KR100385387B1 - 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법 - Google Patents

컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 컬러 표시 장치는, 시간 순차로 복수의 색광을 소정의 주파수로 반복하여 생성하는 색광 생성부와, 해당 복수의 색광의 각각에 대응한 화상을 시간 순차로 생성하도록, 해당 복수의 색광을 처리하는 화상 생성부를 포함하고, 해당 소정의 주파수는 250Hz 이상이다.

Description

컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법{Color display device and color display method}
최근, 컬러 표시 장치로서, 단일 도트내에서 시간차 혼색, 즉 시분할 구동 방식에 의한 가법 혼색으로 컬러 표시를 행하는 것이 주목되고 있다. 이러한 컬러 표시 장치에서는, 1화소(畵素)가 1회소(繪素)가 되기 때문에, 병치 혼색을 행하는 컬러 표시 장치와 비교하여 3배의 해상도가 얻어진다는 이점이 있다. 이러한 시분할 구동방식의 컬러 표시 장치의 하나로, 백색광원으로부터의 빛을 회전하는 컬러 필터 원반을 통과하여 생성한 R(적), G(녹), B(청)의 색광을, 시간 순차로 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD: 예를 들면 택사스인스트루먼트사가 개발한 것과 같은 디바이스) 어레이상에 조사하고, 이 DMD 어레이에서 변조·반사된 색광을 스크린상에 투영시켜 컬러 화상을 표시하는 DMD 프로젝터가 알려져 있다. 또한 그 외에, 흑백 표시를 행하는 액정 패널의 후방에 R, G, B의 색광을 발생시키는 컬러 광원이 배치되어 이루어지는 컬러 액정 표시 장치 등이 있다.
그러나, 상기한 시분할 구동되는 DMD 프로젝터나 컬러 액정 표시 장치 등의컬러 표시 장치에서는, 감상자의 눈이, 예를 들면 스크린이나 디스플레이를 가로 지르는 대상 화상을 쫓아갈 때에, 감상자가 색 분리를 지각하여 버린다는 문제점을 가지고 있다. 이 때문에, 감상화상에 색 어긋남이 발생하여 표시 품질이 저하한다는 문제가 있다.
더욱이, 시분할 구동되는 투사형 표시 장치(즉, DMD 프로젝터나 액정 프로젝터)의 경우에는, 스크린의 앞에 위치하는 프리젠터(presenter)가 행하는 동작, 예를 들면, 지시봉이나 손가락으로 스크린상을 지시하거나 스크린의 앞을 가로 지르기도 하는 동작에 기인하여 관찰자가 색 분리를 지각하여 버린다는 문제점이 있다. 이 때문에, 관찰 화상에 색 어긋남이 발생하여 표시 품질의 저하나, 관찰자가 피로감을 느끼는 등의 문제가 있다. 또, 동일한 색 어긋남의 지각은, 내시경 등의 촬상장치에서도 발생하는 것이 보고되어 있다.
일반적으로, 시분할 구동방식의 컬러 표시 장치에서 생성되는 화상을 볼 때에는, 수의적(隨意的) 또는 불수의적으로 생기는 안구 운동에 의해서 망막상으로 물리적으로 R(적), G(녹), B(청) 색광의 컬러 밴드가 형성되고, 이것에 기인하여 심리적으로 색 분리가 지각되는 현상(이하, 컬러 브레이크업이라고 한다)이 발생하는 것이 알려져 있다.
여기서, 사람의 안구 운동에 기인하여 발생하는 컬러 브레이크업에 관해서 설명한다. 도 12는 삼색광을 시간 순차(이하, 색 순차라고 한다)로 구동하는 것에 의해서 생성된 RGB 원화상을 볼 때에, 수의적 또는 불수의적으로 생기는 안구 운동에 의해서 망막상에 물리적으로 RGB 색광의 컬러 밴드가 형성되는 메카니즘을 도시하고 있다. 시분할 구동되는 컬러 표시 장치에서는, RGB 각 색광과 그것에 대응한 화상을 동기신호 처리하고, 공간적으로 위상 어긋남이 없는 R 화상, G 화상, B 화상을 생성하고 있다. 사람은, 이 RGB의 각 색 화상을 고차의 시각 중추에서 시간 적분적으로 가법 혼색하여 원화상에 등가인 컬러 화상으로서 인식한다. 그러나, 실제의 화상 감상중에 있어서, 사람은 무의식 또는 의식적으로 깜빡거림이나 시선 이동을 한다. 그 때, 색 순차 구동에 의해서 시간 적분적으로 생성되는 RGB의 각 화상은, 안구 운동에 의한 공간적인 영향을 받아, 도 12에 도시하는 바와 같이 망막상에 물리적으로 RGB의 컬러 밴드가 형성되고, 이것에 기인하여 고차의 시각 중추에서 컬러 브레이크업으로서 지각된다.
