JP2011203292A - Projection display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection display device which generates only a little amount of heat from an LED, achieves an expanded color gamut of an image to be displayed, facilitates the gradation control of the image to be displayed, and provides a bright projected image.SOLUTION: A frequency determination part 33 generates a frequency signal on the basis of a gradation signal extracted from an image signal and a mixture ratio signal set on the basis of chromaticity information and luminance information. An LED driving pulse generation part 31 generates an LED pulse signal on the basis of the frequency signal and a synchronization signal. An LED drive circuit 32 generates an LED driving signal being a pulse signal having a pulse width corresponding to the gradation signal, on the basis of the LED pulse signal and outputs the LED driving signal to LED light sources 2r, 2g and 2b.

Description

本発明は、波長の異なる複数の光源と1個の光変調素子とを用いフィールドシーケンシャル駆動で画像を投射する際に、投射画像の階調に関わらず色度の変動の少ない映像を投射することができる投射型表示装置に関するものである。   When projecting an image by field sequential driving using a plurality of light sources having different wavelengths and a single light modulation element, the present invention projects an image with little variation in chromaticity regardless of the gradation of the projected image. The present invention relates to a projection display device that can

小型で大画面の映像を表示する装置として、1個の光変調素子を用いフィールドシーケンシャル駆動をおこなう方式の投射型表示装置が知られている。
投射型表示装置は、光源からの照明光を液晶表示素子に照射し、液晶表示素子に表示されている画像をスクリーン上に拡大投射するものである。
2. Description of the Related Art As a small-sized device that displays a large screen image, a projection display device that uses a single light modulation element and performs field sequential driving is known.
The projection display device irradiates a liquid crystal display element with illumination light from a light source, and enlarges and projects an image displayed on the liquid crystal display element on a screen.

近年、LEDやレーザなどの半導体光源が高輝度化し投射型表示装置の光源として用いる検討がおこなわれている。
半導体光源は、光源の高速制御が可能な点や、小型軽量で長寿命な点から実用化に向けての検討が盛んになっている。
また、半導体光源の高速制御性を利用して、1個の光変調素子を用いるフィールドシーケンシャル駆動の検討もおこなわれている。
LED光源を用い、フィールドシーケンシャル駆動により映像を表示する投射型表示装置が特許文献1に記載されている。
In recent years, semiconductor light sources such as LEDs and lasers have been increased in luminance, and studies have been conducted on use as light sources for projection display devices.
Semiconductor light sources are actively studied for practical use because they can control the light source at high speed, and are small, light, and have a long life.
In addition, field sequential driving using one light modulation element has been studied using the high-speed controllability of a semiconductor light source.
Patent Document 1 discloses a projection display device that uses an LED light source and displays an image by field sequential driving.

特許文献1には、概ね以下の内容が開示されている。
特許文献1に記載の表示装置は、赤(R)、緑(G)及び青(B)の各LEDと、1つの空間変調素子と光源調整部とを備える。映像の1フレームは、R光、G光及びB光に対応して3つのサブフレームに分割され、各サブフレームには、R、G及びBの各映像信号が空間変調素子に供給される。R、G及びBの各LEDは高速で駆動されている。光源調整部は、映像を目標色空間とするため、R、G及びBの各LEDのそれぞれの発光量の混合比を決定し、この混合比に基づいてR、G及びBの各LEDそれぞれに流すLED駆動電流を設定する。
サブフレーム毎に、G及びBの各LEDそれぞれに流すLED駆動電流を調整することにより、色空間を所望の位置に設定して色域調整がおこなうと共に、空間変調素子に照射する光の輝度を高め明るい投射映像得ることができる。
Patent Document 1 generally discloses the following contents.
The display device described in Patent Literature 1 includes red (R), green (G), and blue (B) LEDs, one spatial modulation element, and a light source adjustment unit. One frame of video is divided into three subframes corresponding to R light, G light, and B light, and R, G, and B video signals are supplied to the spatial modulation element in each subframe. The R, G and B LEDs are driven at high speed. The light source adjustment unit determines the mixing ratio of the respective light emission amounts of the R, G, and B LEDs in order to set the image as the target color space, and determines each of the R, G, and B LEDs based on the mixing ratio. Set the LED drive current to flow.
By adjusting the LED drive current that flows to each of the G and B LEDs for each subframe, the color space is set to a desired position, and the color gamut is adjusted, and the luminance of the light irradiated to the spatial modulation element is also adjusted. High bright projection picture can be obtained.

特開2006-330177号公報JP 2006-330177 A

ところで、特許文献1記載の表示装置に用いられる空間変調素子は、表示される映像の階調を空間変調素子に印加する電圧量あるいは電流量で制御するアナログ駆動の空間変調素子を利用している。
しかしながら、アナログ駆動の空間変調素子は、次にあげるような課題を有している。アナログ駆動の空間変調素子は、ディスクリネーションと呼ばれる配向欠陥が生じやすく、映像のコントラストを向上することが困難である。また、アナログ駆動の空間変調素子は、駆動回路の構造が複雑であり生産性を高めることが困難であり、コストが高くなってしまう。更に、アナログ駆動の空間変調素子は、液晶に印加する電圧が対象に印加されず一方の電極側に偏ってしまい、液晶に直流成分が加えられ焼き付きと呼ばれる不良が発生しやすい。
By the way, the spatial modulation element used in the display device described in Patent Document 1 uses an analog-driven spatial modulation element that controls the gradation of a displayed image by the amount of voltage or current applied to the spatial modulation element. .
However, the analog-driven spatial modulation element has the following problems. An analog-driven spatial modulation element is liable to cause an alignment defect called disclination, and it is difficult to improve the contrast of an image. In addition, an analog-driven spatial modulation element has a complicated drive circuit structure, making it difficult to increase productivity and increasing the cost. Furthermore, in the analog-driven spatial modulation element, the voltage applied to the liquid crystal is not applied to the target and is biased toward one electrode side, and a direct current component is added to the liquid crystal, which tends to cause a defect called burn-in.

更に、特許文献1記載のLED光源は、駆動方法として連続的に電圧を印加する連続駆動を用いている。連続駆動の場合、長時間駆動することにより発熱による発光効率の低下がおき、中心波長が移動するため表示する映像の色合いが変化する虞がある。   Furthermore, the LED light source described in Patent Document 1 uses continuous driving in which a voltage is continuously applied as a driving method. In the case of continuous driving, the light emission efficiency is reduced due to heat generation by driving for a long time, and the hue of the displayed image may change because the center wavelength moves.

そこで、本発明は、LEDの発熱の少ない駆動方法用いると共に、アナログ駆動の空間変調素子の課題を改善し、表示される映像の色度の拡大、及び表示される映像の階調制御を容易にし、明るい投射映像を得ることができる投射型表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention uses a driving method with less LED heat generation, improves the problem of the analog-driven spatial modulation element, and facilitates the expansion of the chromaticity of the displayed image and the gradation control of the displayed image. An object of the present invention is to provide a projection display device capable of obtaining a bright projection image.

