JP2009244850A - 投射形表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はスクリーンに拡大投射される映像の輝度を高めることができる投射形表示装置、およびその駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明による投射形表示装置は、赤色映像を表示する第１表示パネルと、緑色映像を表示する第２表示パネルと、青色映像を表示する第３表示パネルと、第１ないし第３表示パネルで表示された映像をカラー映像に合成する第１合成部材と、白色映像を表示する第４表示パネルと、カラー映像と白色映像を合成する第２合成部材と、第２合成部材から映像を受信してスクリーンに拡大投射する投射レンズ系と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は投射形表示装置に関し、より詳しくはスクリーンに拡大投射される映像の輝度を高めることができる投射形表示装置、およびその駆動方法に関するものである。

一般に投射形表示装置は、赤色映像を表示する第１表示パネルと、緑色映像を表示する第２表示パネルと、青色映像を表示する第３表示パネルと、３つの表示パネルで表示された映像をカラー映像に合成する合成部材と、合成されたカラー映像をスクリーンに拡大投射する投射レンズ系と、を含む。

投射形表示装置の表示パネルとしては、液晶表示パネル、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）パネル、およびＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）パネルなどが公知である。

ＬＣＯＳパネルは、ガラス基板ではなくて半導体基板上に複数の液晶セルが形成された反射型液晶表示パネルの一種である。ＤＬＰパネルは、毎秒５０万回以上スイッチングする数十万個のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ-ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）チップを備え、各ＤＭＤチップの反射角度を調節して映像を表示する。

しかし、前述した３種類の表示パネルは自らの発光が不可能であるため、投射形表示装置は高輝度光源（高圧水銀ランプのような白色光源またはレーザーを利用した赤色と緑色および青色の三色光源など）と、光源から放出された光を表示パネルに提供する照明レンズ系を備えなければならない。

従って、従来の投射形表示装置は消費電力が高く、光源の発熱抑制のために冷却ファンを使わなければならないため、冷却ファンの騒音が生じる問題があった。また、照明レンズ系と投射レンズ系の構造が複雑で、小型化製作が難しいという限界があった。

このような短所を補うため、最近、有機発光表示パネルのような自己発光表示パネルを用いる投射形表示装置が提案されている。この場合、光源と照明レンズ系を省略できるため、内部構造を単純化でき、小型化製作に有利な長所がある。

しかし、前述した長所にもかかわらず、投射形表示装置に適用される自己発光表示パネルは、従来光源と共に使用される投射形表示装置の表示パネルと比べて、輝度が十分でないため、スクリーンに拡大投射された映像の輝度が落ちる短所がある。

本発明の目的は、スクリーンに拡大投射される映像の輝度を高めることができる投射形表示装置、およびその駆動方法を提供することである。

本発明の第１実施形態による投射形表示装置は、赤色映像を表示する第１表示パネルと、緑色映像を表示する第２表示パネルと、青色映像を表示する第３表示パネルと、第１ないし第３表示パネルで表示された映像をカラー映像に合成する第１合成部材と、白色映像を表示する第４表示パネルと、カラー映像と白色映像を合成する第２合成部材と、第２合成部材から映像を受信してスクリーンに拡大投射する投射レンズ系と、を含む。

第１合成部材はダイクロイックプリズムで構成でき、第１ないし第３表示パネルは第１合成部材の左側の側面と右側の側面および後面に各々対向して位置することができる。第４表示パネルは、第１表示パネルおよび第３表示パネルのいずれか一つの表示パネルの前方において第１表示パネルおよび第３表示パネルと平行に位置できる。

第２合成部材はダイクロイックフィルターで構成でき、第１合成部材の前方で第１合成部材および第４表示パネルと各々４５°の角度に配置できる。第４表示パネルはカラー映像の階調別輝度信号による白色映像を表示することができる。

第１ないし第４表示パネルは自己発光表示パネルでもよい。特に、第１ないし第４表示パネルは有機発光表示パネルでもよい。一方、第１ないし第３表示パネルは自己発光表示パネルであり、第４表示パネルは光源を備えた受光型表示パネルでもよい。第１ないし第３表示パネルは有機発光表示パネルであり、第４表示パネルは透過型液晶表示パネルでもよい。

本発明の第２実施形態による投射形表示装置は、１フレーム期間中の第１期間の間に第１色映像を表示する第１表示パネルと、１フレーム期間中の第２期間の間に第２色映像を表示する第２表示パネルと、１フレーム期間中の第３期間の間に第３色映像を表示する第３表示パネルと、１フレーム期間中の第４期間の間に白色映像を表示する第４表示パネルと、を含む。第１ないし第３色映像は、カラー映像に合成され、カラー映像は白色映像と合成された後にスクリーンに拡大投射される。

