JP2003216136A

JP2003216136A - 表示デバイス及び表示装置

Info

Publication number: JP2003216136A
Application number: JP2002016129A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kameyama; 健司亀山; Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口; Ikuo Kato; 幾雄加藤; Kazuya Miyagaki; 一也宮垣; Keishin Aisaka; 敬信逢坂
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】フレームメモリ容量を減少させる共に、動作
速度を低減することが可能な表示デバイスを提供する。【解決手段】図示しない制御回路からの制御信号１に
より制御され、画像データをフレームメモリに記憶する
形に制御する画像処理部３と、同じく制御信号１により
制御され、フレームメモリや表示部の同期を制御する表
示制御部２と、画像処理部３からの画像信号７を記憶す
るフレームメモリ４と、フレームメモリ４からの画像信
号により画像を表示する表示部６から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示デバイスに関
し、さらに詳しくは、表示用のフレームメモリの容量削
減方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＰＣの進歩に伴い、その表示手段
としてのＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置の
画素密度が飛躍的に増大してきている。これは、周辺回
路技術の発達と並行して達成されたものである。特に、
表示装置は１フレーム以上の画像をフレームメモリに記
憶してから表示するのが一般的な制御方法である。従っ
て、画素密度の増大は当然フレームメモリの記憶容量の
増加として現れる。この記憶容量を極力抑制する技術と
して、特許第２６０９７３９号公報には、ＣＲＴディス
プレイに表示可能なビデオ信号をフレームメモリに書き
込み制御する液晶表示システムについて開示されてい
る。それによると、液晶表示用にフレームメモリを使用
し、容量はＣＲＴ用の画像信号を使用して表示する場合
に、ＣＲＴ用の画像信号より容量が小さいものを使用す
るとしている。用途は、ＣＲＴ用の一部を液晶表示する
ものである。また、特開平７−１４３４５２号公報に
は、拡大表示を目的とした表示方法について開示されて
おり、１フレーム分のフレームメモリを使用している。
しかし、現在では、表示容量の大容量化が進むに従い、
このフレームメモリの容量は増加し、また、高速動作が
要求されており、高速化と大容量化はフレームメモリの
部品コストを急速に押し上げる要因となっている。ま
た、特開平５−１１３７８３号公報には、色情報（濃度
値）と該当色の連続するデータビット数情報に圧縮され
たものをラッチ回路により復元することで、フレームメ
モリを使用しないで表示する方法について開示されてい
る。しかし、ラッチを使用することでフレームメモリを
使用しないで表示は可能であるが、画像の圧縮工程を限
定する必要があり、大容量化に対しては、この圧縮工程
が限界になりかねない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、表示容
量の増加により、フレームメモリは、大容量化と高速化
が進んでいる。そして、メモリ素子の大容量化と高速化
は、部品コストを押し上げ、製品コストを増加させる要
因を含んでおり、従来技術では、今後、ますます進むと
考えられるフレームメモリ容量と速度の増加に対して、
有効な解決策を与えていない。本発明は、かかる課題に
鑑み、フレームメモリ容量を減少させる共に、動作速度
を低減することが可能な表示デバイスを提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項１は、画像データを同期信号に同
期して出力する画像処理手段と、該画像処理手段からの
画像データをフレーム単位に記憶する記憶手段と、該記
憶手段からの画像データと表示装置の同期を制御する表
示制御手段と、該表示制御手段の制御信号に基づいて画
像を表示する表示手段と、を備えた表示デバイスにおい
て、前記記憶手段は、前記画像処理手段からの画像デー
タを前記記憶手段に書き込むタイミングと前記記憶手段
から画像データを読み出すタイミングを非同期に行い、
前記記憶手段のデータ記憶容量を前記表示手段の表示デ
ータ容量以下にしたことを特徴とする。従来の表示手段
では、表示部に表示する画像データを少なくとも１フレ
ーム分フレームメモリに一旦蓄積し、その後、蓄積した
データを表示手段のライン同期信号に同期してライン単
位で表示していた。そして、フレームメモリとしては一
般に読み書き可能な揮発性のメモリが使用される。一般
にはＤＲＡＭが多く使用される。そのため、書き込み時
や読み出し時にメモリの位置を示すアドレスを指定しな
がらデータが書き込まれ、読み出し時は、同様にしてア
ドレスを指定してそのアドレスのデータを読み出す必要
があった。しかし、画像データのバッファとしてメモリ
を使用する場合、書き込みのアドレスは常に一定であ
り、順番に書き込まれるので、アドレスを指定する動作
は本来不要である。また、ＤＲＡＭの場合は逐次再書込
みをするリフレッシュ動作が必要であり、それにより回
路が複雑となっていた。そこで、ＤＲＡＭの代わりに、
アドレス指定の必要が無いメモリとして、先入れ先出し
タイプのＦＩＦＯ（First In First Out)を使用するこ
とにより、前記の問題点を解決することができる。つま
り、画像データを書き込むタイミングは画像データのタ
イミングに同期して行い、ＦＩＦＯからの読み出しタイ
ミングは表示手段のライン同期信号に同期してライン単
位に読み出すようにする。つまり、書き込みと読み出し
のタイミングが非同期で行われ、理想的には、そのタイ
ミングのズレ分だけ記憶容量を用意すればよいことにな
る。かかる発明によれば、前記記憶手段は、前記画像処
理手段からの画像データを前記記憶手段に書き込むタイ
ミングと前記記憶手段から画像データを読み出すタイミ
ングを非同期に行い、前記記憶手段のデータ記憶容量を
前記表示手段の表示データ容量以下にしたことにより、
メモリコストを大幅に削減することができる。