上記の目的を達成するために、本発明は、次の1)乃至5)を提供する。
1)パルス駆動で駆動され、それぞれ波長の異なる光を発光する複数の半導体光源(2r,2g,2b)と、素子駆動信号に基づいてパルス駆動され、入射した前記半導体光源(2r,2g,2b)からの光を光変調して出力する空間変調素子(5)と、映像信号から同期信号を抽出して出力すると共に、前記映像信号から前記素子駆動信号を生成して前記空間変調素子(5)に対して出力する素子駆動回路(21)と、前記素子駆動回路(21)から出力した前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期した光源駆動パルス信号を生成する光源駆動パルス生成部(31)と、前記光源駆動パルス生成部(31)から出力した前記光源駆動パルス信号に基づいて前記半導体光源(2r,2g,2b)を駆動する光源駆動信号を出力する光源駆動回路(32)と、を備えることを特徴とする投射型表示装置(1)。
2)パルス駆動で駆動され、それぞれ波長の異なる光を発光する複数の半導体光源(2r,2g,2b)と、素子駆動信号に基づいてパルス駆動され、入射した前記半導体光源(2r,2g,2b)からの光を光変調して出力する空間変調素子(5)と、 映像信号から階調信号を抽出して、前記映像信号及び前記階調信号を出力する階調信号抽出部(22)と、前記映像信号から前記素子駆動信号を生成し、前記空間変調素子(5)に対し出力する素子駆動回路(21)と、前記複数の半導体光源(2r,2g,2b)から射出する光を混色する際の混合比率の情報を含む混合比率信号と、前記階調信号抽出部(22)から出力された階調信号とに基づいて前記複数の半導体光源(2r,2g,2b)をパルス駆動するパルス情報を決定し、周波数信号として出力する周波数決定部(33)と、前記周波数決定部(33)から出力した前記周波数信号に基づいて半導体光源(2r,2g,2b)を駆動する光源駆動信号を出力する光源駆動回路(32)と、を備え、前記パルス情報には、前記複数の半導体光源(2r,2g,2b)のそれぞれに対応したパルス数,パルス周波数及びパルス幅の情報を含み、前記パルス幅は、前記混合比率信号に基づいて制御されることを特徴とする投射型表示装置(1)。
3)混合比率設定部(34)を更に備え、前記混合比率設定部(34)は、希望する色域に関する色度情報、あるいは目標とする輝度に関する輝度情報に基づいて前記複数の半導体光源(2r,2g,2b)から射出する光を混色する際の混合比率の情報を含む混合比率信号を設定することを特徴とする2)記載の投射型表示装置(1)。
4)前記素子駆動回路(21)は、入力する前記映像信号から同期信号を生成して出力し、前記周波数決定部(33)から出力した前記周波数信号と、前記素子駆動回路(21)から出力した前記同期信号とに基づいて光源駆動パルス信号を生成する光源駆動パルス生成部(31)を備え、前記光源駆動回路(32)は、前記光源駆動パルス生成部(31)で生成された前記光源駆動パルス信号に基づいて光源駆動信号を生成し、前記素子駆動信号と同期して前記半導体光源(2r,2g,2b)を発光させることを特徴とする2)または3)記載の投射型表示装置(1)。
5)前記空間変調素子(5)は1個であり、前記素子駆動信号は、投影画像の1フレームが前記複数の半導体光源(2r,2g,2b)の個数に対応した数のサブフレームに分割された時分割駆動用の信号であり、前記複数の半導体光源は(2r,2g,2b)、対応するサブフレームに応じて発光することを特徴とする2)乃至4)のいずれか1項に記載の投射型表示装置(1)。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following 1) to 5).
1) A plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) that are driven by pulse driving and emit light having different wavelengths, and the semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) that are pulse-driven and incident based on element driving signals. And a spatial modulation element (5) for optically modulating and outputting light from the video signal, and extracting and outputting a synchronization signal from the video signal, and generating the element drive signal from the video signal to generate the spatial modulation element (5). ) And a light source drive pulse generation unit (31) for generating a light source drive pulse signal synchronized with the video signal based on the synchronization signal output from the element drive circuit (21). And a light source drive that outputs a light source drive signal for driving the semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) based on the light source drive pulse signal output from the light source drive pulse generator (31). Circuit projection display device, characterized in that it comprises (32), a (1).
2) A plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) that are driven by pulse driving and emit light having different wavelengths, and the semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) that are pulse-driven and incident based on element driving signals. A spatial modulation element (5) for optically modulating and outputting the light from the image signal; and a gradation signal extraction unit (22) for extracting the gradation signal from the image signal and outputting the image signal and the gradation signal; The device drive circuit (21) that generates the device drive signal from the video signal and outputs the device drive signal to the spatial modulation device (5) and the light emitted from the plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) are mixed The plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) are pulse-driven based on a mixing ratio signal including information on the mixing ratio at the time of performing and a gradation signal output from the gradation signal extraction unit (22). Determine the pulse information, A frequency determining unit (33) that outputs as a frequency signal, and a light source driving circuit that outputs a light source driving signal for driving the semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) based on the frequency signal output from the frequency determining unit (33) (32), and the pulse information includes information on the number of pulses, a pulse frequency, and a pulse width corresponding to each of the plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b). A projection type display device (1), which is controlled based on a mixing ratio signal.
3) A mixing ratio setting unit (34) is further provided, and the mixing ratio setting unit (34) is configured to include the plurality of semiconductor light sources (2r) based on chromaticity information regarding a desired color gamut or luminance information regarding target luminance. , 2g, 2b), the projection display device (1) according to 2), wherein a mixture ratio signal including information on a mixture ratio when the light emitted from the mixture is mixed is set.
4) The element driving circuit (21) generates and outputs a synchronization signal from the input video signal, and outputs the frequency signal output from the frequency determining unit (33) and the element driving circuit (21). A light source drive pulse generation unit (31) that generates a light source drive pulse signal based on the synchronization signal, and the light source drive circuit (32) includes the light source generated by the light source drive pulse generation unit (31). A projection display device according to 2) or 3), wherein a light source drive signal is generated based on the drive pulse signal, and the semiconductor light source (2r, 2g, 2b) is caused to emit light in synchronization with the element drive signal. (1).
5) The number of the spatial modulation elements (5) is one, and the element drive signal is divided into a number of subframes in which one frame of the projected image corresponds to the number of the plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b). Any one of 2) to 4), wherein the plurality of semiconductor light sources (2r, 2g, 2b) emit light in accordance with corresponding subframes. The projection type display device (1) described.

本発明によれば、LEDの発熱の少ない駆動方法用いると共に、アナログ駆動の空間変調素子の課題を改善し、表示される映像の色域の拡大、及び表示される映像の階調制御を容易にし、明るい投射映像を得ることができる。   According to the present invention, a driving method with less heat generation of the LED is used, the problem of the analog-driven spatial modulation element is improved, the color gamut of the displayed image is enlarged, and the gradation control of the displayed image is facilitated. You can get a bright projected picture.

第1の実施形態の投射型表示装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the projection type display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の投射型表示装置の空間変調素子の駆動方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the drive method of the spatial modulation element of the projection type display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の投射型表示装置の半導体光源の駆動方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the drive method of the semiconductor light source of the projection type display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の投射型表示装置の制御部の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of the control part of the projection type display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の投射型表示装置の光源駆動信号及び素子駆動信号の概略を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the outline of the light source drive signal and element drive signal of the projection type display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の投射型表示装置で混色させた場合の光源駆動信号及び素子駆動信号の概略を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the outline of the light source drive signal and element drive signal at the time of making it color-mix in the projection type display apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施形態の投射型表示装置の半導体光源の駆動方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the drive method of the semiconductor light source of the projection type display apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の投射型表示装置の制御部の詳細を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the detail of the control part of the projection type display apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の投射型表示装置で混色させた場合の光源駆動信号及び素子駆動信号の概略を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the outline of the light source drive signal and element drive signal at the time of making it color-mix in the projection type display apparatus of 2nd Embodiment.

以下に、本発明に係る投射型表示装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、全図において、共通な機能を有する部品には同一符号を付して示し、一度説明したものに関しては、繰り返した説明を省略する。
Embodiments of a projection display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that components having common functions are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and repeated descriptions of components once described are omitted.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態の投射型表示装置1の構成を示す概略図である。
投射型表示装置1は、半導体光源2と、照明光学系3と、偏光分離素子4と、空間変調素子5と、投射光学系6と、制御部7とを有する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display device 1 according to the first embodiment.
The projection display device 1 includes a semiconductor light source 2, an illumination optical system 3, a polarization separation element 4, a spatial modulation element 5, a projection optical system 6, and a control unit 7.