１フレーム期間は４つの期間に区分され、第１ないし第４期間それぞれは４つの期間でありうる。第１ないし第３色それぞれは赤色、緑色および青色それぞれでありうる。

第１ないし第３期間それぞれは互いに同一で、第４期間は１フレーム期間中の第１ないし第３期間を除いた期間でありうる。第１ないし第３期間は第４期間より長いこともありうる。第１ないし第３色それぞれは赤色、緑色および青色それぞれでありうる。

本発明の第１実施形態による投射形表示装置の駆動方法は、１フレーム期間中の第１期間の間に第１色映像を表示する段階と、１フレーム期間中の第２期間の間に第２色映像を表示する段階と、１フレーム期間中の第３期間の間に第３色映像を表示する段階と、１フレーム期間中の第４期間の間に白色映像を表示する段階と、第１ないし第３色映像をカラー映像に合成する段階と、カラー映像と白色映像を合成してスクリーンに拡大投射する段階を含む。

１フレーム期間は４つの期間に区分されて、第１ないし第４期間それぞれは４つの期間でありうる。第１ないし第３期間それぞれは互いに同一で、第４期間は１フレーム期間中の第１ないし第３期間を除いた期間でありうる。第１ないし第３期間は第４期間より長いこともありうる。第１ないし第３色各々は赤色、緑色および青色各々でありうる。

本発明による投射形表示装置は、赤色と緑色および青色映像を表示する３つの表示パネルに加えて、白色映像を表示する表示パネルをさらに備える。そのために本発明による投射形表示装置は、カラー映像と白色映像が合成された映像をスクリーンに表示するから、自己発光表示パネルを使うと共に、スクリーンに表示される画面の輝度を向上できる。

以下、添付図を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は多様な形態に実現可能であり、ここで説明する実施形態に限られない。

図１と図２は、各々本発明の第１実施形態による投射形表示装置の斜視図と平面図である。

図１と図２を参照すると、本実施形態の投射形表示装置１０１は映像信号を受信し、映像信号を処理する映像処理部１２と、赤色映像を表示する第１表示パネル１４と、緑色映像を表示する第２表示パネル１６と、青色映像を表示する第３表示パネル１８と、第１ないし第３表示パネル１４、１６、１８で表示された映像をカラー映像に合成する第１合成部材２０と、合成されたカラー映像をスクリーン２２に拡大投射する投射レンズ系２４と、を含む。

映像処理部１２は、入力された入力映像信号から赤色映像信号と緑色映像信号および青色映像信号を生成して、赤色映像信号を第１表示パネル１４に、緑色映像信号を第２表示パネル１６に、青色映像信号を第３表示パネル１８に伝達する。

第１合成部材２０は、六面体のダイクロイックプリズム（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｐｒｉｓｍ）で構成でき、第１ないし第３表示パネル１４、１６、１８が第１合成部材２０の左側の側面と右側の側面および後面と各々対向して位置させることができる。本実施形態において第１合成部材２０の前方は、投射レンズ系２４およびスクリーン２２に向かう方向と定義する。

第１表示パネル１４の赤色映像は、第１合成部材２０の４５°に傾いた斜辺によって反射され、第１合成部材２０の前方に進行し、第２表示パネル１６の緑色映像は第１合成部材２０をそのまま透過して第１合成部材２０の前方に進行させる。そして、第３表示パネル１８の青色映像は第１合成部材２０の４５°傾いた他の斜辺によって反射され、第１合成部材２０の前方に進行させる。従って、第１合成部材２０の前方にカラー映像が合成されて出力される。

また、本実施形態の投射形表示装置１０１は、スクリーン２２に投射されるカラー映像の輝度を高めるために、白色映像を表示する第４表示パネル２６と、カラー映像と白色映像を合成する第２合成部材２８を含む。映像処理部１２は入力映像信号を分析して階調データを抽出し、抽出された階調データにより白色映像信号を生成して、これを第４表示パネル１８に伝達する。映像処理部１２は入力映像信号を分析して階調データを抽出し、抽出された階調データが特定階調以下の場合、抽出された階調と比べて所定値低い階調に対応する白色映像信号を生成して、第４表示パネル２６に伝達する。そして、映像処理部１２は、抽出された階調データが特定階調以上の場合には、抽出された階調より所定値高い階調に対応する白色映像信号を生成して、第４表示パネル２６に伝達する。そして、第４表示パネル２６の映像によってコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）の低下を防止できる。例えば、全２５６階調中に入力映像信号の階調が５０以下の場合、映像処理部１２は抽出された階調を６０％の比率に下げて、減少した階調に対応する白色映像信号を生成する。また、入力映像信号の階調が１８０以上の場合、映像処理部１２は抽出された階調を１２０％の比率で増加させて、増加された階調に対応する白色映像信号を生成する。第４表示パネル２６は、入力信号によって白色映像、つまり、白黒映像を表示する。第４表示パネル２６は、第１表示パネル１４または第３表示パネル１８の前方において第１表示パネル１４または第３表示パネル１８と平行に位置する。図１と図２では、一例として第４表示パネル２６が第３表示パネル１８の前方に位置することを示した。