【０００５】請求項２は、前記表示手段に前記画像デー
タを表示するために前記表示制御手段から発生するフレ
ーム周期と前記記憶手段に前記画像データを記憶するた
めに発生するデータ更新フレーム周期が同期しているこ
とも本発明の有効な手段である。フレーム同期信号は表
示画面の１ページの区切りを示す信号である。従って、
表示部の画面はこのフレーム同期信号に従って画面を切
り替える必要がある。そのため、メモリに記録する画像
データのフレーム周期と同期していないと、表示する画
像のスタート位置がずれてしまう。かかる技術手段によ
れば、前記表示手段に前記画像データを表示するために
前記表示制御手段から発生するフレーム周期と前記記憶
手段に前記画像データを記憶するために発生するデータ
更新フレーム周期が同期しているので、画像がずれない
で、しかも共通の信号を使用することができて部品点数
を削減することができる。請求項３は、前記表示手段に
前記画像データを表示するために前記表示制御手段から
発生するフレーム周期と前記記憶手段に前記画像データ
を記憶するために発生するデータ更新フレーム周期との
差により前記記憶手段の記憶容量が決定されることも本
発明の有効な手段である。請求項１で述べたように、Ｆ
ＩＦＯからの読み出しタイミングは表示手段のライン同
期信号に同期してライン単位に読み出すようにする。つ
まり、書き込みと読み出しのタイミングが非同期で行わ
れ、理想的には、そのタイミングのズレ分だけ記憶容量
を用意すればよいことになる。従って、タイミングのズ
レが大きくなれば、それだけＦＩＦＯの記憶容量が増加
する。言い換えると、フレームメモリ（ＦＩＦＯ）に入
力する画像データの周波数と表示手段の動作周波数の差
に比例して容量が増加することになり、可能な限りこの
差を少なくするシステム設計が望まれる。かかる技術手
段によれば、前記表示手段に前記画像データを表示する
ために前記表示制御手段から発生するフレーム周期と前
記記憶手段に前記画像データを記憶するために発生する
データ更新フレーム周期との差により前記記憶手段の記
憶容量が決定されるため、設計段階で記憶手段の記憶容
量を決定することができる。

【０００６】請求項４は、前記表示手段に前記画像デー
タを表示するために前記表示制御手段から発生するフレ
ーム周期と前記記憶手段に前記画像データを記憶するた
めに発生するデータ更新フレーム周期との差を調整する
周期差調整手段を備え、前記表示手段が必要とする表示
期間を利用してフレーム間位相差を調整することも本発
明の有効な手段である。ＦＩＦＯにより画像データのフ
レーム周期と表示手段のフレーム周期が異なっていても
それを補正することができる。逆に、ＦＩＦＯの容量が
ダイナミックに変更可能であれば、フレーム間位相差が
発生した場合、それを調整することができる。かかる技
術手段によれば、周期差調整手段を備え、前記表示手段
が必要とする表示期間を利用してフレーム間位相差を調
整することにより、使用する記憶素子のセル数を少なく
して、消費電力を低減することができる。請求項５は、
画像データを同期信号に同期して出力する画像処理手段
と、該画像処理手段からの画像データをフレーム単位に
記憶する記憶手段と、該記憶手段からの画像データと表
示装置の同期を制御する表示制御手段と、該表示制御手
段の制御信号に基づいて画像を表示する表示手段と、を
備えた表示デバイスにおいて、前記記憶手段の書き込み
及び読み出し部分に、前記表示手段に表示する画像の少
なくとも１水平ライン以上の画像データ容量を有する書
き込み用ライン記憶手段及び読み出し用ライン記憶手段
を備え、該書き込み用ライン記憶手段及び読み出し用ラ
イン記憶手段の夫々の書き込み及び読み出しタイミング
が非同期で行われることを特徴とする。表示手段へ入力
する１ライン単位の画像データは、画像データを含む有
効期間と画像データを含まない無効期間が存在する。つ
まり、画像データはこの無効期間と有効期間を一組とし
てライン記憶手段に入力する。また、フレームメモリに
蓄積する時には有効期間内のデータが必要であり、無効
期間にはデータが存在しないので必要ない。このよう
に、ライン記憶手段に入力するタイミングと出力するタ
イミングが異なるため、非同期に制御することが要求さ
れる。かかる技術手段によれば、前記記憶手段の書き込
み及び読み出し部分に、前記表示手段に表示する画像の
少なくとも１水平ライン以上の画像データ容量を有する
書き込み用ライン記憶手段及び読み出し用ライン記憶手
段を備え、該書き込み用ライン記憶手段及び読み出し用
ライン記憶手段の夫々の書き込み及び読み出しタイミン
グが非同期で行われるため、１ライン周期の間で任意の
出力タイミングを設定することができる。