半導体光源2は、赤色(R)光を発光するR光用半導体光源2rと、緑色(G)光を発光するR光用半導体光源2gと、青色(B)光を発光するB光用半導体光源2bと、放熱機能を備えたベース21とを有し、各色用半導体光源2r,2g,2bはベース21に固定されている。各色用半導体光源2r,2g,2bとしては、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や半導体レーザが用いられる。ここでは、LEDを用いた場合について説明する。
照明光学系3は、複数の光学素子からなり、半導体光源2を発光した各色光の照明光が入射し入射した照明光の照度むらを低減すると共に、照明光の光束の大きさを空間変調素子5の大きさに合わせるように調整する。
The semiconductor light source 2 includes an R light semiconductor light source 2r that emits red (R) light, an R light semiconductor light source 2g that emits green (G) light, and a B light semiconductor light source that emits blue (B) light. 2b and a base 21 having a heat radiating function, and the respective color semiconductor light sources 2r, 2g, 2b are fixed to the base 21. As each color semiconductor light source 2r, 2g, 2b, a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser is used. Here, a case where LEDs are used will be described.
The illumination optical system 3 includes a plurality of optical elements. The illumination light of each color light emitted from the semiconductor light source 2 is incident on the illumination optical system 3. The illumination optical system 3 reduces unevenness in illumination intensity of the incident illumination light, and changes the size of the illumination light flux. Adjust to match the size of 5.

偏光分離素子4は、入射する光束に対して45度傾斜して配置される偏光分離面41を備える。入射した光束は、偏光分離面41において所定の角度である第1の直線偏光が透過され、第1の直線偏光と直交する第2の直線偏光が反射される。偏光分離素子4としては、偏光ビームスプリッター(PBS:Polarizing Beam Splitter)やワイヤグリッド偏光板が用いられる。ここでは、PBS4を用いた場合について説明する。   The polarization separation element 4 includes a polarization separation surface 41 that is disposed at an inclination of 45 degrees with respect to an incident light beam. The incident light beam transmits the first linearly polarized light having a predetermined angle on the polarization separation surface 41 and reflects the second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light. As the polarization separation element 4, a polarization beam splitter (PBS) or a wire grid polarizer is used. Here, the case where PBS4 is used will be described.

空間変調素子5は、偏光分離素子4から入射した第1の直線偏光を、制御部7から入力した素子駆動信号に基づいて光変調すると共に反射し、変調光として偏光分離素子4に対して射出する。空間変調素子5としては、反射型あるいは透過型の液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイスが用いられる。ここでは、空間変調素子5として反射型液晶素子5を用いた場合について説明する。
投射光学系6は、入射した光を拡大し図示しないスクリーンに対して映像を拡大投射する
The spatial modulation element 5 optically modulates and reflects the first linearly polarized light incident from the polarization separation element 4 based on the element drive signal input from the control unit 7, and emits the modulated linear light to the polarization separation element 4. To do. As the spatial modulation element 5, a reflective or transmissive liquid crystal element or a digital micromirror device is used. Here, a case where the reflective liquid crystal element 5 is used as the spatial modulation element 5 will be described.
The projection optical system 6 enlarges the incident light and enlarges and projects an image on a screen (not shown).

制御部7は、素子制御部11と、光源(LED)制御部12と、電源回路部13を有する。
素子制御部11は、外部から入力した映像信号に基づいて、空間変調素子5を光変調する際の素子駆動信号を出力する。LED制御部12は、各色用半導体光源2r,2g,2bを駆動する光源(LED)駆動信号を出力する。電源回路部13は、素子制御部11及びLED制御部12に対して、素子駆動信号及び光源駆動信号を生成するための電源をそれぞれ供給する。
The control unit 7 includes an element control unit 11, a light source (LED) control unit 12, and a power supply circuit unit 13.
The element control unit 11 outputs an element driving signal for optically modulating the spatial modulation element 5 based on a video signal input from the outside. The LED control unit 12 outputs a light source (LED) driving signal for driving the semiconductor light sources 2r, 2g, and 2b for each color. The power supply circuit unit 13 supplies power for generating an element drive signal and a light source drive signal to the element control unit 11 and the LED control unit 12, respectively.

次に、半導体光源2を発光した光の経路について説明する。
LED制御部12入力した光源駆動信号に基づいて各色用半導体光源2r,2g,2bは、R光,G光及びB光を発光する。発光された各色光は、照明光として照明光学系3に入射する。
照明光学系3に入射した照明光は、照明光の照度むらを低減すると共に、照明光の光束の大きさを空間変調素子5の大きさに合わせるように調整され射出する。
Next, the path of light emitted from the semiconductor light source 2 will be described.
The respective color semiconductor light sources 2r, 2g, and 2b emit R light, G light, and B light based on the light source driving signal input by the LED control unit 12. Each emitted color light enters the illumination optical system 3 as illumination light.
The illumination light incident on the illumination optical system 3 is adjusted so as to reduce the illuminance unevenness of the illumination light and adjust the size of the luminous flux of the illumination light so as to match the size of the spatial modulation element 5.

照明光学系3を射出した照明光は、偏光分離素子4に入射し、入射した照明光の光束に対して45度傾斜した偏光分離面41において第2の直線偏光であるS偏光が反射され、第1の直線偏光であるP偏光のみが透過する。ここでは、P偏光を第1の直線偏光とし、S偏光を第2の直線偏光とした場合について説明したが、S偏光を第1の直線偏光とし、P偏光を第2の直線偏光としてもよい。   The illumination light emitted from the illumination optical system 3 enters the polarization separation element 4, and the S-polarized light that is the second linearly polarized light is reflected at the polarization separation surface 41 inclined by 45 degrees with respect to the incident illumination light beam, Only the P-polarized light that is the first linearly polarized light is transmitted. Although the case where the P-polarized light is the first linearly polarized light and the S-polarized light is the second linearly polarized light has been described here, the S-polarized light may be the first linearly polarized light and the P-polarized light may be the second linearly polarized light. .

偏光分離素子4を透過したP偏光は、反射型液晶素子5に入射する。反射型液晶素子5は、外部から入力する映像信号に基づいて素子制御部11から出力した素子駆動信号によりP偏光を光変調し、変調光として反射して射出する。
反射型液晶素子5で反射した変調光は、再び偏光分離素子4に入射し、偏光分離面41で変調光のうちの変調成分であるS偏光が反射し、90度折り曲げられ偏光分離素子4から射出する。
The P-polarized light transmitted through the polarization separation element 4 is incident on the reflective liquid crystal element 5. The reflective liquid crystal element 5 optically modulates P-polarized light with an element drive signal output from the element control unit 11 based on a video signal input from the outside, and reflects and emits the light as modulated light.
The modulated light reflected by the reflective liquid crystal element 5 is incident on the polarization separation element 4 again, and S-polarized light, which is a modulation component of the modulated light, is reflected by the polarization separation surface 41 and is bent by 90 degrees from the polarization separation element 4. Eject.

偏光分離面41で反射したS偏光は、偏光分離素子4から射出し、投射光学系6に入射する。投射光学系6に入射したS偏光は、映像光として投射光学系6で拡大され投射される。   The S-polarized light reflected by the polarization separation surface 41 exits from the polarization separation element 4 and enters the projection optical system 6. The S-polarized light incident on the projection optical system 6 is enlarged and projected as image light by the projection optical system 6.

次に、図2を用いて第1の実施形態の投射型表示装置1に用いる反射型液晶素子5の駆動方法について説明する。
図2(a)は、一般的なアナログ駆動を用いる反射型液晶素子5の駆動方法を示しており、所定周期(1フレーム)の交流電圧で液晶が変調されるものである。また、アナログ駆動の場合の階調制御は、駆動電圧の振幅値で制御する。すなわち、図2(a)では、1フレームは+V,−Vの100%(全白)で駆動した状態であり、2フレームは、+V/2,−V/2の50%(中間調)で駆動した状態を示している。この駆動方式では、表示される映像の階調特性は電圧に応じて決定されるため良い特性を示す。
Next, a driving method of the reflective liquid crystal element 5 used in the projection display device 1 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2A shows a driving method of the reflective liquid crystal element 5 using general analog driving, in which the liquid crystal is modulated with an alternating voltage of a predetermined period (one frame). The gradation control in the case of analog driving is controlled by the amplitude value of the driving voltage. That is, in FIG. 2A, one frame is driven at 100% (all white) of + V and −V, and two frames are at 50% (halftone) of + V / 2 and −V / 2. The driven state is shown. In this driving method, the gradation characteristic of the displayed image is determined according to the voltage, and thus shows a good characteristic.

