与上述第一调光用液晶元件相同的结构。
调光用液晶元件5在接收来自后述的第二调光用液晶元件驱动用的调光元件驱动器的驱动信号后向透光性电极施加电压时，例如若变更施加电压的大小，则可在透过率接近0％的值-100％的范围内自由变更透过率。从而通过在接近0％的值-100％的范围内变更透过率，可变更从调光用液晶元件5射出的光的强度(光量)，所以通过在亮的场面下降低施加的电压，使透过率变高来使光量变多，而在暗的场面下提高施加的电压，使透过率变低来使光量变少，可在色分离前事先调节强度(光量)。
说明这里的调光用液晶元件5的控制方法。
在本实施例中，作为模拟信号输入的图象信号经AD转换器后输入作为数字信号处理电路的DSP(1)(控制信号决定单元)中。该DSP(1)根据图象信号来决定施加到第二调光用液晶元件5上的电压值、即确定调光用液晶元件透过率的控制信号。将上述DSP(1)决定的亮度控制信号输入DSP(2)(调光控制单元)。该DSP(2)(调光控制单元)基于上述DSP(1)决定的亮度控制信号来控制第二调光用液晶元件驱动用的调光元件驱动器，最终该调光元件驱动器实际驱动调光用液晶元件5。这里，在驱动第二调光用液晶元件5时，基于上述亮度控制信号来变更施加的电压。
因此，在本实施例中，通过控制调光用液晶元件5，从照明装置1射出的光在色分离前调节强度(光量)，之后入射到分色镜13。
入射到分色镜13的从照明装置1射出的光中，红色光LR透过分色镜13，由反射镜17反射，入射到红色光用液晶光阀22。
另一方面，入射到分色镜13的从照明装置1射出的光中，绿色光LG经分色镜13反射，并且，该绿色光LG由绿色光反射用的分色镜14反射，入射到绿色光调光用液晶元件(第一调光单元)23a，这里，与实施例2一样，在基于绿色的图象信号直方图来调节强度(光量)后，入射到绿色光用液晶光阀23。
另外，入射到分色镜13的从照明装置1射出的光中，蓝色光LB由分色镜13反射，透过分色镜14，经由中继透镜18、反射镜15、中继透镜19、反射镜16、中继透镜20构成的中继系统21后入射到蓝色光用液晶光阀24。
根据本实施例的投射型显示装置30a，因为可基于来自外部的信息由该第二调光单元5在色分离前对从光源5射出的光事先调节强度(光量)，之后，由绿色光调光用液晶元件(第一调光用液晶元件)23a调节色分离后的多色光中绿色光LG的强度。例如在夜景和蓝天图象的情况下，通过控制绿色光调光用液晶元件23a来减少绿色光LG的强度，可变窄绿色的显示灰度范围，绿色的灰度表现性变好。因为观察者看绿色光时视觉度好，所以即使红色光和蓝色光强，若绿色光弱，则感到图象暗。在夜景等图象中强烈需要输出红色光，在色分离以前的阶段中设置调光装置的情况下，尽管图象暗看不见，也不能过分减光。结果，绿色的灰度再现性变低，得不到好的图象显示。另一方面，在本实施例的投射型显示装置30a中，因为可由绿色光调光用液晶元件23a调节色分离后的多色光中绿色光LG的光量，所以即使在蓝天和夜景等图象色中存在失真的情况下，也可良好地表现图象。
下面，说明本发明投射型显示装置的实施例4。图11是表示实施例4的投射型液晶显示装置的示意结构图。实施例4的投射型液晶显示装置30b与图7和图8所示实施例2的投射型显示装置30d的不同之处在于在照明装置1与分色镜13之间设置第二调光用液晶元件(第二调光单元)5，作为第一调光用液晶元件，仅设置蓝色光调光用液晶元件24a。
第二调光用液晶元件5使用与上述第一调光用液晶元件相同的结构。该调光用液晶元件5的作用与上述实施例2相同，可在色分离前事先调节从光源2射出的光的强度(光量)。这里的调光用液晶元件5的控制方法也与上述实施例2的一样。因此，在本实施例中，也可与实施例2一样通过控制第二调光用液晶元件5，在从照明装置1射出的光色分离前调节强度(光量)，之后入射到分色镜13。
入射到分色镜13的从照明装置1射出的光中，红色光LR透过分色镜13，由反射镜17反射，入射到红色光用液晶光阀22。
另一方面，入射到分色镜13的从照明装置1射出的光中，绿色光LG由分色镜13反射，并且，该绿色光LG由绿色光反射用的分色镜14反射，入射到绿色光用液晶光阀23。
另外，入射到分色镜13的从照明装置1射出的光中，蓝色光LB由分色镜13反射，透过分色镜14，经由中继透镜18、反射镜15、中继透镜19、反射镜16、中继透镜20构成的中继系统21后，入射到蓝色光调光用液晶元件(第一调光单元)24a，这里与实施例2一样，基于蓝色图象信号的直方图调节光量后，入射到蓝色光用液晶光阀24。