다음에, 도 13을 사용하여 색 순차 구동에 의해 망막상에 생성되는 컬러 화상의 이상 모델(시간 적분형 가법 혼색)과 실제 모델(시공간 적분형 가법 혼색)을 비교하여 설명한다. 상기 도면중, 종축은 시간, 횡축은 공간을 나타내고 있다. 또, 상기 도면은, 3 코마 화상을 나타낸 것이지만, 색 순차 구동에 의한 컬러 화상에서는, 프레임 주파수에 의해서 일의적으로 결정되는 시간차로 망막상에 생성되는 R 화상, G 화상, B 화상을 고차의 시각 중추에서 컬러 합성하는 시스템이다. 따라서, 상기 도면중의 좌측에 도시하는 바와 같이 1 코마를 형성하는 R 화상, G 화상, B 화상(예를 들면, AR 화상, AG 화상, AB 화상)이 프레임 주파수에 의해서 일의적으로 결정되는 시간차로 망막상에 생성되지만, 이것은 공간적인 어긋남이 생기지 않는 것을 이상으로 하고 있다. 그러나, 실제로는 안구 운동이 관여하는 것에 의해, 상기 도면중의 우측에 도시하는 바와 같이 1 코마를 형성하는 R 화상, G 화상,B 화상(예를 들면, AR' 화상, AG' 화상, AB' 화상)이 프레임 주파수에 의해서 일의적으로 결정되는 시간차와 안구 운동 속도에 의해서 일의적으로 결정되는 공간적인 위치 어긋남이 동시에 망막상에 생겨 버린다. 이 현상은, 안구 운동이 발생하였을 때만 생기는 것이며, 안구가 정지하고 있는 상태, 또는 상대적인 정지상태(예를 들면, 파리의 움직임을 눈으로 쫓고 있는 상태)에서는 생기지 않는다. 또한, 이것은 안구 운동의 방향에 의해서 발생 상황이 다르다(예를 들면, 도 13의 우측의 첫번째의 코마인 AR' 화상, AG' 화상, AB' 화상과, 세번째의 코마인 CR' 화상, CG' 화상, CB' 화상은 발생 방향이 역방향으로 된다).
이와 같이, 시분할 구동방식(색 순차 구동방식)의 컬러 표시 장치에서는, 시간 적분형 가법 혼색을 전제로 하여 색 생성하는 것을 기본으로 하지만, 안구 운동이 이 전제를 뒤집는 것에 의해, 기본(이상)이 성립하지 않게 되고, 상기한 심리적인 컬러 브레이크업의 지각 문제가 생기고 있다. 도 14는, 이러한 색 순차 구동방식과 시각계와의 조합에 의한 컬러 화상 생성 모델을 도시하는 설명도이다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 색 순차 구동방식에 의한 컬러 화상 생성에 있어서는, 휴먼 팩터(1; human factor)의 안구 운동과 휴먼 팩터(2)의 심리적인 컬러 브레이크업 지각을 고려하여 컬러 표시 장치를 개발할 필요가 있다. 특히, 투사형 표시 장치에서는 이러한 휴먼 팩터를 고려한 후에, 스크린의 앞에 서서 프리젠테이션하는 프리젠테터가 행하는 동작 등에 기인하여 지각되는 컬러 브레이크업의 발생을 억제하는 것이 과제로 된다.
이러한 컬러 브레이크업은, 프레임 주파수를 2000Hz 내지 3000Hz 정도로 높게 하여 삼색광의 시간차를 단축하여 컬러 밴드의 폭을 물리적으로 좁게 하는 것에 의해, 지각되지 않도록 할 수 있는 것을 알고 있지만, 현재 상태에서 120Hz 정도의 프레임 주파수인 것에 대하여, 2000Hz 내지 3000Hz와 같은 고 프레임 주파수에서의 화상 생성 구동이나 색 생성 구동은 현실적으로 곤란하다.