しかしながらアナログ駆動の反射型液晶素子5は、ディスクリネーションと呼ばれる配向欠陥が生じやすく、映像のコントラストを向上することが困難である。また、駆動回路の構造が複雑であり生産性を高めることが困難であり、コストが高くなってしまう。更に、液晶に印加する電圧が対象に印加されず一方の電極側に偏ってしまい、液晶に直流成分が加えられ焼き付きと呼ばれる不良が発生しやすい。   However, the analog-driven reflective liquid crystal element 5 is liable to cause an alignment defect called disclination, and it is difficult to improve the contrast of the image. In addition, the structure of the drive circuit is complicated, and it is difficult to increase productivity, resulting in an increase in cost. Further, the voltage applied to the liquid crystal is not applied to the target but is biased toward one electrode side, and a direct current component is added to the liquid crystal, which tends to cause a defect called burn-in.

これらの課題を解決する方法としては、デジタル駆動を用いる反射型液晶素子5がある。
図2(b)示すようにデジタル駆動の反射型液晶素子5では、ピーク電圧が一定のパルスによって液晶を変調するものである。デジタル駆動の反射型液晶素子5における映像の階調制御は、パルスに分割したサブフレームのデジタルパルス電圧の平均電位による液晶変調によっておこなっている。
したがって、図2(b)に示すように、1フレームで100%の全白を表示するためには、+V,−Vのサブフレームのパルスで時間t駆動すればよい。一方、2フレームで50%の中間調を表示するためには、+V,−Vのサブフレームのパルスで時間t/2駆動する。
As a method for solving these problems, there is a reflective liquid crystal element 5 using digital driving.
As shown in FIG. 2B, the digitally driven reflective liquid crystal element 5 modulates the liquid crystal by a pulse having a constant peak voltage. Image gradation control in the digitally driven reflective liquid crystal element 5 is performed by liquid crystal modulation by the average potential of the digital pulse voltage of the subframe divided into pulses.
Therefore, as shown in FIG. 2B, in order to display 100% all white in one frame, it is sufficient to drive the time t with pulses of + V and −V subframes. On the other hand, in order to display a halftone of 50% in two frames, the time t / 2 is driven with pulses of + V and −V subframes.

次に、LED光源2r,2g,2bの発熱による発光効率の低下を防ぎ、映像の色合いが変化することを防ぐ技術としては、LED光源2r,2g,2bのパルス駆動がある。
図3を用いて第1の実施形態の投射型表示装置1に用いるLED光源2r,2g,2bの駆動方法について説明する。
図3(a)は、従来技術に記載した連続駆動によるLED光源2r,2g,2bの駆動状態を示す図である。連続駆動によるLED光源2r,2g,2bでは、最大出力である輝度100%を出力する場合、電圧を+Vの状態で連続発振させる。輝度を変化させる場合は、輝度に応じて電圧を変化させ連続発振させる。
Next, as a technique for preventing a decrease in light emission efficiency due to heat generation of the LED light sources 2r, 2g, and 2b and preventing a change in color of an image, there is a pulse drive of the LED light sources 2r, 2g, and 2b.
A method for driving the LED light sources 2r, 2g, and 2b used in the projection display device 1 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a diagram illustrating a driving state of the LED light sources 2r, 2g, and 2b by continuous driving described in the related art. In the LED light sources 2r, 2g, and 2b by continuous driving, when outputting the maximum output luminance of 100%, the voltage is continuously oscillated in a + V state. When the luminance is changed, the voltage is changed according to the luminance to continuously oscillate.

一方、パルス駆動の場合、図3(b)に示すようにピーク電圧が一定で所定のデューティ比の矩形波を連続発振して駆動する。
第1の実施形態の投射型表示装置1に用いるパルス駆動のLED光源2r,2g,2bでは、パルスの数で輝度を制御する。
LED光源2r,2g,2bで最大出力である輝度100%を出力する場合、時間tの間にピーク電圧+Vのパルスをn個発振する。同様に輝度50%を出力する場合、時間tの間にピーク電圧+Vのパルスをn/2個発振する。同様に輝度33%を出力する場合、時間tの間にピーク電圧+Vのパルスをn/3個発振する。このようにして、LED光源2r,2g,2bから出力される光の輝度を制御する。
On the other hand, in the case of pulse driving, as shown in FIG. 3B, a rectangular wave having a constant peak voltage and a predetermined duty ratio is continuously oscillated and driven.
In the pulse-driven LED light sources 2r, 2g, and 2b used in the projection display device 1 of the first embodiment, the luminance is controlled by the number of pulses.
When the LED light sources 2r, 2g, and 2b output the maximum luminance of 100%, n pulses of the peak voltage + V are oscillated during the time t. Similarly, when 50% luminance is output, n / 2 pulses of peak voltage + V are oscillated during time t. Similarly, when outputting 33% luminance, n / 3 pulses of peak voltage + V are oscillated during time t. In this way, the luminance of the light output from the LED light sources 2r, 2g, 2b is controlled.

次に、デジタル駆動の反射型液晶素子5とパルス駆動のLED光源2r,2g,2bとを用いる素子制御部11及びLED制御部12の詳細について、図4で説明する。
図4に示すように、素子制御部11は素子駆動回路21を備えている。また、LED制御部12は光源(LED)駆動パルス生成部31と光源(LED)駆動回路32を備えている。素子駆動回路21,LED駆動パルス生成部31及びLED駆動回路32には、電源回路部13から電力が供給されている。
Next, details of the element control unit 11 and the LED control unit 12 using the digitally driven reflective liquid crystal element 5 and the pulse-driven LED light sources 2r, 2g, and 2b will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the element control unit 11 includes an element drive circuit 21. The LED control unit 12 includes a light source (LED) drive pulse generation unit 31 and a light source (LED) drive circuit 32. Power is supplied from the power supply circuit unit 13 to the element drive circuit 21, the LED drive pulse generation unit 31, and the LED drive circuit 32.

投影する映像に対応する映像信号は、素子制御部11の素子駆動回路21に入力する。素子駆動回路21では、入力した映像信号からLED光源2r,2g,2bをパルス駆動する際のパルスのタイミングを制御するための同期信号を生成し、LED駆動パルス制御部31へ出力する。LED駆動パルス制御部31では、入力した同期信号に基づいてLED光源2r,2g,2bをパルス駆動するため、電圧が一定で所定のデューティ比のLED駆動パルス信号が生成され出力される。   The video signal corresponding to the video to be projected is input to the element drive circuit 21 of the element control unit 11. The element drive circuit 21 generates a synchronization signal for controlling the pulse timing when the LED light sources 2r, 2g, and 2b are pulse-driven from the input video signal, and outputs the synchronization signal to the LED drive pulse controller 31. In the LED drive pulse control unit 31, the LED light sources 2r, 2g, and 2b are pulse-driven based on the input synchronization signal, so that an LED drive pulse signal having a constant voltage and a predetermined duty ratio is generated and output.