根据本实施例的投射型显示装置30b，因为从光源2射出的光可基于来自外部的信息由该第二调光单元5在色分离前事先调节强度(光量)，之后，由蓝色光调光用液晶元件24a调节色分离后的多色光中蓝色光LB的强度(光量)。例如在图象为夜景的情况下，可控制蓝色光调光用液晶元件24a来减少蓝色光LB的强度。
因此，在本实施例的投射型显示装置中，因为可由蓝色光调光用液晶元件24a调节色分离后的多色光中蓝色光LB的强度(光量)，所以即使如夜景等配色中存在失真的情况下，也可良好表现图象。
另外，在本实施例中，在分色镜14与蓝色光用液晶光阀24之间设置可调节蓝色光强度的蓝色光调光用液晶元件24a，因为在蓝色少的图象时可减小入射到蓝色光用液晶光阀24的蓝色光的强度(光量)，所以可改善蓝色光导致的蓝色光用液晶光阀24恶化，提高作为蓝色用光调制单元的蓝色光用液晶光阀(液晶显示装置)24的耐光性。
下面，说明本发明投射型显示装置的实施例5。图12是表示作为投射型液晶显示装置实施例5的色顺序单板方式(场顺序彩色方式)的投射型液晶显示装置(液晶投影仪)一例的示意结构图。
该实施例5的投射型液晶显示装置由一个光调制单元顺序切换投射对应于各色的图象，实现彩色显示。
图中，符号500表示光源，501、502表示聚光透镜，503表示彩色转盘(色分离单元)，504a表示第一调光用液晶元件(第一调光单元)，504表示液晶光阀(光调制单元)，505表示投射透镜。
光源500由金属卤素等灯506和反射灯506的光的反射镜507构成。来自光源500的白色光透过第一聚光透镜501后，透过高速旋转的彩色转盘503，从而以例如每180分之1秒，顺序射出红色光、蓝色光、绿色光。之后，射出的各色光透过第二聚光透镜502。透过第二聚光透镜502的各色光在由第一调光用液晶元件504a调节光量后，入射到液晶光阀504，在这里调制后，由投射透镜505投射到屏幕(省略图示)上，扩大显示图象。
在配置于彩色转盘503侧的第二聚光透镜502和液晶光阀504之间配备第一调光用液晶元件504a，可与从彩色转盘503射出的各色光的时间同步地对每种色光调节透过率，另外，通过基于来自外部的信息控制第一调光用液晶元件504a，可调节透过第一调光用液晶元件504a的色光光量。
下面，说明实施例5的投射型液晶显示装置的驱动方法。
在本实施例中，作为模拟信号输入的图象信号经AD转换器后输入作为数字信号处理电路的DSP(1)(控制信号决定单元)。DSP(1)从图象信号中取出红、绿、蓝各色光用的直方图。
DSP(1)基于从图象信号得到的各色直方图来对一帧中的每个色决定确定施加到第一调光用液晶元件504a上的电压(对应于颜色的光透过率)的亮度控制信号。将该亮度控制信号输入DSP(2)(调光控制单元)。图13是表示第一调光用液晶元件(第一调光单元)的透过率实例的图。图13中，R表示红色光，G表示绿色光，B表示蓝色光。
另一方面，从与控制驱动彩色转盘503时间的驱动电路连接的同步信号发生单元向DSP(2)输入使从彩色转盘503射出各色光的时间与驱动第一调光用液晶元件504a的时间同步的同步信号。
另外，DSP(2)基于DSP(1)决定的亮度控制信号和上述同步信号来控制调光元件驱动器，最终，调光元件驱动器实际驱动第一调光用液晶元件504a。
另一方面，输入DSP(1)的图象信号在由DA转换器再次变换为模拟信号后，输入面板驱动器，从面板驱动器提供给液晶光阀504(光调制单元)。
在这种实施例5的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制第一调光用液晶元件504a，可调节由彩色转盘503分离从光源500射出光后的每种色光的强度(光量)，所以即使光源500的光输出强度恒定不变，第一调光用液晶元件504a因为得到期望的强度(光量)的色光，所以可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
下面，说明实施例6的投射型显示装置。图14是表示作为投射型液晶显示装置实施例6的色顺序单板方式的投射型液晶显示装置其它实例的示意结构图。实施例6的投射型液晶显示装置与图12所示实施例5的投射型液晶显示装置的不同之处在于，在配置于光源500侧的聚光透镜501和彩色转盘503之间配备第二调光用液晶元件(第二调光单元)515。另外，在该实施例5中，在彩色转盘503与液晶光阀504之间不配备第一调光用液晶元件。