【０００７】請求項６は、前記書き込み用ライン記憶手
段への画像データの書き込みは、前記画像処理手段から
の前記画像データが存在しない無効期間を含むタイミン
グで行われ、前記書き込み用ライン記憶手段からの読み
出しを前記表示手段に表示する画像の１水平ライン周期
にわたり連続して出力することにより、前記記憶手段の
動作周波数を前記画像処理手段の動作周波数より低くし
たことも本発明の有効な手段である。フレームメモリの
アクセスタイムが速くなると部品として特別な仕様とな
り、それは部品コストの高騰として現れる。そのため、
可能な限りアクセスタイムが低い部品を使用できる回路
構成が望まれる。単純にアクセスタイムの遅い部品を使
用すると、システム全体のパフォーマンスが低下してし
まう。それを防ぐために、１ラインの中に含まれる無効
期間の時間を有効に利用して、その分有効期間を延ば
し、有効期間内の周波数を低くする。かかる技術手段に
よれば、前記書き込み用ライン記憶手段への画像データ
の書き込みは、前記画像処理手段からの前記画像データ
が存在しない無効期間を含むタイミングで行われ、前記
書き込み用ライン記憶手段からの読み出しを前記表示手
段に表示する画像の１水平ライン周期にわたり連続して
出力することにより、前記記憶手段の動作周波数を前記
画像処理手段の動作周波数より低くしたことにより、ア
クセスタイムの遅いメモリの使用が可能となり、部品コ
ストを低減することができる。

【０００８】請求項７は、前記表示手段へ入力する１ラ
イン単位の画像データは、前記画像データを含む期間を
有効期間、前記画像データを含まない期間を無効期間と
し、１フレームのデータ転送期間に少なくとも１組以上
の前記有効期間、無効期間からなるデータを使用する場
合、前記記憶手段への入出力のタイミングは前記無効期
間に前記画像データ若しくは個別データを含ませたこと
も本発明の有効な手段である。フレームメモリへのデー
タは全て画像データとして有効なデータである必要があ
る。そのため、画像データに含まれる無効期間を有効な
画像データで埋める必要がある。その一つの方法が前記
請求項６のように有効期間の画像データ周波数を低くし
て画像データのみ表示する方法であり、他の方法は、そ
の無効期間に別の個別データを埋め込む方法である。か
かる技術手段によれば、１フレームのデータ転送期間に
少なくとも１組以上の前記有効期間、無効期間からなる
データを使用する場合、前記記憶手段への入出力のタイ
ミングは前記無効期間に前記画像データ若しくは個別デ
ータを含ませたので、画像データ以外の任意の画像を表
示することができる。請求項８は、白色光源と、該光源
の光束を集光する集光手段と、該集光手段からの光束波
長を３原色に分離する波長分離手段と、該波長分離手段
により分離された３原色の夫々を光変調する透過型若し
くは反射型光変調手段と、該光変調手段により変調され
た変調光を合成する光合成手段と、を備えた表示装置に
おいて、前記光変調手段が請求項１乃至７の何れか一項
に記載の表示デバイスを使用したことを特徴とする。カ
ラー表示装置は、広い波長成分を含む白色光の光源と、
光源からの光束を所定の位置に集光する光学系レンズ
と、レンズにより集光された光束からＲ、Ｇ、Ｂの３原
色に分離する手段、例えば、特定の波長を通過し、その
他の波長は反射するダイクロイックミラーと、各色に分
離された光を空間光変調する液晶表示素子と、画像デー
タに基づいて変調された各色を合成するダイクロイック
プリズムと、合成光を拡大投影する投影レンズから構成
される。特に、液晶表示素子に本発明の表示デバイスを
使用するところに特徴がある。かかる発明によれば、表
示装置の光変調手段に請求項１乃至７の何れか一項に記
載の表示デバイスを使用したことにより、フレームメモ
リのデータ記憶容量を表示手段の表示データ容量以下に
したことにより、装置のコストを大幅に削減することが
できる。

【０００９】請求項９は、前記光変調手段に強誘電性液
晶を使用したことも本発明の有効な手段である。光変調
手段は外部からの画像データにより液晶素子をＯＮ／Ｏ
ＦＦして光を透過若しくは反射するものである。そし
て、１つの液晶素子が基本的に画素に対応するため、Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ時の光透過率の比（Ｓ／Ｎ比）が大きい程画
像の明瞭度が高くなる。このためには液晶として強誘電
性液晶を使うことが好ましい。かかる技術手段によれ
ば、前記光変調手段に強誘電性液晶を使用したことによ
り、画像の明瞭度を高くすることができる。請求項１０
は、前記波長分離手段に回転機構を有するカラーフィル
タを使用し、前記光合成手段に偏光ビームスプリッタを
使用することにより、前記カラーフィルタにより時分割
された各波長の光束を前記偏光ビームスプリッタにより
均一化して偏光を一方向に揃え、該偏光された各波長の
光束に同期した画像データにより変調する光変調素子を
少なくとも１個使用したことも本発明の有効な手段であ
る。前記請求項８の表示装置は波長分離手段としてダイ
クロイックミラーを使用し、３原色に分離して夫々の色
に光変調素子を対応したので、本発明の表示デバイスが
３個必要となる。これはコスト的に高くなるので、表示
デバイスの数を１個にして安価な装置を考えた場合、人
間の目の残像特性を利用して波長分離を時分割に行い、
その分離された色に同期して光変調素子の画像データを
変調することが考えられる。時分割の波長分離手段とし
て最も単純な方法は、３原色のカラーフィルタを円盤状
に形成して、それをモータ等の回転機構にて回転する方
法である。これにより、光束を横切るフィルタの速度に
より３原色に時分割される。そして、例えば、Ｒの光の
とき光変調素子の画像データには赤に対応した画像デー
タを入力してそれにより変調する。このようにすること
により、表示デバイスを１個でカラー表示が可能とな
る。また、光変調素子に反射型を使用した場合は、光の
往路と復路を分離するために偏光ビームスプリッタが使
用される。かかる技術手段によれば、前記波長分離手段
に回転機構を有するカラーフィルタを使用し、前記光合
成手段に偏光ビームスプリッタを使用することにより、
前記カラーフィルタにより時分割された各波長の光束を
前記偏光ビームスプリッタにより均一化して偏光を一方
向に揃え、該偏光された各波長の光束に同期した画像デ
ータにより変調する光変調素子を少なくとも１個使用し
たので、安価な表示装置を実現することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施形
態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載
される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配
置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそ
れのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎな
い。図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示デバイ
スの構成図である。この構成は、図示しない制御回路か
らの制御信号１により制御され、画像データをフレーム
メモリに記憶する形に制御する画像処理部３と、同じく
制御信号１により制御され、フレームメモリや表示部の
同期を制御する表示制御部２と、画像処理部３からの画
像信号７を記憶するフレームメモリ４と、フレームメモ
リ４からの画像信号により画像を表示する表示部６から
構成される。