第２合成部材２８は、板状のダイクロイックフィルターで構成でき、第１合成部材２０の前方で第４表示パネル２６および第１合成部材２０と各々４５°の角度に配置できる。

第２合成部材２８は、第１合成部材２０から出力されたカラー映像をそのまま透過させ、また第４表示パネル２６の白色映像をそのまま反射させてカラー映像と白色映像を合成する。そして、合成された映像は投射レンズ系２４を介してスクリーン２２に拡大投射される。

このように投射形表示装置１０１が第４表示パネル２６と第２合成部材２８を備えることによって、カラー映像に白色映像が付加されてスクリーン２２に表示され、スクリーン２２に表示されるカラー映像は付加された白色映像によって高輝度特性を表す。

本実施形態において、第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６は、有機発光表示パネル、プラズマディスプレイパネル、および電界放出表示パネルのような自己発光表示パネルで構成される。特に、第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６は、小型化およびスリム化された装置の製作に有利で、低い消費電力と高い反応速度などの高品位特性を示す有機発光表示パネルとして構成される。

従って、本実施形態の投射形表示装置１０１は、第４表示パネル２６と第２合成部材２８を備えても内部構造を単純化でき、全体の大きさを小さくできる。

図３は本発明の実施形態による第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６を表示する有機発光表示パネルの斜視図である。

図３を参照すると、有機発光表示パネル３０は第１基板３２とシラントによって、第１基板３２に接合される第２基板３４を含む。シラント内側で実際映像が表示される画素領域（Ａ１０）が位置し、シラント外側に第１基板３２が露出された部分にパッド領域（Ａ２０）が位置する。なおシラントには電気絶縁性の接着剤を使用できる。

第１基板３２の画素領域（Ａ１０）には複数の画素３６がマトリックス状に配置され、画素領域（Ａ１０）の外側には画素を駆動するためのスキャンドライバー（図示せず）とデータドライバー（図示せず）が位置する。第１基板３２のパッド領域（Ａ２０）にはスキャンドライバーとデータドライバーに電気的信号を伝達するためのパッド電極３８が位置する。

各々の画素３６は、有機発光素子（Ｌ１）と駆動回路部で構成され、有機発光素子（Ｌ１）はアノード電極と有機発光層、およびカソード電極で構成される。駆動回路部はスイッチングトランジスタ（Ｔ１）と、駆動トランジスタ（Ｔ２）と、保存キャパシター（Ｃｓｔ）を含むことができる。駆動回路部の構成は前述した例に限られない。

スイッチングトランジスタ（Ｔ１）は、スキャンライン（ＳＬ１）とデータライン（ＤＬ１）に連結され、スキャンライン（ＳＬ１）に入力されるスイッチング電圧によりデータライン（ＤＬ１）に入力されるデータ電圧を駆動トランジスター（Ｔ２）に伝送する。保存キャパシター（Ｃｓｔ）は、スイッチングトランジスタ（Ｔ１）と電源ライン（ＶＤＤ）に連結され、スイッチングトランジスター（Ｔ１）から伝送された電圧と電源ライン（ＶＤＤ）に供給される電圧の差に相当する電圧（Ｖｇｓ）を保存する。

駆動トランジスタ（Ｔ２）は、電源ライン（ＶＤＤ）と保存キャパシター（Ｃｓｔ）に連結され、保存キャパシター（Ｃｓｔ）に保存された電圧（Ｖｇｓ）としきい電圧（Ｖｔｈ）の差の自乗に比例する出力電流を有機発光素子（Ｌ１）に供給し、有機発光素子（Ｌ１）は出力電流によって発光される。

第１表示パネル１４はすべての画素において赤色の有機発光層を備え、第２表示パネル１６はすべての画素において緑色の有機発光層を備え、第３表示パネル１８はすべての画素において青色の有機発光層を備える。そして、第４表示パネル２６はすべての画素において白色の有機発光層を備える。