본 발명은 상기 문제를 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 프리젠테터가 행하는 동작에 기인하는 컬러 브레이크업의 지각이나, 안구 운동에 기인하는 컬러 브레이크업의 지각이 생기지 않는, 시분할 구동방식의 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 시분할 구동되어 컬러 화상 생성을 행하는 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 관련되는 컬러 표시 장치의 실시예 1를 도시하는 구성 설명도.
도 2는 시각의 색 공간 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 3은 프레임 주파수와 시각계 색 공간 주파수와의 관계를 도시하는 그래프.
도 4는 망막 이동 속도와 프레임 주파수와의 관계를 구하기 위한 실험장치를 도시하는 설명도.
도 5는 망막 이동 속도와 프레임 주파수와의 관계를 구하기 위한 실험장치의 변형예를 도시하는 설명도.
도 6은 시각계 최적 프레임 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 7은 시각계 최적 프레임 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 8은 시각계 색 변별 임계치 특성을 도시하는 그래프.
도 9는 시각계 색 변별 임계치 특성을 도시하는 그래프.
도 10은 본 발명에 관련되는 컬러 표시 장치의 실시예 2를 도시하는 구성 설명도.
도 11은 본 발명에 관련되는 투사형 표시 장치의 실시예 3을 도시하는 구성설명도.
도 12는 안구 운동에 의해서 망막상에 컬러 밴드가 형성되는 메카니즘을 도시하는 설명도.
도 13은 색 순차 구동방식에 의한 컬러 화상 생성 모델을 도시하는 설명도.
도 14는 색 순차 구동방식과 시각계와의 조합에 의한 컬러 화상 생성 모델을 도시하는 설명도.
본 발명의 컬러 표시 장치는, 시간 순차로 복수의 색광을 소정의 주파수로 반복하여 생성하는 색광 생성부와, 해당 복수의 색광의 각각에 대응한 화상을 시간 순차로 생성하도록, 해당 복수의 색광을 처리하는 화상 생성부를 구비하고, 해당 소정의 주파수는 180Hz 이상이며, 그 사실에 의해서 상기 목적을 달성한다.
바람직하게는, 상기 소정의 주파수는 250Hz 이상이다.
더욱 바람직하게는, 상기 소정의 주파수는 300Hz 이상이다.
어떤 실시예에서는, 상기 색광 생성부는, 광원과, 해당 광원으로부터의 빛으로부터 상기 복수의 색광을 생성하는 컬러 필터를 갖는다.
다른 실시예에서는, 상기 색광 생성부는, 서로 다른 색광을 발광하는 복수의 광원을 가지고, 해당 복수의 광원은 시간 순차로 점등한다.
어떤 실시예에서는, 상기 화상 생성부는 반사형의 전기 광학 장치이다.
또 다른 실시예에서는, 상기 전기 광학 장치는 액정 장치이다.
또 다른 실시예에서는, 상기 전기 광학 장치는 디지털 마이크로 미러 디바이스이다.
또 다른 실시예에서는, 상기 화상 생성부는 투과형 전기 광학 장치를 가지고 있다.
또 다른 실시예에서는, 상기 컬러 표시 장치가 상기 화상을 투사하는 렌즈를또한 가지고 있다.
본 발명의 컬러 표시 방법은, 시간 순차로 복수의 색광을 소정의 주파수로 반복하여 생성하는 색광 생성 단계와, 해당 복수의 색광의 각각 대응한 화상을 시간 순차로 생성하도록, 해당 복수의 색광을 처리하는 화상 생성 단계를 포함하며, 해당 소정의 주파수는 180Hz 이상이고, 그 사실에 의해서 상기 목적을 달성한다.
바람직하게는, 상기 소정의 주파수는 250Hz 이상이다.
더욱 바람직하게는, 상기 소정의 주파수는 300Hz 이상이다.