在该实施例中，来自光源500的白色光透过第一聚光透镜501后，在由第二调光用液晶元件515调节强度后，透过高速旋转的彩色转盘503，从而以例如每180分之1秒，顺序射出红色光、蓝色光、绿色光。之后，射出的各色光透过第二聚光透镜502。透过第二聚光透镜502的各色光入射到液晶光阀504，在这里被调制后，由投射透镜505投射到屏幕(省略图示)上，扩大显示图象。
第二调光用液晶元件515可与彩色转盘503分离为各色光的时间同步调节从光源500射出的光的强度(光量)，另外，通过基于来自外部的信息控制第二调光用液晶元件515，可调节透过第二调光用液晶元件515的从光源500射出的光的强度(光量)。
下面，说明实施例6的投射型液晶显示装置的驱动方法。
在本实施例中，作为模拟信号输入的图象信号经AD转换器后输入作为数字信号处理电路的DSP(1)(控制信号决定单元)。DSP(1)从图象信号中取出红、绿、蓝各色光用的直方图。
DSP(1)基于从图象信号得到的各色直方图来决定确定施加到第二调光用液晶元件515上的电压的亮度控制信号。将该亮度控制信号输入DSP(2)(调光控制单元)。
另一方面，从与控制驱动彩色转盘503时间的驱动电路连接的同步信号发生单元向DSP(2)输入由彩色转盘503分离为各色光的时间与驱动第二调光用液晶元件515的时间同步的同步信号。
另外，DSP(2)基于DSP(1)决定的亮度控制信号和上述同步信号来控制调光元件驱动器，最终，调光元件驱动器实际驱动第二调光用液晶元件515。
另一方面，输入DSP(1)的图象信号在由DA转换器再次变换为模拟信号后，输入面板驱动器，从面板驱动器提供给液晶光阀504(光调制单元)。
在这种实施例6的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制第二调光用液晶元件515，可在色分离前调节从光源500射出的光的强度(光量)，另外，对每种颜色调节透过彩色转盘503得到的色光的强度(光量)，即使光源500的光输出强度恒定不变，液晶光阀504可得到期望强度(光量)的色光。所以，可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
下面，说明实施例7的投射型显示装置。图15是表示实施例7的投射型液晶显示装置的示意结构图。实施例7的投射型液晶显示装置30c与图7和图8所示实施例2的投射型显示装置30d的不同之处在于，相对于实施例2中具备照明装置1、将从该照明装置1射出的光分离成多色光的分色镜(色分离单元)13、14、中继透镜17和中继系统21，实施例7中设置可分别射出不同色光的光源2R、2G、2B。
光源2R由射出红色光LR的灯7R和反射灯7R的光的反射镜8构成。光源2G由射出绿色光LG的灯7G和反射灯7G的光的反射镜8构成。光源2B由射出蓝色光LB的灯7B和反射灯7B的光的反射镜8构成。灯7R、7G、7B由发光二极管(LED)、有机场致发光元件(有机EL元件)和无机场致发光元件(无机EL元件)等构成。
对应于液晶光阀(光调制单元)22、23、24设置光源2R、2G、2B，在光源2R与红色光用液晶光阀22之间配置红色光调光用液晶元件(第一调光单元)22a，在光源2G与绿色光用液晶光阀23之间配置绿色光调光用液晶元件(第一调光单元)23a，在光源2B与蓝色光用液晶光阀24之间配置蓝色光调光用液晶元件(第一调光单元)24a。
从光源2R射出的红色光LR入射到红色光调光用液晶元件22a，这里与实施例2一样基于红色图象信号的直方图调节强度后，入射到红色光用液晶光阀22，在这里被调制。从光源2G射出的红色光LG入射到绿色光调光用液晶元件23a，这里与实施例2一样基于绿色图象信号的直方图调节强度后，入射到绿色光用液晶光阀23，在这里被调制。从光源2B射出的蓝色光LB入射到蓝色光调光用液晶元件24a，这里与实施例2一样基于蓝色图象信号的直方图调节强度(光量)后，入射到蓝色光用液晶光阀24，在这里被调制。
由各液晶光阀22、23、24调制的三种色光入射到正交分色棱镜25，在这里合成三种色光后，形成表示彩色图象的光。合成后的光由作为投射光学系统的投射透镜26投射到屏幕27上，显示扩大后的图象。