LED駆動パルス制御部31から出力されたLED駆動パルス信号は、LED駆動回路32に入力し、LEDの出力光の輝度に応じたパルス数をLED駆動信号としてLED光源2r,2g,2bに出力する。
素子駆動回路21では、外部から入力した映像信号とLED駆動パルス生成部31から入力した同期信号に基づいて、反射型液晶素子5をデジタル駆動するためのピーク電圧が一定のパルスである素子駆動信号を生成し反射型液晶素子5に出力する。
これにより、LED光源2r,2g,2bではLED駆動信号に応じた輝度の光を出力し、反射型液晶素子5では素子駆動信号に応じた階調で入射した照明光を光変調し変調光として出力する。
The LED drive pulse signal output from the LED drive pulse control unit 31 is input to the LED drive circuit 32, and the number of pulses corresponding to the brightness of the output light of the LED is output to the LED light sources 2r, 2g, 2b as the LED drive signal. .
In the element drive circuit 21, an element drive signal having a constant peak voltage for digitally driving the reflective liquid crystal element 5 based on a video signal input from the outside and a synchronization signal input from the LED drive pulse generator 31. And output to the reflective liquid crystal element 5.
As a result, the LED light sources 2r, 2g, and 2b output light having a luminance corresponding to the LED driving signal, and the reflective liquid crystal element 5 optically modulates the illumination light incident at a gradation corresponding to the element driving signal to obtain modulated light. Output.

次に、図4の回路でLED光源2r,2g,2b及び反射型液晶素子5を駆動する際のLED駆動信号及び素子駆動信号を図5のタイミングチャートで説明する
図5(a)は、素子駆動信号をR色に対応する部分,G色に対応する部分及びB色に対応する部分を理解しやすいように、R,G及びBの3つの素子駆動信号として分けて表示している。第1フレームは、R,G及びBの3つのサブフレームに分けられ、第1サブフレームがR色に,第2サブフレームがG色に,第3サブフレームがB色に対応している。第2フレームは、第4サブフレームがR色,第5サブフレームがG色,第6サブフレームがB色となっており、以下フレームは、R,G及びBの3つのサブフレームが繰り返されて構成されている。
図5(b)は、図5(a)のR,G及びBの3つのサブフレームに対応したR色のLED駆動信号,G色のLED駆動信号及びB色のLED駆動信号を示している。
Next, LED driving signals and element driving signals when driving the LED light sources 2r, 2g, 2b and the reflective liquid crystal element 5 with the circuit of FIG. 4 will be described with reference to the timing chart of FIG. In order to make it easy to understand the portion corresponding to the R color, the portion corresponding to the G color, and the portion corresponding to the B color, the drive signal is separately displayed as three element drive signals of R, G, and B. The first frame is divided into three subframes of R, G, and B. The first subframe corresponds to the R color, the second subframe corresponds to the G color, and the third subframe corresponds to the B color. In the second frame, the fourth subframe is R color, the fifth subframe is G color, and the sixth subframe is B color. In the following frames, three subframes of R, G, and B are repeated. Configured.
FIG. 5B shows an R-color LED drive signal, a G-color LED drive signal, and a B-color LED drive signal corresponding to the three subframes R, G, and B in FIG. .

第1フレームは、100%の階調(全白)の場合を示し、第2フレームは50%の階調(中間調)の場合を示している。
このようにデジタル駆動の反射型液晶表示素子5と、パルス駆動のLED光源2r,2g,2bを用いることにより、LEDの色合いの変化が少なく、表示される映像の階調制御が容易な投射映像を得ることができる。
The first frame shows the case of 100% gradation (all white), and the second frame shows the case of 50% gradation (halftone).
As described above, by using the digitally driven reflective liquid crystal display element 5 and the pulse-driven LED light sources 2r, 2g, and 2b, the projected image can be easily controlled in the gradation of the displayed image with little change in the color of the LED. Can be obtained.

<第2の実施形態>
次に、第1の実施形態の投射型表示装置1で明るい投射映像及び投射される映像の色域の拡大をおこなうことができる構成について、第2の実施例として説明する。
投射映像を明るくする技術としては、同一波長のLED光源を複数個使用する方法,LED光源の出力光の光量を大きくする方法,及び各色のLED光源から発光した光を混色する方法がある。LED光源を複数個使用する方法とLED光源の出力光の光量を大きくする方法とは、光源のコストが上昇すると共に発熱が増え出力光の波長がシフトする虞がある。一方、各色のLED光源から発光した光を混色する方法は、光源の数が増えないためコストが上昇することがなく、発熱が増えることもない。
<Second Embodiment>
Next, a configuration capable of enlarging the color gamut of a bright projected image and a projected image in the projection display device 1 of the first embodiment will be described as a second example.
As a technique for brightening a projected image, there are a method of using a plurality of LED light sources having the same wavelength, a method of increasing the amount of light output from the LED light source, and a method of mixing light emitted from the LED light sources of the respective colors. The method of using a plurality of LED light sources and the method of increasing the amount of light output from the LED light sources may increase the cost of the light source and increase the heat generation and shift the wavelength of the output light. On the other hand, the method of mixing the light emitted from the LED light sources of the respective colors does not increase the number of light sources, so that the cost does not increase and heat generation does not increase.

また、第1の実施形態の投射型表示装置1における投射映像の色域は、LED光源2r,2g,2bの各出力光の出力波長に依存している。そのため、投射映像の色域を拡大するためには、LED光源2r,2g,2bの出力波長を可変する、LED光源2r,2g,2bからの出力光の波長を光学素子で変化させるなどがあるが、どちらの場合もコストが上昇や出力光の輝度の低下が発生する。
この場合も、各色のLED光源2r,2g,2bから発光した光を混色することにより、コストが上昇することがなく、輝度の上昇も合わせて達成することができる。
Further, the color gamut of the projected image in the projection display device 1 of the first embodiment depends on the output wavelength of each output light of the LED light sources 2r, 2g, 2b. Therefore, in order to expand the color gamut of the projected image, the output wavelength of the LED light sources 2r, 2g, 2b is varied, the wavelength of the output light from the LED light sources 2r, 2g, 2b is changed by an optical element, and the like. However, in either case, the cost increases and the brightness of the output light decreases.
Also in this case, by mixing the light emitted from the LED light sources 2r, 2g, and 2b of the respective colors, the cost does not increase and the luminance can be increased.

図6には、第1の実施形態の投射型表示装置1を用いてLED光源2r,2g,2bから発光した光を混色した場合について説明するタイミングチャートである。
R色を表示する第1サブフレームでは、LED駆動信号は主光線であるR光用のLED光源2rは連続発光するのに対して、G光用のLED光源2gは第1サブフレームの1/4期間のみ発光している。また、B光用のLED光源2bは第1サブフレームの1/8期間のみ発光している。
FIG. 6 is a timing chart for explaining a case where light emitted from the LED light sources 2r, 2g, and 2b is mixed using the projection display device 1 of the first embodiment.
In the first sub-frame displaying R color, the LED light source 2r for R light, which is the principal ray of the LED drive signal, continuously emits light, whereas the LED light source 2g for G light is 1 / of the first sub-frame. It emits light only for 4 periods. Further, the LED light source 2b for B light emits light only for 1/8 period of the first subframe.

同様に、G色を表示する第2サブフレームでは、LED駆動信号は主光線であるG光用のLED光源2gは連続発光するのに対して、第2光線であるR光用のLED光源2rは第2サブフレームの1/4期間のみ発光している。また、第3光線であるB光用のLED光源2bは第1サブフレームの1/8期間のみ発光している。
同様に、B色を表示する第3サブフレームでは、LED駆動信号は主光線であるB光用のLED光源2bは連続発光するのに対して、第2光線であるG光用のLED光源2gは第1サブフレームの1/4期間のみ発光している。また、第3光線であるR光用のLED光源2rは第2サブフレームの1/8期間のみ発光している。
Similarly, in the second sub-frame displaying G color, the LED light source 2g for G light, which is the principal light, emits light continuously, whereas the LED light source 2r for R light, which is the second light. Emits light only during a quarter period of the second subframe. Further, the LED light source 2b for the B light, which is the third light beam, emits light only for 1/8 period of the first subframe.
Similarly, in the third sub-frame for displaying the B color, the LED light source 2b for B light, which is the main light, emits light continuously, whereas the LED light source 2g for G light, which is the second light. Emits light only during a quarter period of the first subframe. Further, the LED light source 2r for R light, which is the third light beam, emits light only during the 1/8 period of the second subframe.