図４は本発明の第２実施形態による投射形表示装置の平面図である。

図４を参照すると、本実施形態の投射形表示装置１０２は第４表示パネル２６１の後方に光源４０が位置され、第４表示パネル２６１が光源４０から光を受信して白色映像を表示する受光型表示パネルに形成される構成を除いて、前述した第１実施形態と同じ構造で構成される。第１実施形態のような部材については同じ引用符号を使用する。

第４表示パネル２６１は、透過型液晶表示パネルでもよく、すべての画素で白色のカラーフィルターを備えて白色映像を表示する。

以下、本発明の第１および第２実施形態による投射形表示装置の動作を図５と図６を参照して説明する。

図５は本発明の第１および第２実施形態による投射形表示装置が第３実施形態により動作する方法を示した図である。具体的に、図５は１フレーム期間の間の第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６に映像が表示される期間を示した図である。

図５に示したように、本発明の第３実施形態による投射形表示装置は、第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６を時分割駆動する。投射形表示装置は１フレーム期間を４つの期間に分割して、４つの期間中の一つの期間の間に第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６それぞれが発光するように制御する。

図５は一つの例示として、第１表示パネル１４から第４表示パネル２６が順次に発光する場合、各表示パネルの発光期間を示した図である。これと異なる順序に第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６が発光でき、第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６の発光期間が互いに異なることもありうる。ただし、発光期間が表示パネル毎に異なる場合、同じ階調を示すために各表示パネルに入力される映像信号が変わる。

このように第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６に順次に映像が表示されると、各表示パネルに表示された映像の残像が合成されて、カラー映像が表示される。この時、従来とは異なって、第４表示パネル２６に表示される映像は明るさだけが表示される映像である。第４表示パネル２６に具備された複数の画素の各々の明るさは、白色映像信号に含まれている各画素の階調情報により決定される。

図６は本発明の第１および第２実施形態による投射形表示装置が第４実施形態により動作される方法を示した図である。具体的に、１フレーム期間の間に第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６に映像が表示される期間を示した図である。

図６に示したように、本発明の第４実施形態による投射形表示装置は、１フレーム期間を赤色、緑色、青色表示期間（ＰＥ１）と白色表示期間（ＰＥ２）に分けて、第１ないし第４表示パネル１４、１６、１８、２６を駆動する。

図６に示したように、第１ないし第３表示パネル１４、１６、１８に期間（ＰＥ１）の間の映像が表示され、期間（ＰＥ２）の間の第４表示パネル２６に映像が表示される。期間（ＰＥ１）は期間（ＰＥ２）の３倍に該当する期間でありうる。すると、図５のように動作する投射形表示装置に比べてさらに明るい映像を提供することができる。

図５および図６に示された白色映像の表示期間は、全体映像が単色を表示するとき白色映像の追加によって発生できる色変化を考慮して決定される。つまり、第１ないし第３表示パネルに映像が表示される期間と第４表示パネルに白色映像が表示される期間を調節して、画面に表示された映像の色が変化しないようにしなければならない。各色相により白色映像の許容程度は予め生成されたデータを利用して、映像処理部１２が制御することができる。

このように、本発明の実施形態による投射形表示装置は、白色を表示する第４表示パネル２６をさらに含むことによって、従来の投射形表示装置より明るい映像を提供することができ、フルホワイト（ｆｕｌｌ ｗｈｉｔｅ）に近い画面を表示する場合、第１ないし第３表示パネル１４、１６、１８の負担を減らせる。

前記では本発明の望ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図の範囲内で多様に変形して、実施するのが可能であり、これも本発明の範囲に属するのは当然である。

本発明の第１実施形態による投射形表示装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態による投射形表示装置の平面図である。 本発明の実施形態による第１ないし第４表示パネルを表示する有機発光表示パネルの斜視図である。 本発明の第２実施形態による投射形表示装置の平面図である。 本発明の第１および第２実施形態による投射形表示装置が第３実施形態により動作する方法を示した図である。 本発明の第１および第２実施形態による投射形表示装置が第４実施形態により動作する方法を示した図である。

符号の説明

１０１、１０２ 投射形表示装置
１２ 映像処理部
１４、１６、１８、２６ 第１ないし第４表示パネル
２０、２８ 合成部材
２２ スクリーン
２４ 投射レンズ系
３０ 有機発光表示パネル

Claims (20)