根据这种实施例7的投射型液晶显示装置，因为在光源2R、2G、2B和与其对应设置的液晶光阀22、23、24之间分别配备调光用液晶元件，换言之，在红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB的各光路上在光源与液晶光阀之间配备调光用液晶元件，所以也可调节从光源2R、2G、2B射出的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB任一的强度(光量)。因此，即使各光源的光输出强度恒定不变，因为对应于各调光用液晶元件的液晶光阀得到期望的强度(光量)，所以可得到对应于图象的亮度，另外，即使在图象的配色中存在失真的情况下也可有效调光，可扩大投射型显示装置的动态范围，有利于实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
下面，说明实施例8的投射型显示装置。图16是表示实施例8的投射型液晶显示装置(液晶投影仪)的示意结构图。该实施例8的投射型液晶显示装置由一个液晶光阀(光调制单元)顺序切换投射对应于各色的图象，实现彩色显示。
图中，符号500a表示光源，504a表示第一调光用液晶元件(第一调光单元)，504表示液晶光阀(光调制单元)，505表示投射透镜。
光源500a由射出红色光的灯506R、射出绿色光的灯506G、射出蓝色光的灯506B和反射来自灯的光的反射镜507构成，可以每180分之1秒，顺序射出红色光、绿色光、蓝色光。灯506R、506G、506B由发光二极管(LED)、有机场致发光元件(有机EL元件)或无机场致发光元件(无机EL元件)等构成。
之后，射出的各色光由第一调光用液晶元件504a调节强度后，入射到液晶光阀504，在这里被调制后，由投射透镜505投射到屏幕(省略图示)上，扩大显示图象。
第一调光用液晶元件504a配备在光源500a与液晶光阀504之间，可与从光源500a射出各色光的时间同步调节每种色光的强度(光量)，另外，通过基于来自外部的信息控制第一调光用液晶元件504a，可调节透过第一调光用液晶元件504a的强度(光量)。
下面，说明实施例8的投射型液晶显示装置的驱动方法。
在本实施例中，作为模拟信号输入的图象信号经AD转换器后输入作为数字信号处理电路的DSP(1)(控制信号决定单元)。DSP(1)从图象信号中取出红、绿、蓝各色光用的直方图。
DSP(1)基于从图象信号得到的各色直方图来对一帧中的每个色决定确定施加到第一调光用液晶元件504a上的电压(对应于颜色的光透过率)的亮度控制信号。将该亮度控制信号输入DSP(2)(调光控制单元)。
另一方面，向DSP(2)输入使从光源500a射出各色光的时间与驱动第一调光用液晶元件504a的时间同步的同步信号。
另外，DSP(2)基于DSP(1)决定的亮度控制信号和上述同步信号来控制调光元件驱动器，最终，调光元件驱动器实际驱动第一调光用液晶元件504a。
另一方面，输入DSP(1)的图象信号在由DA转换器再次变换为模拟信号后，输入面板驱动器，从面板驱动器提供给液晶光阀504(光调制单元)。
在这种实施例8的投射型显示装置中，通过基于来自外部的信息控制第一调光用液晶元件504a，可调节从光源500a射出的色光对每种色的强度(光量)，所以即使上述光源的光输出强度恒定不变，液晶光阀504也可对各色得到期望的强度(光量)。因此，可扩大投射型显示装置的动态范围，可实现对图象表现力和使用环境适应性好的投射型显示装置。
另外，本发明的技术范围不限于上述各实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内可进行各种变更。例如，均匀照明单元不限于上述实施例的菲涅耳透镜3、4，可适当变更，也可使用棒形透镜等棒状光导体。
另外，虽例举将透过型液晶光阀作为光调制单元，但也可适用于使用反射型液晶光阀或DMD的显示装置。
另外，在上述实施例中，主要说明了调节照明上述液晶光阀(光调制单元)的被照明区域全面的光量的情况，但也可在将上述液晶光阀分割为多个区域后调节分别照明各区域的光量。
并且，在实施例2-8中，虽然例举了使用液晶光阀装置作为第一及第二光调制单元的投射型液晶显示装置，但在使用滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的投影仪来作为第一和/或第二光调制单元的投射型显示装置中也可适用本发明。

Claims (33)