본 발명에 의하면, 시각계 색 식별이 낮아지는 색광의 반복 주파수 영역에 설정한 것에 의해, 예를 들면, 스크린의 앞에 서서 프리젠테이션하는 프리젠테터나 스크린앞의 물체의 동작 등에 기인하는 컬러 브레이크업이, 관찰자에게 지각되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 더욱이, 관찰자의 안구 운동에 기인하는 컬러 브레이크업이 관찰자에게 지각되는 것도 방지할 수 있다. 게다가, 시분할 구동방식의 컬러 표시 장치의 색광 생성의 반복 주파수를 대폭 높이지 않고서 실용 영역의 반복 주파수로 구동하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 스크린상의 표시 화상을 보는 사람이 화상에 위화감을 느끼는 일이 없어지며, 관찰화상의 품위를 향상하여 화상 관찰에 따른 피로감을 저감시킨다는 효과를 갖는다.
본 발명의 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법의 상세를 도면에 도시하는 실시예에 의거하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명에 관련되는 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 장치의 구동방법의 실시예 1을 도시하고 있다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 컬러 표시 장치(10)는, 적색광, 청색광, 녹색광의 각 스펙트럼을 포함하여 발광하여 백색광을 출사하는 광원(11)과, 이 광원(11)의 전방에 배치되어 적색, 청색 및 녹색의 색 요소의 영역을 갖는 회전 컬러 필터(12)와, 회전 컬러 필터(12)의 전방에 배치되는 집광 렌즈(13)와, 집광 렌즈(13)를 통하여 입사하는 색광의 색에 대응한 색 화상을 생성하는 전기 광학 장치(14)와, 전기 광학 장치(14)에서 반사·변조된 빛을 받아서 투사를 행하는 투사 렌즈(15)를 구비한 컬러 표시 장치이고, 투사 렌즈(15)로부터 화상 생성 색광이 스크린(16)에 투사되어 화상이 표시된다. 광원(11)에는 도시되는 바와 같이 광원광을 반사하는 리플렉터(11a; reflector)도구비되고 있다.
스크린(16)에 투사되는 화상을 보는 관찰자는, 컬러 표시 장치가 프론트 투사형이면 스크린(16)의 전면에 위치하고, 컬러 표시 장치가 리어 투사형이면 스크린(16)의 배면에 위치하여, 투사된 화상을 보는 것으로 된다. 컬러 표시 장치를 사용한 프리젠테이션에 있어서는, 프리젠테터(사람)은 관찰자로부터 보아 스크린(16)의 바로앞에 서서, 손가락이나 지시봉 등의 물체를 사용하여, 투사 표시 화면을 가리키면서 설명을 하게 된다. 따라서, 관찰자로부터 보면, 스크린(16)앞의 프리젠테터나 물체의 동작이 표시 화면을 차단하여 행해지게 된다. 종래에서는, 이 동작에 의해 컬러 브레이크업 현상이 발생하여 버리고 있었다.
본 발명의 효과중 하나는, 이러한 종래의 컬러 브레이크업의 지각 문제를 해소하는 것이며, 그것을 위한 상세한 구성에 대하여, 이하에 설명한다.
상기의 전기 광학 장치(14)로서는, DMD 어레이나, 반사형 액정 라이트 밸브로서의, 강유전 액정 패널, 반강유전 액정 패널, π 셀 모드의 액정 패널, TN 액정 셀의 셀 갭을 좁게 설정한 액정 패널, OCB 모드의 액정 패널 등, 고속 응답성을 갖는 각종의 변조장치를 적용할 수 있다.
또한, 이러한 컬러 표시 장치(10)는, 주로, 마이크로프로세서(17)와, 타이밍 제너레이터(18)와, 프레임 메모리(19)와, 구동 제어 회로(20)로 구성되는 구동회로(21)를 구비하고 있다. 이 컬러 표시 장치(10)에서는, 타이밍 제너레이터(18)에서 회전 컬러 필터(12)의 회전구동과 반사형 전기 광학 장치(14)의 구동 타이밍을 동기시켜 제어한다. 우선, 화상신호를 도시하지 않는 샘플링회로에서 샘플링시킨다. 그리고, 화상 입력 신호중의 동기신호가, 마이크로프로세서(17) 및 타이밍 제너레이터(18)에 보내진다. 그것과 동시에, 화상신호중의 화상 데이터가, 타이밍 제너레이터(18)에 의해서 제어된 타이밍에서 프레임 메모리(19)에 기록되도록 되어 있다. 광원(11)으로부터 출사되는 백색광은, 타이밍 제너레이터(18)에 의해 전기 광학 장치(14)의 구동 타이밍에 동기하여 회전하는 삼색의 회전 컬러 필터(12)를 투과하는 것에 의해서, 광원광으로부터 적색광, 청색광, 녹색광을 순차 분광·투과시켜 색광이 생성되고, 집광 렌즈(13)를 통하여 반사형 전기 광학 장치(14)에 조사되도록 되고 있다. 이와 같이 조사된 각각의 색광은, 전기 광학 장치(14)에 의해 광 변조가 실시되어 투사 렌즈(15)에 의해 확대 투사되며, 스크린(16)에 결상되어 컬러 화상 표시를 행한다.