1. 赤色映像を表示する第１表示パネルと、
   緑色映像を表示する第２表示パネルと、
   青色映像を表示する第３表示パネルと、
   前記第１ないし第３表示パネルに表示された映像をカラー映像に合成する第１合成部材と、
   白色映像を表示する第４表示パネルと、
   前記カラー映像と前記白色映像を合成する第２合成部材と、
   前記第２合成部材から映像を受信してスクリーンに拡大投射する投射レンズ系と、
   を含むことを特徴とする投射形表示装置。
2. 前記第１合成部材がダイクロイックプリズムで構成され、前記第１ないし第３表示パネルが前記第１合成部材の左側側面と右側側面および後面に各々対向して位置することを特徴とする請求項１に記載の投射形表示装置。
3. 前記第４表示パネルが前記第１表示パネルおよび前記第３表示パネルの中、いずれか一つの表示パネルの前方において前記第１表示パネルおよび前記第３表示パネルと平行に位置されることを特徴とする請求項２に記載の投射形表示装置。
4. 前記第２合成部材がダイクロイックフィルターで構成され、前記第１合成部材の前方において前記第１合成部材および前記第４表示パネルと各々４５°の角度に配置することを特徴とする請求項３に記載の投射形表示装置。
5. 前記第４表示パネルが前記カラー映像の階調別輝度信号に応じた白色映像を表示することを特徴とする請求項１に記載の投射形表示装置。
6. 前記第１ないし第４表示パネルが自己発光表示パネルであることを特徴とする請求項１に記載の投射形表示装置。
7. 前記第１ないし第４表示パネルが有機発光表示パネルであることを特徴とする請求項６に記載の投射形表示装置。
8. 前記第１ないし第３表示パネルが自己発光表示パネルであり、前記第４表示パネルが光源を備えた受光型表示パネルであることを特徴とする請求項１に記載の投射形表示装置。
9. 前記第１ないし第３表示パネルが有機発光表示パネルであり、前記第４表示パネルが透過型液晶表示パネルであることを特徴とする請求項８に記載の投射形表示装置。
10. １フレーム期間中の第１期間の間に第１色映像を表示する第１表示パネルと、
    １フレーム期間中の第２期間の間に第２色映像を表示する第２表示パネルと、
    １フレーム期間中の第３期間の間に第３色映像を表示する第３表示パネルと、
    １フレーム期間中の第４期間の間に白色映像を表示する第４表示パネルと、を含み、
    前記第１ないし第３色映像をカラー映像に合成し、前記カラー映像と前記白色映像を合成して、スクリーンに拡大投射することを特徴とする投射形表示装置。
11. 前記１フレーム期間が４つの期間に区分されて、前記第１ないし第４期間それぞれが前記４つの期間それぞれであることを特徴とする請求項１０に記載の投射形表示装置。
12. 前記第１ないし第３色それぞれが赤色、緑色および青色それぞれであることを特徴とする請求項１１に記載の投射形表示装置。
13. 前記第１ないし第３期間それぞれが互いに同一で、前記第４期間が前記１フレーム期間の中の前記第１ないし第３期間を除いた残り期間であることを特徴とする請求項１０に記載の投射形表示装置。
14. 前記第１ないし第３期間が前記第４期間より長いことを特徴とする請求項１３に記載の投射形表示装置。
15. 前記第１ないし第３色それぞれが赤色、緑色および青色それぞれであることを特徴とする請求項１４に記載の投射形表示装置。
16. １フレーム期間中の第１期間の間に第１色映像を表示する段階と、
    １フレーム期間中の第２期間の間に第２色映像を表示する段階と、
    １フレーム期間中の第３期間の間に第３色映像を表示する段階と、
    １フレーム期間中の第４期間の間に白色映像を表示する段階と、
    前記第１ないし第３色映像をカラー映像に合成する段階と、
    前記カラー映像と前記白色映像を合成してスクリーンに拡大投射する段階と、
    を含むことを特徴とする投射形表示装置の駆動方法。
17. 前記１フレーム期間を４つの期間に区分して、前記第１ないし第４期間それぞれが前記４つの期間それぞれであることを特徴とする請求項１６に記載の投射形表示装置の駆動方法。
18. 前記第１ないし第３期間それぞれが互いに同一で、前記第４期間は前記１フレーム期間中の前記第１ないし第３期間を除いた残り期間であることを特徴とする請求項１６に記載の投射形表示装置の駆動方法。
19. 前記第１ないし第３期間が前記第４期間より長いことを特徴とする請求項１８に記載の投射形表示装置の駆動方法。
20. 前記第１ないし第３色それぞれが赤色、緑色および青色それぞれであることを特徴とする請求項１６ないし１９のうち、いずれか一つに記載の表示装置の駆動方法。

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