反射型液晶表示素子5が100%の変調度で変調をおこなう第1フレームの場合、反射型液晶表示素子5は各サブフレームの期間で連続的に駆動される。そのため、主光線に対応するLED光源の駆動期間と反射型液晶表示素子5の駆動期間とは一致する。
一方、反射型液晶表示素子5が50%の変調度で変調をおこなう第2フレームの場合、反射型液晶表示素子5は各サブフレームの期間の半分の期間駆動される。そのため、主光線に対応するLED光源の駆動期間は、反射型液晶表示素子5の駆動期間の1/2になる。
In the case of the first frame in which the reflective liquid crystal display element 5 modulates with a modulation factor of 100%, the reflective liquid crystal display element 5 is continuously driven in the period of each subframe. Therefore, the driving period of the LED light source corresponding to the principal ray coincides with the driving period of the reflective liquid crystal display element 5.
On the other hand, in the case of the second frame in which the reflective liquid crystal display element 5 modulates with a modulation factor of 50%, the reflective liquid crystal display element 5 is driven for a period that is half of the period of each subframe. For this reason, the driving period of the LED light source corresponding to the principal ray is ½ of the driving period of the reflective liquid crystal display element 5.

ここで、第2フレームのように主光線が連続発光している場合でも、反射型液晶表示素子5の駆動期間が短い場合は、反射型液晶表示素子5の駆動期間しかLED光源からの光は利用されない。
このため、反射型液晶表示素子5の駆動期間と、第2光線に対応するLED光源の駆動期間と、第3光線に対応するLED光源の駆動期間とは、第1フレームでは1:1/4:1/8であるのに対して、第2フレームでは1/2:1/4:1/8となり第2光線と第3光線の割合が増加する。結果として、第1フレームの場合のLED光源の混色比率と異なってしまい、第1フレームと第2フレームのように階調が異なる場合に色合いが変化してしまう。
Here, even when the chief ray is continuously emitted as in the second frame, if the driving period of the reflective liquid crystal display element 5 is short, light from the LED light source is emitted only during the driving period of the reflective liquid crystal display element 5. Not used.
Therefore, the driving period of the reflective liquid crystal display element 5, the driving period of the LED light source corresponding to the second light beam, and the driving period of the LED light source corresponding to the third light beam are 1: 1/4 in the first frame. However, in the second frame, the ratio is 1/2: 1/4: 1/8, and the ratio of the second and third rays increases. As a result, it is different from the color mixture ratio of the LED light source in the case of the first frame, and the hue changes when the gradation is different as in the first frame and the second frame.

そこで、LED光源2r,2g,2bから発光した光を混色させた際に、投影像の階調によらず色合いが変化しないLED光源2r,2g,2bの駆動方法について図7を用いて説明する。
図7(a)は、図3(b)に示す第1の実施形態の駆動方法を表している。この場合、パルスの数で輝度を制御する。 LED光源2r,2g,2bで最大出力である輝度100%を出力する場合、時間tの間にピーク電圧+Vのパルスをn個発振する。同様に輝度50%を出力する場合、時間tの間にピーク電圧+Vのパルスをn/2個発振する。同様に輝度33%を出力する場合、時間tの間にピーク電圧+Vのパルスをn/3個発振する。このようにして、LED光源2r,2g,2bから出力される光の輝度を制御する。
Therefore, a driving method of the LED light sources 2r, 2g, and 2b in which the hue does not change regardless of the gradation of the projected image when the light emitted from the LED light sources 2r, 2g, and 2b is mixed will be described with reference to FIG. .
FIG. 7A shows the driving method of the first embodiment shown in FIG. In this case, the luminance is controlled by the number of pulses. When the LED light sources 2r, 2g, and 2b output the maximum luminance of 100%, n pulses of the peak voltage + V are oscillated during the time t. Similarly, when 50% luminance is output, n / 2 pulses of peak voltage + V are oscillated during time t. Similarly, when outputting 33% luminance, n / 3 pulses of peak voltage + V are oscillated during time t. In this way, the luminance of the light output from the LED light sources 2r, 2g, 2b is controlled.

一方、図7(b)には、第2の実施形態でのLED光源2r,2g,2bの駆動方法を示す。図7(b)の駆動方法では、LEDの輝度によらず各フレームでのパルス数は同一であり、輝度に応じてフレーム毎にパルスのデューティ比を変化させているのが特徴である。
具体的には、図7(b)に示すように、パルス数は同一であるため、パルス周期は同一であり、パルスがON状態の長さであるパルス幅が輝度と比例関係になっている。すなわち、輝度100%のパルス幅をxとしたとき、輝度50%のパルス幅がx/2となり、輝度33%のパルス幅はx/3となる。
On the other hand, FIG. 7B shows a driving method of the LED light sources 2r, 2g, and 2b in the second embodiment. The driving method of FIG. 7B is characterized in that the number of pulses in each frame is the same regardless of the luminance of the LED, and the pulse duty ratio is changed for each frame in accordance with the luminance.
Specifically, as shown in FIG. 7B, since the number of pulses is the same, the pulse period is the same, and the pulse width, which is the length of the ON state of the pulse, is proportional to the luminance. . That is, when the pulse width of 100% luminance is x, the pulse width of 50% luminance is x / 2, and the pulse width of 33% luminance is x / 3.

次に、図7(b)のLED光源2r,2g,2bの駆動方法を用いるLED制御部12とデジタル駆動の反射型液晶素子5を駆動する素子制御部11との詳細について図8を用いて説明する。
図7に示すように、素子制御部11は素子駆動回路21と階調信号抽出部22を備えている。また、LED制御部12はLED駆動パルス生成部31とLED駆動回路32を備えている。素子駆動回路21,LED駆動パルス生成部31とLED駆動回路32と周波数決定部33と混合比率設定部34を備えている。また、素子制御部11及びLED制御部12の各部には電源回路部13から電力が供給されている。
投影する映像に対応する映像信号は、素子制御部11の階調信号抽出部22に入力する。階調信号抽出部22では、入力した映像信号から各フレームの階調の情報が抽出され階調信号として出力されると共に、入力した映像情報が素子駆動回路21に出力する。
Next, details of the LED control unit 12 that uses the driving method of the LED light sources 2r, 2g, and 2b in FIG. 7B and the element control unit 11 that drives the digitally driven reflective liquid crystal element 5 will be described with reference to FIG. explain.
As shown in FIG. 7, the element control unit 11 includes an element drive circuit 21 and a gradation signal extraction unit 22. The LED control unit 12 includes an LED drive pulse generation unit 31 and an LED drive circuit 32. An element drive circuit 21, an LED drive pulse generation unit 31, an LED drive circuit 32, a frequency determination unit 33, and a mixing ratio setting unit 34 are provided. Further, power is supplied from the power supply circuit unit 13 to each of the element control unit 11 and the LED control unit 12.
The video signal corresponding to the video to be projected is input to the gradation signal extraction unit 22 of the element control unit 11. In the gradation signal extraction unit 22, gradation information of each frame is extracted from the input video signal and is output as a gradation signal, and the input video information is output to the element driving circuit 21.

素子駆動回路21では、入力した映像信号からLED光源2r,2g,2bをパルス駆動する際のパルスのタイミングを制御するための同期信号が抽出され出力されると共に、入力した映像情報に基づいて素子駆動信号を生成し反射型液晶表示素子5に出力する。
LED制御部12では、外部から色域を設定するための色度情報、あるいは輝度を設定する輝度情報が混合比率設定部34に入力する。色度情報、あるいは輝度情報は、投射型表示装置1に予め記憶されていても、使用者が入力してもよい。混合比率設定部34では、入力した色度情報あるいは輝度情報に基づいてR光用LED光源2r,G光用LED光源2g,及びB光用LED光源2bそれぞれから出力される出力光の混合比率を決定し、混合比率信号として周波数決定部33に出力する。
The element driving circuit 21 extracts and outputs a synchronization signal for controlling the pulse timing when the LED light sources 2r, 2g, and 2b are pulse-driven from the input video signal, and outputs an element based on the input video information. A drive signal is generated and output to the reflective liquid crystal display element 5.
In the LED control unit 12, chromaticity information for setting a color gamut or luminance information for setting luminance is input to the mixing ratio setting unit 34. The chromaticity information or the luminance information may be stored in advance in the projection display device 1 or may be input by the user. In the mixing ratio setting unit 34, based on the input chromaticity information or luminance information, the mixing ratio of the output light output from each of the R light LED light source 2r, the G light LED light source 2g, and the B light LED light source 2b is set. It is determined and output to the frequency determination unit 33 as a mixing ratio signal.