1、一种投射型显示装置，具有：照明单元；光调制单元，调制从上述照明单元射出的光；和投射单元，投射由上述光调制单元调制的光，其特征在于：
上述照明单元：具备光源；均匀照明单元，以均匀从上述光源入射光的照度分布；和调光用液晶元件，其设置在从上述光源射出的光的光轴上，以调节来自上述光源的射出光的强度，
通过根据来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件，可调节每单位时间内从上述照明单元射出的光量。
2、根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：基于提供给上述调光用液晶元件的信号来变更施加到上述光调制单元的信号，由该光调制单元色调补偿从上述调光用液晶元件射出的光。
3、根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：基于提供给上述调光用液晶元件的信号来变更向上述调制单元施加电压的期间，由该光调制单元色调补偿从上述调光用液晶元件射出的光。
4、根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：上述均匀照明单元由沿上述光轴从靠近上述光源侧顺序配置的第一菲涅耳透镜、第二菲涅耳透镜构成的两个菲涅耳透镜构成。
5、根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：上述均匀照明单元是利用反射将来自上述光源的光束分割为多个光束后射出的棒状导光体。
6、根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：具备基于图象信号来决定控制上述调光用液晶元件的控制信号的控制信号决定单元；和基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件的调光控制单元。
7、根据权利要求1所述的投射型显示装置，其特征在于：具备光调制控制信号决定单元，以基于控制上述调光用液晶元件的控制信号来决定控制上述光调制单元的控制信号；和光调制控制单元，以基于该光调制控制信号决定单元决定的控制信号来控制上述光调制单元。
8、一种调节从照明单元射出光的光量后进行投射的投射型显示装置驱动方法，其特征在于：基于图象信号来决定控制上述调光用液晶元件的控制信号，基于上述控制信号来控制调光用液晶元件，从而可调节照明光调制单元的光量。
9、根据权利要求8所述的投射型显示装置的驱动方法，其特征在于：基于图象信号决定控制上述调光用液晶元件的控制信号，基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件，从而调节照明上述光调制单元的光量，
另一方面，基于控制上述调光用液晶元件的控制信号决定控制上述光调制单元的控制信号，基于该控制信号来控制上述光调制单元，从而由上述光调制单元色调补偿从上述调光用液晶元件射出的光。
10、一种显示装置，具有：照明单元；和调制从上述照明单元射出的光的光调制单元，其特征在于：
上述照明单元具备：光源；均匀照明单元，以均匀从上述光源入射光的照度分布；和调光用液晶元件，其设置在从上述光源射出的光的光轴上，调节来自上述光源的射出光的强度，
通过根据来自外部的信息分时驱动上述调光用液晶元件，可调节每单位时间内从上述照明单元射出的光量。
11、根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于：基于提供给上述调光用液晶元件的信号来变更施加到上述光调制单元的电压，由该光调制单元色调补偿从上述调光用液晶元件射出的光。
12、根据权利要求10所述的投射型显示装置，其特征在于：基于提供给上述调光用液晶元件的信号来变更向上述调制单元施加电压的期间，由该光调制单元色调补偿从上述调光用液晶元件射出的光。
13、根据权利要求10所述的投射型显示装置，其特征在于：具备基于图象信号来决定控制上述调光用液晶元件的控制信号的控制信号决定单元；和基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件的调光控制单元。
14、根据权利要求10所述的投射型显示装置，其特征在于：具备光调制控制信号决定单元，以基于控制上述调光用液晶元件的控制信号来决定控制上述光调制单元的控制信号；和光调制控制单元，以基于该光调制控制信号决定单元决定的控制信号来控制上述光调制单元。