예를 들면, 광원(11)으로부터의 빛이 회전 컬러 필터(12)의 적색 영역을 투과하는 타이밍에 동기시키도록, 타이밍 제너레이터(18)로부터는 공급되는 판독 타이밍 신호에 따라서 프레임 메모리(19)로부터, 이것보다도 앞의 구동주기에 있어서 미리 기억시킨 적색성분의 화상 데이터가 순차 판독되고, 그 화상 데이터를 받는 구동 제어 회로(20)는 적색 성분용의 화상 데이터에 따라서 전기 광학 장치(14)의 각 화소를 구동한다. 타이밍 제너레이터(18)는, 마이크로프로세서(17)의 제어를 받아 각 구성요소의 타이밍을 동기시키도록 타이밍 제어하는 것이다. 전기 광학 장치(14)는 앞서 설명한 바와 같이 DMD나 액정 패널로 이루어지는 변조소자로서, 반사 미러나 반사전극을 구비한 화소가 매트릭스형으로 배치되어 있으며, 각 화소마다 적색광을 반사하고, 이 반사에 따라 변조가 이루어지며, 적색광의 화상이생성되어 있다. 따라서, 화소마다 광 강도의 변조된 적색광은 투사 렌즈(15)에 입사되어 스크린(16)에 적색광의 화상이 투사 표시된다.
다음에, 회전 컬러 필터(12)의 청색영역을 광원광이 투과하는 타이밍에서는, 적색광의 경우와 마찬가지로, 프레임 메모리(19)로부터 청색광용의 화상 데이터가 판독되고, 그것에 따라서 전기 광학 장치(14)의 각 화소가 그 화상 데이터에 따라서 구동되며, 청색광을 변조하여, 스크린(16)에 청색광의 화상이 투사 표시된다. 다음에, 회전 컬러 필터(12)의 녹색영역을 광원광이 투과하는 타이밍에서도, 마찬가지이다. 이와 같이, 삼색의 색광의 화상이 전기 광학 장치(14)에서 순차 생성되고, 이것을 사이클릭으로 반복하는 것에 의해, 컬러 화상이 표시되게 된다. 또, 색광 생성의 순서는 본 실시예에 한정되지 않으며, 어떠한 순서라도 상관없다.
여기서, 전기 광학 장치(14)가 DMD인 경우에는, DMD는 각 화소마다 화상 데이터에 따라서 반사 미러의 경사 각도를 변경시켜서 투사 렌즈(15)에 입사하는 광량을 변조한다. 보다 구체적으로는, 반사 미러에 의해 반사되는 빛을 투사 렌즈(15)로 향하는 시간폭과 반사되는 빛을 흡수장치(absorber)에 흡수시키는 시간폭을 화상 데이터에 따라서 펄스폭 변조(PWM)하고, 각 화소마다 색광의 강도를 변조할 수 있도록 하고 있다. 또, DMD의 경우는, 프레임 메모리(19)를 SRAM으로서 전기 광학 장치 내에 내장할 수 있으며, 각 화소마다 화소 메모리를 가지고 그 메모리 내용에 따라서 각 화소의 반사 미러를 각 화소마다 내장되는 구동 제어 회로(20)에 의해 각도 변경 구동시킬 수 있다. 다만, 이들의 메모리나 구동 제어 회로는 반사 미러의 하방에 배치된다.