【００１１】本発明の特徴はフレームメモリ４にＦＩＦ
Ｏ（First In First Out）を使用した点であり、ＦＩＦ
Ｏは入力データを書き込むタイミングとＦＩＦＯから読
み出すタイミングが全く独立に非同期に行うことができ
るのが特徴である。また、表示を行う機能として、ＴＦ
Ｔ駆動によるカラー表示を行うＴＮ液晶パネル（表示容
量６４０×４８０×３）を使用している。次に本発明に
よる動作について説明する。画像処理部３からの画像信
号７は、後述する図４のように無効期間と有効期間が一
組として１ラインのデータを構成しており、無効期間に
は画像データが含まれてなく、有効期間にのみ画像デー
タが含まれている。このような画像データ７がフレーム
メモリ４にそのまま記憶される。このときのタイミング
は、画像処理部３のタイミングで行われる。フレームメ
モリ４に記憶された画像データは表示制御部２からの制
御信号により制御され、表示部６に表示する所定のタイ
ミングでフレームメモリ４から出力される。そして、そ
のデータに基づいて表示部６に表示する。表示制御部２
からの制御信号には１画面単位にフレーム信号が発生し
て、その信号により画面を次の画面に切り替えられる。
つまり、ＣＲＴの場合は走査線が基点に戻り次の画像デ
ータを表示する。ここで、フレームメモリ４の記憶容量
は、基本的には書き込みと読み出しのズレの部分に相当
する容量があれば良いが、実際は余裕を見て少し多めに
用意しておく。尚、本発明による動作は、フレームメモ
リに出力する画像処理部と表示に用いる制御部が同期
し、位相差は１／２とした。

【００１２】以上のように、従来の表示手段では、表示
部に表示する画像データを少なくとも１フレーム分フレ
ームメモリに一旦蓄積し、その後、蓄積したデータを表
示手段のライン同期信号に同期してライン単位で表示し
ていた。そして、フレームメモリとしては一般に読み書
き可能な揮発性のメモリが使用される。一般にはＤＲＡ
Ｍが多く使用される。そのため、書き込み時や読み出し
時にメモリの位置を示すアドレスを指定しながらデータ
が書き込まれ、読み出し時は、同様にしてアドレスを指
定してそのアドレスのデータを読み出す必要があった。
しかし、画像データのバッファとしてメモリを使用する
場合、書き込みのアドレスは常に一定であり、順番に書
き込まれるので、アドレスを指定する動作は本来不要で
ある。また、ＤＲＡＭの場合は逐次再書込みをするリフ
レッシュ動作が必要であり、それにより回路が複雑とな
っていた。そこで、ＤＲＡＭの代わりに、アドレス指定
の必要が無いメモリとして、先入れ先出しタイプのＦＩ
ＦＯ（First In First Out)を使用することにより、前
記の問題点を解決することができる。つまり、画像デー
タ７を書き込むタイミングは画像データのタイミングに
同期して行い、ＦＩＦＯ４からの読み出しタイミングは
表示部６のライン同期信号に同期してライン単位に読み
出すようにする。つまり、書き込みと読み出しのタイミ
ングが非同期で行われ、理想的には、そのタイミングの
ズレ分だけ記憶容量を用意すればよいことになる。これ
により、メモリコストを大幅に削減することができる。
また、フレーム同期信号は表示画面の１ページの区切り
を示す信号である。従って、表示部の画面はこのフレー
ム同期信号に従って画面を切り替える必要がある。その
ため、メモリに記録する画像データのフレーム周期と同
期していないと、表示する画像のスタート位置がずれて
しまう。また、図１で述べたように、ＦＩＦＯ４からの
読み出しタイミングは表示部６のライン同期信号に同期
してライン単位に読み出すようにする。つまり、書き込
みと読み出しのタイミングが非同期で行われ、理想的に
は、そのタイミングのズレ分だけ記憶容量を用意すれば
よいことになる。従って、タイミングのズレが大きくな
れば、それだけＦＩＦＯ４の記憶容量が増加する。言い
換えると、フレームメモリ４（ＦＩＦＯ）に入力する画
像データの周波数と表示部６の動作周波数の差に比例し
て容量が増加することになり、可能な限りこの差を少な
くするシステム設計が望まれる。更に、ＦＩＦＯにより
画像データのフレーム周期と表示手段のフレーム周期が
異なっていてもそれを補正することができる。逆に、Ｆ
ＩＦＯの容量がダイナミックに変更可能であれば、フレ
ーム間位相差が発生した場合、それを調整することがで
きる。