階調信号抽出部22から出力された階調信号は周波数決定部33に入力する。周波数決定部33では、入力した階調信号と混合比率信号とに基づいてLED光源2r,2g,2bをパルス駆動するためのデューティ比(パルス幅),パルス数及び周波数が決定され、周波数信号としてLED駆動パルス制御部31に出力される。
LED駆動パルス制御部31では、周波数信号と素子駆動回路21から入力した同期信号とに基づいてLED駆動パルス信号が生成されLED駆動回路32に出力される。
LED駆動回路32では、LED駆動パルス制御部31から入力したLED駆動パルス信号に基づいてLEDの出力光の輝度に応じたパルス数をLED駆動信号としてLED光源2r,2g,2bに出力する。
The gradation signal output from the gradation signal extraction unit 22 is input to the frequency determination unit 33. The frequency determination unit 33 determines the duty ratio (pulse width), the number of pulses, and the frequency for driving the LED light sources 2r, 2g, and 2b based on the input gradation signal and the mixing ratio signal, and outputs the frequency signal. It is output to the LED drive pulse controller 31.
In the LED drive pulse control unit 31, an LED drive pulse signal is generated based on the frequency signal and the synchronization signal input from the element drive circuit 21, and is output to the LED drive circuit 32.
In the LED drive circuit 32, the number of pulses corresponding to the brightness of the output light of the LED is output to the LED light sources 2r, 2g, 2b based on the LED drive pulse signal input from the LED drive pulse controller 31 as an LED drive signal.

以上の構成により、LED光源2r,2g,2bではLED駆動信号に応じた輝度の光を出力し、反射型液晶素子5では素子駆動信号に応じた階調で入射した照明光を光変調し変調光として出力することができる。   With the above configuration, the LED light sources 2r, 2g, and 2b output light with luminance corresponding to the LED drive signal, and the reflective liquid crystal element 5 optically modulates and modulates illumination light incident at a gradation corresponding to the element drive signal. It can be output as light.

次に、図8の回路でLED光源2r,2g,2b及び反射型液晶素子5を駆動する際のLED駆動信号及び素子駆動信号を図9のタイミングチャートで説明する
図9(a)は、素子駆動信号をR色に対応する部分,G色に対応する部分及びB色に対応する部分を理解しやすいように、R,G及びBの3つの素子駆動信号として分けて表示している。第1フレームは、R,G及びBの3つのサブフレームに分けられ、第1サブフレームがR色に,第2サブフレームがG色に,第3サブフレームがB色に対応している。第2フレームは、第4サブフレームがR色,第5サブフレームがG色,第6サブフレームがB色となっており、以下フレームは、R,G及びBの3つのサブフレームが繰り返されて構成されている。
図9(b)は、図9(a)のR,G及びBの3つのサブフレームに対応したR色のLED駆動信号,G色のLED駆動信号及びB色のLED駆動信号を示している。
Next, the LED drive signal and the element drive signal when the LED light sources 2r, 2g, 2b and the reflective liquid crystal element 5 are driven by the circuit of FIG. 8 will be described with reference to the timing chart of FIG. In order to make it easy to understand the portion corresponding to the R color, the portion corresponding to the G color, and the portion corresponding to the B color, the drive signal is separately displayed as three element drive signals of R, G, and B. The first frame is divided into three subframes of R, G, and B. The first subframe corresponds to the R color, the second subframe corresponds to the G color, and the third subframe corresponds to the B color. In the second frame, the fourth subframe is R color, the fifth subframe is G color, and the sixth subframe is B color. In the following frames, three subframes of R, G, and B are repeated. Configured.
FIG. 9B shows an R color LED drive signal, a G color LED drive signal, and a B color LED drive signal corresponding to the three subframes R, G, and B of FIG. 9A. .

第1フレームは、100%の階調(全白)の場合を示し、第2フレームは50%の階調(中間調)の場合を示している。
また、各サブフレームにおいてLED光源から出力する出力光を輝度の高い順に。主光線,第2光線,第3光線とする。具体的には、R色を表示する第1,第4サブフレームの場合、主光線はR光用のLED光源2rからの出力光であり、第2光線はG光用のLED光源2gからの出力光であり、第3光線はB光用のLED光源2bからの出力光である。G色を表示する第2,第5サブフレームの場合、主光線は、G光用のLED光源2gからの出力光であり、第2光線はR光用のLED光源2rからの出力光であり、第3光線はB光用のLED光源2bからの出力光である。B色を表示する第3,第6サブフレームの場合、主光線は、B光用のLED光源2bからの出力光であり、第2光線はG光用のLED光源2gからの出力光であり、第3光線はR光用のLED光源2rからの出力光である。
The first frame shows the case of 100% gradation (all white), and the second frame shows the case of 50% gradation (halftone).
In addition, the output light output from the LED light source in each subframe is in order of increasing luminance. The principal ray, the second ray, and the third ray. Specifically, in the case of the first and fourth subframes displaying R color, the principal ray is output light from the LED light source 2r for R light, and the second ray is emitted from the LED light source 2g for G light. The third light beam is output light from the LED light source 2b for B light. In the case of the second and fifth subframes displaying G color, the principal ray is output light from the LED light source 2g for G light, and the second ray is output light from the LED light source 2r for R light. The third light beam is output light from the LED light source 2b for B light. In the case of the third and sixth subframes displaying B color, the principal ray is output light from the LED light source 2b for B light, and the second ray is output light from the LED light source 2g for G light. The third light beam is output light from the LED light source 2r for R light.

LED光源2r,2g,2bが図7(b)のパルスにより駆動される場合、第1,第4サブフレームでは、R光用のLED光源2rはパルス幅がxのパルスによって駆動され、G光用のLED光源2gはパルス幅がx/2のパルスによって駆動され、B光用のLED光源2bはパルス幅がx/3のパルスによって駆動される。
また、
更に、第3,第6サブフレームでは、B光用のLED光源2bはパルス幅がxのパルスによって駆動され、G光用のLED光源2gはパルス幅がx/2のパルスによって駆動され、R光用のLED光源2rはパルス幅がx/3のパルスによって駆動される。
When the LED light sources 2r, 2g, and 2b are driven by the pulse of FIG. 7B, the LED light source 2r for R light is driven by a pulse having a pulse width x in the first and fourth subframes, and the G light. The LED light source 2g for driving is driven by a pulse having a pulse width of x / 2, and the LED light source 2b for B light is driven by a pulse having a pulse width of x / 3.
Also,
Further, in the third and sixth subframes, the LED light source 2b for B light is driven by a pulse having a pulse width x, the LED light source 2g for G light is driven by a pulse having a pulse width x / 2, and R The light LED light source 2r is driven by a pulse having a pulse width of x / 3.

各サブフレームにおいてLED光源2r,2g,2bは、パルス幅は異なるものの各サブフレーム期間で連続して駆動される。
反射型液晶表示素子5において100%の階調(全白)である第1、第2,第3サブフレームと50%の階調(中間調)である第4,第5,第6サブフレームとでは、第2フレームでは第1フレームに対して反射型液晶表示素子5が各サブフレームの期間の半分の期間しか駆動されない。しかしながら、LED光源2r,2g,2bは、パルスの数ではなくパルス幅で輝度を調整しているため、第1フレームと第2フレームとでLED光源2r,2g,2bからの出射光の混合比率が変化することはなく、階調が異なる場合に色合いが変化することもない。
In each subframe, the LED light sources 2r, 2g, and 2b are continuously driven in each subframe period although the pulse widths are different.
In the reflective liquid crystal display element 5, the first, second and third subframes having 100% gradation (whole white) and the fourth, fifth and sixth subframes having 50% gradation (halftone). In the second frame, the reflective liquid crystal display element 5 is driven only for half the period of each subframe with respect to the first frame. However, since the LED light sources 2r, 2g, and 2b adjust the luminance not by the number of pulses but by the pulse width, the mixing ratio of the emitted light from the LED light sources 2r, 2g, and 2b in the first frame and the second frame. Does not change, and the hue does not change when the gradation is different.