15、一种调节从照明单元射出光的光量后进行显示的显示装置驱动方法，其特征在于：基于图象信号来决定控制上述调光用液晶元件的控制信号，基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件，从而调节照明上述光调制单元的光量。
16、根据权利要求15所述的投射型显示装置的驱动方法，其特征在于：基于图象信号决定控制上述调光用液晶元件的控制信号，基于上述控制信号来控制上述调光用液晶元件，从而调节照明上述光调制单元的光量，
另一方面，基于控制上述调光用液晶元件的控制信号决定控制上述光调制单元的控制信号，基于该控制信号来控制上述光调制单元，从而由上述光调制单元色调补偿从上述调光用液晶元件射出的光。
17、一种投射型显示装置，具有：光源；色分离单元，以将从上述光源射出的光分离为多色光；多个光调制单元，以分别调制由上述色分离单元分离为每种颜色的多色光；色合成单元，以合成上述多个光调制单元调制的色光；和投射单元，以投射由上述色合成单元合成的光，其特征在于：
在分离的至少一个色光光路上，在上述光调制单元和上述色分离单元之间具备调节上述色光光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的色光光量。
18、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间具备调节从上述光源射出光的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可对透过该第二调光单元的从上述光源射出的光调节光量。
19、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，
在上述多个光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制这些第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
20、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间具备调节从上述光源射出的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的从上述光源射出的光量，同时，
由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，
在绿色光路上，在上述绿色用光调制单元和上述色分离单元之间具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的绿色光光量。
21、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间具备调节从上述光源射出的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的从上述光源射出的光量，同时，
由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，
在蓝色光路上，在上述蓝色用光调制单元和上述色分离单元之间具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的蓝色光光量。
22、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间具备调节从上述光源射出的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的从上述光源射出的光量，同时，
由上述色分离单元分离的多色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，
在绿色光路上，在上述绿色用光调制单元和上述色分离单元之间、以及在蓝色光路上，在上述蓝色用光调制单元和上述色分离单元之间分别具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制这些第一调光单元，可分别调节透过该第一调光单元的蓝色光光量和绿色光光量。