【００１３】図２は、本実施形態の効果を確認するため
に、従来例によく見られるフレームメモリの容量を１画
面の画像データと同じ容量にした場合の構成図である。
図２が図１と異なる点は、フレームメモリの容量と、フ
レームメモリをＤＲＡＭ等のアドレス空間を必要とする
メモリを使用し、そのための制御信号発生部８を追加し
た点である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されて
おり、重複する説明は省略する。この構成の特徴的に異
なる点は、画像処理部３からの画像データを一旦１画面
分フレームメモリ９に蓄積し、蓄積が完了したら順次表
示部にデータを出力する点である。そしてこの時制御信
号発生部８からアドレスが逐次指定される。図１の構成
（本発明）と図２の構成（比較例）による比較の結果を
図９に示す。これによると、本発明と比較例では表示品
質は共に良好であり、差は見られないが、フレームメモ
リの記憶素子の部品コストに大きな差が出ている。

【００１４】図３は、本発明の第２の実施形態に係る表
示デバイスの部分構成図である。この図ではフレームメ
モリの周辺のみ表示し、その他の部分は図１と同様であ
るので省略してある。図１と異なる点は、フレームメモ
リ１１の入出力部に夫々専用メモリ１０、１２を追加し
て、フレームメモリ１１をＤＲＡＭにした点である。そ
して、専用メモリ１０、１２は、表示する画像の１水平
ライン分を１単位として、１０単位分の非同期読み出し
書き込みを行うメモリ（専用メモリとする）を設置し
た。この専用メモリはＦＩＦＯ構造のメモリである。こ
の構成による動作は、図５のタイミングチャートと併せ
て参照しながら説明する。専用メモリ１０には図示しな
い画像処理部１３から、図５（ａ）に示す画像データが
入力される。このデータは例えば、１ラインの周期に画
像データを含まない無効期間３１と画像データ３３を含
む有効期間３２により構成され、それを一組として従続
に次のラインの無効期間３４と有効期間３５内の画像デ
ータ３６が続く。専用メモリ１０には１ライン単位に１
０ライン分の画像データが蓄積されると、図５（ｂ）の
ように、有効期間の立ち上がりのタイミングから、周波
数を下げて１ラインの周期で画像データを読み出し、フ
レームメモリ１１に順次記録していく。当然専用メモリ
１０から読み出しながら次のラインを書き込んでいく。
そして、この動作が１フレーム分繰り返され、１フレー
ム分フレームメモリ１１に蓄積すると、フレームメモリ
１１は、専用メモリ１２に対して図５（ｂ）のタイミン
グで読み出し、１ラインづつ記録する。この動作が１０
ライン分完了すると、図５（ａ）のタイミングに速度変
換して図示しない表示部１４に出力され画像が表示され
る。ここで、専用メモリ１２により速度変換をして表示
部へ出力したが、専用メモリ１２を省略してフレームメ
モリ１１から読み出すタイミングを図５（ｂ）のように
して、そのタイミングで表示部に出力しても構わない。
また、専用メモリ１０、１２に１０ライン分の容量を設
けたが、フレームメモリの書き込みと読み出しのズレが
吸収できるライン数であれば、何ラインでも構わない。

【００１５】比較のため、画像信号を処理中に２水平ラ
イン毎に１水平ライン分の期間をデータの転送と制御信
号を停止した制御を行った結果を図１０に示す。本発明
では、制御信号が停止することで専用メモリが停止し、
特に大きな画像の乱れはなかった。一方、比較例では制
御部が画像処理部と別の制御信号で動作しているため、
制御信号が停止してもフレームメモリはデータを読込み
つづけ、結果として横１行が交互に欠落した表示となっ
た。本発明を使用することで、フレームメモリの入出力
が何らかのトラブルで非同期になった場合や、設計上、
位相差が生じたときでも、画像の乱れなく表示を行うこ
とができる。また、比較例として専用メモリを使用しな
い場合について、同じ構成で試作をおこなった。試作
は、表示容量１２８０×１０２４、フレーム周波数６０
Ｈｚでおこない、使用したメモリの仕様比較を図１１に
示す。その結果、本発明ではアクセス速度１０ｎｓｅｃ
品を使用することが可能であるが、従来例ではアクセス
速度１０ｎｓｅｃより高速のメモリを使用する必要が有
る。これは、アクセス速度が１０ｎｓｅｃを下まわる
と、ＣＰＵ周辺に使用される特別な仕様の製品となり、
大変高価となる。本発明を使用することで、メモリのア
クセス速度を低く抑えることができ、部品コストを低減
化できることがわかった。以上のように、専用メモリ１
０へ入力する１ライン単位の画像データは、画像データ
を含む有効期間３２と画像データを含まない無効期間３
１が存在する。つまり、画像データはこの無効期間３１
と有効期間３２を一組として専用メモリ１０に入力す
る。また、フレームメモリ１１に蓄積する時には有効期
間内のデータ３３が必要であり、無効期間にはデータが
存在しないので必要ない。このように、専用メモリ１０
に入力するタイミングと出力するタイミングが異なるた
め、非同期に制御することが要求される。また、フレー
ムメモリ１１のアクセスタイムが速くなると部品として
特別な仕様となり、それは部品コストの高騰として現れ
る。そのため、可能な限りアクセスタイムが低い部品を
使用できる回路構成が望まれる。単純にアクセスタイム
の遅い部品を使用すると、システム全体のパフォーマン
スが低下してしまう。それを防ぐために、１ラインの中
に含まれる無効期間３１の時間を有効に利用して、その
分有効期間を延ばし、有効期間内の周波数を低くするこ
とにより、アクセスタイムの遅いメモリの使用が可能と
なり、部品コストを低減することができる。