또한 전기 광학 장치(14)가 액정 패널인 경우에는, 한 쌍의 기판간에 앞서 예시한 액정을 끼우고, 반사측의 기판에는 화소마다 화소전극을 가지며, 이 화소전극으로부터 액정층에 인가하는 실효 전압을 화상 데이터에 따라서 변화시키는 것에 의해, 액정층에서의 액정분자의 배열의 변화에 따라서 입사광의 편광면이나 산란도를 변화시켜 반사·출사한다. 편광면을 변화시키는 경우는, 입사광을 편광 소자를 통하여 입사하고, 반사광을 편광 소자를 통하여 투사 렌즈(15)에 유도하며, 광 강도를 화소마다 변조한다. 광 산란의 변화의 경우(액정이 고분자 분산형 등의 경우)는, DMD와 마찬가지로 투사 렌즈(15)의 바로앞에 슬릿을 형성하여 이것을 통과시키는 것에 의해, 광 강도를 화소마다 변조한다. 액정 패널의 경우라도, DMD와 마찬가지로, 반사형 화소 전극의 하방에 화소마다 메모리(프레임 메모리(19))와 그 메모리 내용에 따라서 화소전극에 전압 인가하는 구동 제어 회로(20)를 내장할 수 있다.
또, 본 실시예의 컬러 표시 장치(10)는, 전기 광학 장치(14)로서 반사형 전기 광학 장치를 가지고 있지만, 액정 장치(액정 패널)를 사용하는 경우에는, 전기 광학 장치(14)로서 투과형 액정 패널을 포함한 투과형 전기 광학 장치를 가지고 있어도 좋다.
이러한 본 실시예에 있어서는, 회전 컬러 필터(12)의 삼색광의 반복 주파수(프레임 주파수)는, 180Hz 이상, 바람직하게는 250Hz 이상, 더욱 바람직하게는 300Hz 이상으로 되도록 타이밍 제너레이터(18)에 의해서 회전수가 제어되는 동시에, 전기 광학 장치(14)에서의 색 화상 생성의 타이밍을 각 색광의 생성 타이밍과일치하도록 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 180Hz 이상의 프레임 주파수로 색 순차 구동을 행하는 것에 의해, 관찰자가 스크린(16)을 보고 있을 때에, 스크린(16)의 앞에 서서 프리젠테이션하는 프리젠테터 자체나 그 손가락이나 프리젠테터에 의해 움직여지는 지시봉 등 물체의 동작에 기인하는 안구 운동이 발생하더라도, 컬러 브레이크업이 지각되는 것을 경감 또는 제거시킬 수 있다. 250Hz 이상의 프레임 주파수로 색 순차 구동을 행하는 경우에는, 프리젠테터의 움직임에 따르는 상기 컬러 브레이크업의 지각의 방지 뿐만 아니라, 관찰자의 고속인 안구 운동(후술)에 기인하는 컬러 브레이크업이 지각되는 것도 경감 또는 제거시킬 수 있다. 이 경우에는, 관찰자의 지각의 개인차를 고려하면, 300Hz 이상의 프레임 주파수로 색 순차 구동을 행하는 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 본 실시예와 같이 컬러 브레이크업의 지각을 저감 또는 제거시키는 이유를 프레임 주파수와 시각계 색 공간 주파수와의 관계에 의거하여 설명한다.
우선, 도 2를 사용하여 시각계 색 공간 주파수와 컨트래스트(상대감도)와의 관계를 설명한다. 상기 도면은, 1977년 「텔레비전」제31권 제1호 제31페이지에 기재된 공지 데이터이다. 상기 도면의 그래프의 횡축은 색 공간 주파수이고, cycle/degree(cpd)로 나타난다. 이 색 공간 주파수의 단위(cpd)는, 시각 1도 중의 정현파의 수를 나타내는 것이며, 시각 1도 중에 1 사이클의 정현파가 있으면 1cpd이고, 시각 1도 중에 5 사이클의 정현파가 있으면 5cpd 라고 한다. 또한, 이 그래프의 종축은, 컨트래스트 감도를 상대감도(dB)로 나타낸 것이고, 명암 변별 이나색 변별을 할 수 없는 한계치를 구하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 일반적으로 사람의 시각계에서는 밝기(명암)에 대한 감도 특성은 공간 주파수가 낮을 때에도, 혹은 높을 때에도 컨트래스트 감도 특성은 나쁘고, 중간의 4cpd 부근이 명암의 컨트래스트 감도가 가장 높아지고 있다. 또, 도시하지 않지만 이 명암에 대한 컨트래스트 감도 특성의 컷 오프 주파수는 60cpd 이다. 한편, 색에 대한 감도 특성도 마찬가지로 공간 주파수가 낮을 때에도, 또는 높을 때에도 컨트래스트 감도가 나쁘며, 중간의 색도 공간 주파수인 0.4cpd 부근이 색의 컨트래스트 감도가 가장 높아지고 있다. 0.4cpd는, 계산상 프레임 주파수 120Hz에 상당하는 결과이고, 휴먼 특성을 고려한 색 순차 구동방식이라는 관점에서는 가장 나쁜 조건이라고 할 수 있다(현재 상태의 투사형 표시 장치에서는 프레임 주파수가 120Hz인 것이 있고, 컬러 브레이크업이 지각되기 쉽다). 또한, 도시하지 않지만 이 색에 대한 감도 특성의 컷 오프 주파수는 4 내지 10cpd 이다.