このように階調をパルス数で制御するデジタル駆動の反射型液晶表示素子5と、輝度をパルス幅で制御するパルス駆動のLED光源2r,2g,2bを用いることにより、LEDの発熱の少なく、表示される映像の色域を拡大することができ、明るい投射映像を得ることができる。   In this way, by using the digitally driven reflective liquid crystal display element 5 that controls the gradation with the number of pulses and the pulse-driven LED light sources 2r, 2g, and 2b that control the brightness with the pulse width, the LED generates less heat, The color gamut of the displayed image can be expanded, and a bright projection image can be obtained.

11と、12と、13
1…投射型表示装置、2,2r,2g,2b…半導体光源(LED光源)、3…照明光学系、4…偏光分離素子、5…空間変調素子(反射型液晶表示素子)、6…投射光学系、7…制御部、11…素子制御部、12…光源(LED)制御部、13…電源回路部、21…素子駆動回路、22…階調信号抽出部、31…光源(LED)駆動パルス生成部、32…光源(LED)駆動回路、33…周波数決定部、34…混合比率設定部、41…偏光分離面
11, 12, 13
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection type display apparatus 2, 2r, 2g, 2b ... Semiconductor light source (LED light source), 3 ... Illumination optical system, 4 ... Polarization separation element, 5 ... Spatial modulation element (reflection type liquid crystal display element), 6 ... Projection Optical system 7 ... Control unit 11 ... Element control unit 12 ... Light source (LED) control unit 13 ... Power supply circuit unit 21 ... Element drive circuit 22 ... Gradation signal extraction unit 31 ... Light source (LED) drive Pulse generation unit 32 ... Light source (LED) drive circuit 33 ... Frequency determination unit 34 ... Mixing ratio setting unit 41 ... Polarization separation plane

Claims (5)

パルス駆動で駆動され、それぞれ波長の異なる光を発光する複数の半導体光源と、
素子駆動信号に基づいてパルス駆動され、入射した前記半導体光源からの光を光変調して出力する空間変調素子と、
映像信号から同期信号を抽出して出力すると共に、前記映像信号から前記素子駆動信号を生成して前記空間変調素子に対して出力する素子駆動回路と、
前記素子駆動回路から出力した前記同期信号に基づいて前記映像信号に同期した光源駆動パルス信号を生成する光源駆動パルス生成部と、
前記光源駆動パルス生成部から出力した前記光源駆動パルス信号に基づいて前記半導体光源を駆動する光源駆動信号を出力する光源駆動回路と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
A plurality of semiconductor light sources that are driven by pulse driving and emit light having different wavelengths,
A spatial modulation element that is pulse-driven based on an element drive signal and modulates and outputs the incident light from the semiconductor light source;
An element drive circuit that extracts and outputs a synchronization signal from a video signal, generates the element drive signal from the video signal, and outputs the device drive signal to the spatial modulation element;
A light source driving pulse generation unit that generates a light source driving pulse signal synchronized with the video signal based on the synchronization signal output from the element driving circuit;
A light source driving circuit that outputs a light source driving signal for driving the semiconductor light source based on the light source driving pulse signal output from the light source driving pulse generation unit;
A projection type display device comprising:
パルス駆動で駆動され、それぞれ波長の異なる光を発光する複数の半導体光源と、
素子駆動信号に基づいてパルス駆動され、入射した前記半導体光源からの光を光変調して出力する空間変調素子と、
映像信号から階調信号を抽出して、前記映像信号及び前記階調信号を出力する階調信号抽出部と、
前記映像信号から前記素子駆動信号を生成し、前記空間変調素子に対し出力する素子駆動回路と、
前記複数の半導体光源から射出する光を混色する際の混合比率の情報を含む混合比率信号と、前記階調信号抽出部から出力された階調信号とに基づいて前記複数の半導体光源をパルス駆動するパルス情報を決定し、周波数信号として出力する周波数決定部と、
前記周波数決定部から出力した前記周波数信号に基づいて半導体光源を駆動する光源駆動信号を出力する光源駆動回路と、
を備え、
前記パルス情報には、前記複数の半導体光源のそれぞれに対応したパルス数,パルス周波数及びパルス幅の情報を含み、前記パルス幅は、前記混合比率信号に基づいて制御されることを特徴とする投射型表示装置。
A plurality of semiconductor light sources that are driven by pulse driving and emit light having different wavelengths,
A spatial modulation element that is pulse-driven based on an element drive signal and modulates and outputs the incident light from the semiconductor light source;
A gradation signal extraction unit that extracts a gradation signal from a video signal and outputs the video signal and the gradation signal;
An element driving circuit for generating the element driving signal from the video signal and outputting the generated element driving signal to the spatial modulation element;
Pulse driving the plurality of semiconductor light sources based on a mixing ratio signal including information on a mixing ratio when light emitted from the plurality of semiconductor light sources is mixed and a gradation signal output from the gradation signal extraction unit Determining the pulse information to be output, and outputting a frequency signal as a frequency signal;
A light source driving circuit for outputting a light source driving signal for driving a semiconductor light source based on the frequency signal output from the frequency determining unit;
With
The pulse information includes information on the number of pulses, a pulse frequency, and a pulse width corresponding to each of the plurality of semiconductor light sources, and the pulse width is controlled based on the mixing ratio signal. Type display device.
混合比率設定部を更に備え、
前記混合比率設定部は、希望する色域に関する色度情報、あるいは目標とする輝度に関する輝度情報に基づいて前記複数の半導体光源から射出する光を混色する際の混合比率の情報を含む混合比率信号を設定することを特徴とする請求項2記載の投射型表示装置。
A mixing ratio setting unit;
The mixing ratio setting unit includes a mixing ratio signal including information on a mixing ratio when light emitted from the plurality of semiconductor light sources is mixed based on chromaticity information on a desired color gamut or luminance information on a target luminance. The projection display device according to claim 2, wherein: is set.
前記素子駆動回路は、入力する前記映像信号から同期信号を生成して出力し、
前記周波数決定部から出力した前記周波数信号と、前記素子駆動回路から出力した前記同期信号とに基づいて光源駆動パルス信号を生成する光源駆動パルス生成部を備え、
前記光源駆動回路は、前記光源駆動パルス生成部で生成された前記光源駆動パルス信号に基づいて光源駆動信号を生成し、前記素子駆動信号と同期して前記半導体光源を発光させることを特徴とする請求項2または請求項3記載の投射型表示装置。
The element drive circuit generates and outputs a synchronization signal from the input video signal,
A light source drive pulse generation unit that generates a light source drive pulse signal based on the frequency signal output from the frequency determination unit and the synchronization signal output from the element drive circuit;
The light source driving circuit generates a light source driving signal based on the light source driving pulse signal generated by the light source driving pulse generation unit, and causes the semiconductor light source to emit light in synchronization with the element driving signal. The projection display device according to claim 2 or claim 3.
前記空間変調素子は1個であり、
前記素子駆動信号は、投影画像の1フレームが前記複数の半導体光源の個数に対応した数のサブフレームに分割された時分割駆動用の信号であり、
前記複数の半導体光源は、対応するサブフレームに応じて発光することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
The spatial modulation element is one,
The element driving signal is a signal for time division driving in which one frame of a projection image is divided into a number of subframes corresponding to the number of the plurality of semiconductor light sources,
5. The projection display device according to claim 2, wherein the plurality of semiconductor light sources emit light according to a corresponding subframe. 6.
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