【００１６】図６は、本発明の表示デバイスを使用した
第１の実施形態に係る表示装置の構成図である。この構
成は、白色光源としての超高圧水銀灯６０１と、不要な
波長成分をカットするＵＶ／ＩＲカットフィルタ６０２
と、この光束を集光するレンズ群６０４と、集光された
光束波長から赤（Ｒ）の波長を通過させて、それ以外の
波長を反射するダイクロイックミラー６０５と、赤
（Ｒ）の波長を折り曲げるミラー６１１と、赤（Ｒ）用
の透過型ＬＣＤ６０８と、ダイクロイックミラー６０５
により反射された光束から青（Ｂ）の波長を通過させ
て、緑（Ｇ）を反射するダイクロイックミラー６０６
と、緑（Ｇ）用の透過型ＬＣＤ６０９と、青（Ｂ）の波
長を反射するミラー６０７と６１２と、青（Ｂ）用の透
過型ＬＣＤ６１０と、３原色を合成するダイクロイック
プリズム６０３より構成されている。この構成による動
作は、超高圧水銀灯６０１からの光束は不要な波長が含
まれているため、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ６０２によ
り不要波長がカットされる。その光束はレンズ６０４に
よりダイクロイックミラー６０５に集光される。ここ
で、ミラー表面に赤（Ｒ）の波長のみを通過するように
処理された薄膜がコーティングされており、赤（Ｒ）の
波長がミラー６１１により折り曲げられて透過型ＬＣＤ
６０８に照射される。同様にして緑（Ｇ）と青（Ｂ）の
波長は、ダイクロイックミラー６０５により反射され、
ダイクロイックミラー６０６で青（Ｂ）の波長を通過さ
せ、緑（Ｇ）の波長のみが透過型ＬＣＤ６０９に照射す
る。同様に、青（Ｂ）の波長はミラー６０７と６１２で
折り曲げられ透過型ＬＣＤ６１０に照射される。このよ
うにして３原色が個別のＬＣＤに照射され、外部からの
画像信号により変調されてダイクロイックプリズム６０
３により光合成され、図示しない投影レンズにより拡大
されてスクリーン上に画像が投影される。

【００１７】図１２は、本発明によるフレームメモリ
と、従来技術によるフレームメモリを比較した結果であ
る。その結果、従来技術ではアクセス速度１５ｎｓｅｃ
で実現したのに対して、本発明では、フレームメモリへ
のアクセス速度を低できたことにより、２０ｎｓｅｃ品
を使用して実現した。つまり、アクセス速度１５ｎｓｅ
ｃ品は、高速動作品に入るが、２０ｎｓｅｃ品は通常品
となり、コストも２０ｎｓｅｃのほうが安価であり、本
発明により、低コストで表示装置画実現できることがわ
かった。図７は、本発明の表示デバイスを使用した第２
の実施形態に係る表示装置の構成図である。図７が図６
と異なる点は、波長分離手段に回転型カラーフィルタを
使い、ＬＣＤを１個にした点である。この構成は、白色
光源としての超高圧水銀灯７０１と、不要な波長成分を
カットするＵＶ／ＩＲカットフィルタ７０２と、この光
束を集光するレンズ群７０４と、集光された光束波長か
ら赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長を時分割に通過
させるカラーフィルタ７０３と、均一化と偏光を１方向
に揃えるインテグレータ＋偏光変換素子７０５と、光の
往路と復路を分離する偏光ビームスプリッタ７０７と、
反射型の強誘電性液晶を使用したＬＣＯＳ（Liquid Cry
stal On Silicon）７０６と、投影レンズ７０８と、ス
クリーン７０９により構成される。図８は、カラーフィ
ルタ７０３の平面図である。これは、回転円盤に赤
（Ｒ）８０１、緑（Ｇ）８０３、青（Ｂ）８０２のフィ
ルタを等間隔に形成したもので、図示しないモータ等で
一定速度で回転される。