도 2에 도시하는 공지 데이터에 의거하여, 컬러 브레이크업을 감소 또는 제거시키기 위해서는, 0.4cpd보다 높은 색 공간 주파수를 줄 필요가 있음을 알 수 있다. 본 발명자들은, 바람직하게는, 이 색 공간 주파수인 0.4cpd보다 높은 0.5cpd 이상의 색 공간 주파수를 주는 것으로, 관찰자로부터 보아 스크린(16)의 앞에 위치하는 사람이나 물건 등의 움직임에 기인하여 지각되는 컬러 브레이크업의 발생을 감소 또는 제거할 수 있는 것을 발견하였다. 더욱, 바람직하게는, 0.4cpd의 2배인 0.8cpd 이상의 색 공간 주파수를 주는 것으로, 상기 컬러 브레이크업의 지각의 방지 뿐만 아니라, 고속의 안구 운동에 기인하여 지각되는 컬러 브레이크업의 발생도감소 또는 제거할 수 있는 것을 발견하였다.
프레임 주파수와 색 공간 주파수(시각계 공간 주파수)와의 사이의 변환은, 하기의 수학식 1, 2, 및 3을 사용하여 행할 수 있다.
Ft=(3*Ff)-1
Cba=Rv*Ft
Vf=(3*Cba)-1
또, Ff는 프레임 주파수(Hz)이고, 컬러 화상의 1 코마(컬러의 1화면)를 생성할 때의 주파수이다. Cba는 각 색광에 의해서 형성되는 컬러 밴드 시각(degree)이며, 1색광의 컬러 밴드폭을 시각으로 준 것이다. 또한, 컬러 밴드는 RGB 색광을 사용한 경우, R 밴드, G 밴드, B 밴드가 망막상에 형성된다. 시각은, 안구의 기준점(결점)과 망막상에 형성되는 1색광의 밴드폭에 의해서 일의적으로 결정된다(시거리 의존성 없음). Rv는 안구 선회 운동 속도(degree/second)이고, 어떤 점으로부터 다른 점으로 시선 이동할 때의 각속도이다. 이 시선 이동에 따르는 안구 내면의 망막상에 투사되어 상은 동일한 각속도(안구 선회 운동 속도)로 이동한다. 따라서, 안구선회 운동 속도와 망막 이동 속도(retinal volocity)는 등가이다. Vf는 시각계 색 공간 주파수(cycle/degree)이며, 시각 1도 중에 RGB의 컬러 밴드가 어떤사이클 형성되는지를 나타낸 것이다. 예를 들면, 시각 1도 중에 RGB의 컬러 밴드가 1개씩 형성되면 1 사이클/도(cpd)로 되고, 5개씩 형성되면 5cpd로 된다. 이것은, 일반적으로 해상도를 나타내는 지표로서 사용되는 일이 많고, 밴드폭이 세밀하게 될 수록 색 변별(색의 식별 변별), 휘도 변별(밝기의 농담 변별)은 저하한다.
도 3는 상기 계산 수학식 1, 2, 및 3을 사용하여 환산한 프레임 주파수와 시각계의 색 공간 주파수의 관계를 도시하는 그래프이다. 또, 상기 도면중 (120, 0.4)은 색 순차 구동방식을 사용한 투사형 표시 장치의 현상 레벨을 나타낸 것이고, (180, 0.5) 이상, 바람직하게는 (250, 0.6) 이상, 더욱 바람직하게는 (300,0.8) 이상은 본 실시예의 컬러 표시 장치(10)에 사용하는 프레임 주파수 레벨을 나타내고 있다.
다음에, 도 4 및 도 5에 도시하는 실험장치를 사용하여, 망막 이동 속도(retinal volocity)와 프레임 주파수와의 관계를 구하는 방법을 설명한다.