23、一种投射型显示装置，具有：光源；色分离单元，以将从上述光源射出的光顺序分离为多色光；光调制单元，以调制由上述色分离单元分离的各色光；和投射单元，以顺序投射由上述光调制单元调制的各色光，其特征在于：
在上述色分离单元和上述光调制单元之间具备可与从上述色分离单元射出各色光同步调节每种色的光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
24、一种投射型显示装置，具有：光源；色分离单元，以将从上述光源射出的光顺序分离为多色光；光调制单元，以调制由上述色分离单元分离的各色光；和投射单元，以顺序投射由上述光调制单元调制的各色光，其特征在于：
在上述光源和上述色分离单元之间具备可与从上述色分离单元射出各色光的时间同步调节从上述光源射出光的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的射出光量。
25、一种投射型显示装置，具有：多个光源，可分别射出不同色光；光调制单元，对应于上述多个光源设置，调制各色光；色合成单元，合成由上述多个光调制单元调制的色光；和投射单元，投射由上述光合成单元合成的光，其特征在于：
在上述不同色光的至少一种色光的光路上，在上述光源和上述光调制单元之间，具备调节上述色光光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
26、根据权利要求25所述的投射型显示装置，其特征在于：上述不同色光为红色光、绿色光、蓝色光，上述多个光调制单元为调制上述红色光的红色用光调制单元、调制上述绿色光的绿色用光调制单元和调制上述蓝色光的蓝色用光调制单元，
在上述多个光源和多个光调制单元之间分别具备上述第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制这些第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的色光光量。
27、一种投射型显示装置，具有：光源，以可顺序射出不同色光；光调制单元，以调制上述各色光；和投射单元，以顺序投射由上述光调制单元调制的各色光，其特征在于：
在上述光源和上述光调制单元之间，具备可与从上述光源射出各色光同步调节每种色的光量的第一调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第一调光单元，可调节透过该第一调光单元的光量。
28、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：上述第一调光单元的至少一个是调光用液晶元件。
29、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：上述第一调光单元的至少一个是滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的光闸。
30、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间，具备调节从上述光源射出的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的从上述光源射出的光量，上述第二调光单元的至少一个是调光用液晶元件。
31、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：在上述光源和上述色分离单元之间，具备调节从上述光源射出的光量的第二调光单元，通过基于来自外部的信息控制上述第二调光单元，可调节透过该第二调光单元的从上述光源射出的光量，上述第二调光单元的至少一个是滚动屏幕方式或圆盘旋转方式的光闸。
32、根据权利要求17所述的投射型显示装置，其特征在于：具备控制信号决定单元，以基于图象信号来决定控制上述第一调光单元和/或第二调光单元的控制信号；和调光控制单元，以基于上述控制信号来控制上述第一调光单元和/或第二调光单元。
33、一种投射型显示装置的驱动方法，在调节从照明单元射出的光的光量后，分离为多色光，分别调节分离后的上述多色光的光量后进行投射，其特征在于：基于图象信号来决定控制上述第一调光单元和/或第二调光单元的控制信号；基于上述控制信号来控制上述第一调光单元和/或第二调光单元，从而可调节入射到上述光调制单元的光量。
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