【００１８】次に、この動作について図８と併せて参照
しながら説明する。超高圧水銀灯７０１からの光束は不
要な波長が含まれているため、ＵＶ／ＩＲカットフィル
タ７０２により不要波長がカットされる。その光束はレ
ンズ７０４により集光され、カラーフィルタ７０３を通
過して、さらにレンズにより集光されてインテグレータ
＋偏光変換素子７０５により、均一化と偏光を１方向に
揃えられる。例えば、この時カラーフィルタ７０３が図
８の赤（Ｒ）８０１の位置であるとすると、赤（Ｒ）の
波長のみが、偏光ビームスプリッタ７０７により反射さ
れ、ＬＣＯＳ７０６を照射する。そのときＬＣＯＳ７０
６は外部の画像データの赤に対応するデータにより変調
される。そして変調された赤データは反射されて再び偏
光ビームスプリッタ７０７に入射し、往路の光と分離さ
れて通過して投影レンズ７０８により拡大され、スクリ
ーン７０９に、ある時間だけ赤画像が投影される。次の
時間帯にはカラーフィルタ７０３は緑（Ｇ）８０３を照
射して、緑画像が投影される。同様に次の時間帯にカラ
ーフィルタ７０３は青（Ｂ）８０２を照射して、青画像
が投影される。この動作が連続して繰り返される。つま
り、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像が繰り返し投影されるが、人間の
目の残像効果により３原色が合成されて、あたかもカラ
ー画像が投影されたと同じ効果を生み出すことができ
る。以上のように、図６の表示装置は波長分離手段とし
てダイクロイックミラーを使用し、３原色に分離して夫
々の色に光変調素子を対応したので、本発明の表示デバ
イスが３個必要となる。これはコスト的に高くなるの
で、表示デバイスの数を１個にして安価な装置を考えた
場合、人間の目の残像特性を利用して波長分離を時分割
に行い、その分離された色に同期して光変調素子の画像
データを変調することが考えられる。時分割の波長分離
手段として最も単純な方法は、３原色のカラーフィルタ
を円盤状に形成して、それをモータ等の回転機構にて回
転する方法である。これにより、光束を横切るフィルタ
の速度により３原色に時分割される。そして、例えば、
Ｒの光のとき光変調素子の画像データには赤に対応した
画像データを入力してそれにより変調する。このように
することにより、表示デバイスを１個でカラー表示が可
能となる。また、光変調素子に反射型を使用した場合
は、光の往路と復路を分離するために偏光ビームスプリ
ッタが使用される。これにより、安価な表示装置を実現
することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上記載のごとく請求項１の発明によれ
ば、前記記憶手段は、前記画像処理手段からの画像デー
タを前記記憶手段に書き込むタイミングと前記記憶手段
から画像データを読み出すタイミングを非同期に行い、
前記記憶手段のデータ記憶容量を前記表示手段の表示デ
ータ容量以下にしたことにより、メモリコストを大幅に
削減することができる。また請求項２では、前記表示手
段に前記画像データを表示するために前記表示制御手段
から発生するフレーム周期と前記記憶手段に前記画像デ
ータを記憶するために発生するデータ更新フレーム周期
が同期しているので、画像がずれないで、しかも共通の
信号を使用することができて部品点数を削減することが
できる。また請求項３では、前記表示手段に前記画像デ
ータを表示するために前記表示制御手段から発生するフ
レーム周期と前記記憶手段に前記画像データを記憶する
ために発生するデータ更新フレーム周期との差により前
記記憶手段の記憶容量が決定されるため、設計段階で記
憶手段の記憶容量を決定することができる。また請求項
４では、周期差調整手段を備え、前記表示手段が必要と
する表示期間を利用してフレーム間位相差を調整するこ
とにより、使用する記憶素子のセル数を少なくして、消
費電力を低減することができる。周期差調整手段を備
え、前記表示手段が必要とする表示期間を利用してフレ
ーム間位相差を調整することにより、使用する記憶素子
のセル数を少なくして、消費電力を低減することができ
る。

【００２０】また請求項５では、前記記憶手段の書き込
み及び読み出し部分に、前記表示手段に表示する画像の
少なくとも１水平ライン以上の画像データ容量を有する
書き込み用ライン記憶手段及び読み出し用ライン記憶手
段を備え、該書き込み用ライン記憶手段及び読み出し用
ライン記憶手段の夫々の書き込み及び読み出しタイミン
グが非同期で行われるため、１ライン周期の間で任意の
出力タイミングを設定することができる。また請求項６
では、前記書き込み用ライン記憶手段への画像データの
書き込みは、前記画像処理手段からの前記画像データが
存在しない無効期間を含むタイミングで行われ、前記書
き込み用ライン記憶手段からの読み出しを前記表示手段
に表示する画像の１水平ライン周期にわたり連続して出
力することにより、前記記憶手段の動作周波数を前記画
像処理手段の動作周波数より低くしたことにより、アク
セスタイムの遅いメモリの使用が可能となり、部品コス
トを低減することができる。また請求項７では、１フレ
ームのデータ転送期間に少なくとも１組以上の前記有効
期間、無効期間からなるデータを使用する場合、前記記
憶手段への入出力のタイミングは前記無効期間に前記画
像データ若しくは個別データを含ませたので、画像デー
タ以外の任意の画像を表示することができる。また請求
項８では、表示装置の光変調手段に請求項１乃至７の何
れか一項に記載の表示デバイスを使用したことにより、
フレームメモリのデータ記憶容量を表示手段の表示デー
タ容量以下にしたことにより、装置のコストを大幅に削
減することができる。また請求項９では、前記光変調手
段に強誘電性液晶を使用したことにより、画像の明瞭度
を高くすることができる。また請求項１０では、前記波
長分離手段に回転機構を有するカラーフィルタを使用
し、前記光合成手段に偏光ビームスプリッタを使用する
ことにより、前記カラーフィルタにより時分割された各
波長の光束を前記偏光ビームスプリッタにより均一化し
て偏光を一方向に揃え、該偏光された各波長の光束に同
期した画像データにより変調する光変調素子を少なくと
も１個使用したので、安価な表示装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示デバイスの
構成図である。

【図２】本発明の本実施形態の効果を確認するために、
従来例によく見られるフレームメモリの容量を１画面の
画像データと同じ容量にした場合の構成図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る表示デバイスの
部分構成図である。

【図４】本発明の同期信号と画像信号のタイミングチャ
ートである。

【図５】本発明の専用メモリの入出力の信号のタイミン
グチャートである。

【図６】本発明の表示デバイスを使用した第１の実施形
態に係る表示装置の構成図である。

【図７】本発明の表示デバイスを使用した第２の実施形
態に係る表示装置の構成図である。

【図８】本発明のカラーフィルタの平面図である。

【図９】本発明と比較例の比較結果を表す図である。

【図１０】本発明と比較例の比較結果を表す図である。

【図１１】本発明と従来例のメモリ仕様の比較結果を表
す図である。

【図１２】本発明と従来例のメモリ仕様の比較結果を表
す図である。

【符号の説明】

２表示制御部、３画像処理部、４フレームメモリ
（ＦＩＦＯ）、６表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 5/907 5/907 Ｂ (72)発明者宮垣一也東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者逢坂敬信東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 5C006 AA21 AC25 AF03 AF04 AF44 AF71 BA12 BF02 BF09 EA01 EC11 FA44 FA48 5C052 AA17 GA03 GE02 GE04 GF01 5C058 EA01 EA11 5C080 AA10 BB05 CC03 DD22 JJ02 JJ04 JJ06 KK02 5C082 AA01 BB15 BB22 BD02 DA53 DA64 DA65 DA86 EA08 EA15 MM02 MM04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データを同期信号に同期して出力す
る画像処理手段と、該画像処理手段からの画像データを
フレーム単位に記憶する記憶手段と、該記憶手段からの
画像データと表示装置の同期を制御する表示制御手段
と、該表示制御手段の制御信号に基づいて画像を表示す
る表示手段と、を備えた表示デバイスにおいて、前記記憶手段は、前記画像処理手段からの画像データを
前記記憶手段に書き込むタイミングと前記記憶手段から
画像データを読み出すタイミングを非同期に行い、前記
記憶手段のデータ記憶容量を前記表示手段の表示データ
容量以下にしたことを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】前記表示手段に前記画像データを表示す
るために前記表示制御手段から発生するフレーム周期と
前記記憶手段に前記画像データを記憶するために発生す
るデータ更新フレーム周期が同期していることを特徴と
する請求項１に記載の表示デバイス。
【請求項３】前記表示手段に前記画像データを表示す
るために前記表示制御手段から発生するフレーム周期と
前記記憶手段に前記画像データを記憶するために発生す
るデータ更新フレーム周期との差により前記記憶手段の
記憶容量が決定されることを特徴とする請求項１に記載
の表示デバイス。
【請求項４】前記表示手段に前記画像データを表示す
るために前記表示制御手段から発生するフレーム周期と
前記記憶手段に前記画像データを記憶するために発生す
るデータ更新フレーム周期との差を調整する周期差調整
手段を備え、前記表示手段が必要とする表示期間を利用してフレーム
間位相差を調整することを特徴とする請求項１に記載の
表示デバイス。
【請求項５】画像データを同期信号に同期して出力す
る画像処理手段と、該画像処理手段からの画像データを
フレーム単位に記憶する記憶手段と、該記憶手段からの
画像データと表示装置の同期を制御する表示制御手段
と、該表示制御手段の制御信号に基づいて画像を表示す
る表示手段と、を備えた表示デバイスにおいて、前記記憶手段の書き込み及び読み出し部分に、前記表示
手段に表示する画像の少なくとも１水平ライン以上の画
像データ容量を有する書き込み用ライン記憶手段及び読
み出し用ライン記憶手段を備え、該書き込み用ライン記
憶手段及び読み出し用ライン記憶手段の夫々の書き込み
及び読み出しタイミングが非同期で行われることを特徴
とする表示デバイス。
【請求項６】前記書き込み用ライン記憶手段への画像
データの書き込みは、前記画像処理手段からの前記画像
データが存在しない無効期間を含むタイミングで行わ
れ、前記書き込み用ライン記憶手段からの読み出しを前
記表示手段に表示する画像の１水平ライン周期にわたり
連続して出力することにより、前記記憶手段の動作周波
数を前記画像処理手段の動作周波数より低くしたことを
特徴とする請求項５に記載の表示デバイス。
【請求項７】前記表示手段へ入力する１ライン単位の
画像データは、前記画像データを含む期間を有効期間、
前記画像データを含まない期間を無効期間とし、１フレ
ームのデータ転送期間に少なくとも１組以上の前記有効
期間、無効期間からなるデータを使用する場合、前記記
憶手段への入出力のタイミングは前記無効期間に前記画
像データ若しくは個別データを含ませたことを特徴とす
る請求項５又は６に記載の表示デバイス。
【請求項８】白色光源と、該光源の光束を集光する集
光手段と、該集光手段からの光束波長を３原色に分離す
る波長分離手段と、該波長分離手段により分離された３
原色の夫々を光変調する透過型若しくは反射型光変調手
段と、該光変調手段により変調された変調光を合成する
光合成手段と、を備えた表示装置において、前記光変調手段が請求項１乃至７の何れか一項に記載の
表示デバイスを使用したことを特徴とする表示装置。
【請求項９】前記光変調手段に強誘電性液晶を使用し
たことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】前記波長分離手段に回転機構を有する
カラーフィルタを使用し、前記光合成手段に偏光ビーム
スプリッタを使用することにより、前記カラーフィルタ
により時分割された各波長の光束を前記偏光ビームスプ
リッタにより均一化して偏光を一方向に揃え、該偏光さ
れた各波長の光束に同期した画像データにより変調する
光変調素子を少なくとも１個使用したことを特徴とする
請求項８又は９に記載の表示装置。