도 4에 도시하는 실험장치는, 백색광을 출사하기 위한 광원(1)과, 광원광으로부터 RGB 삼색광을 분광 생성하기 위한 RGB 회전 필터(2)와, 스크린(3)과, 망막 이동 속도를 생성하기 위한 초퍼 블레이드(4)로 구성되어 있다. 이 실험장치에서는, 광원(1)으로부터 출사된 백색광을 RGB 회전 필터(2)를 통과시키는 것에 의해서 계시적으로 R 색광, G 색광, B 색광을 순차 생성하고, 이들의 색광을 스크린(3)에 배면으로부터 입사한다. 그리고, 스크린(3)의 전방에 배치된 초퍼 블레이드(4)를 회전시키는 것에 의해서 시공간적인 컬러 밴드를 생성한다. 관찰자는 일정한 거리로부터 스크린(3)상의 소정의 일점을 고시하고, 망막상에 컬러 밴드를 결상시킨다.그리고, 심리적인 컬러 브레이크업 지각을 주관 평가에 의해서 판정한다. 또, RGB 회전 필터(2)의 회전속도를 가변으로 하는 것으로 임의의 프레임 주파수를 설정할 수 있으며, 스크린(3)의 앞에 둔 초퍼 블레이드(4)의 회전속도를 가변으로 하는 것으로 임의의 망막 이동 속도를 설정할 수 있다.
도 5의 실험장치는, 도 4의 실험장치에 있어서의 RGB 색광 생성 수단인 광원(1) 및 RGB 회전 필터(2)를, R 광원(5R), G 광원(5G), B 광원(5B), 적색광 선택 반사층과 청색광 선택 반사층을 X 자형으로 형성한 다이클로익 프리즘(6), 및 R 광원(5R), B 광원(B)으로부터의 적색광과 청색광을 프리즘(6)측에 반사하는 미러(7)로 이루어지는 색 순차 구동 조명 시스템으로 교체한 구성이다. 각 광원(5)은 순차 점등하여 다이클로익 프리즘(6)으로부터는 삼색광이 순차 스크린(3)에 배면으로부터 입사된다. 이 실험장치에서는, R 광원(5R), G 광원(5G), B 광원(5B)의 점등의 스위칭을 가변으로 하는 것으로 임의의 프레임 주파수를 설정할 수 있다. 다른 구성, 작용은 도 4에 도시하는 실험장치와 같다. 또, 도 4 및 도 5의 실험장치에서는, RGB, RBG, BGR 등의 색의 순서를 바꾼 구성으로 하여도 좋다.
이들의 실험장치를 사용하여 2명의 피검자에 대하여 행한 결과로부터 구한 망막 이동 속도와 프레임 주파수와의 관계를 도 6과 도 7에 도시한다. 도 6은 개개의 데이터를 도시하는 그래프이고, 도 7은 개개의 데이터에 의거하여 평균과 표준편차를 구한 그래프이다.
도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 심리적인 컬러 브레이크업 지각은, 대별하여 망막 이동 속도가 300deg/sec 미만과 300deg/sec 이상에서 다른 경향(2상성)을 나타내고, 300deg/sec 이상의 쪽이 급격한 프레임 주파수의 상승이 인정된다. 안구 운동에는, 수종 운동, 단속성 운동, 복주 개방 운동, 고시미동(固視微動)의 4종류가 있다. 수종 운동은, 날고 있는 파리를 눈으로 쫓은 것과 같은 30 내지 35deg/sec 정도의 저속도의 안구 운동이다. 한편, 단속성 운동은, 간헐적인 고속도약적 운동이며, 독서할 때의 시선 이동 등에 보이는, 수종 운동의 속도를 넘는 대상물의 이동속도를 보완하는 안구 운동이고, 300deg/sec 이상의 고속의 안구 운동이다. 이 사실로부터, 망막 이동 속도 300deg/sec는 단속성 운동에 상당하는 것이며, 프레임 주파수로서는 그래프상에서 250Hz 이상을 확보하면 충분하다고 해석할 수 있지만, 측정 정밀도나 피검자의 개인차 등을 고려하면 300Hz 이상을 확보하는 것이 더욱 바람직하다.
도 8 및 도 9는 상기한 실험으로부터 얻어진 망막 이동 속도와 프레임 주파수의 관계에 있어서, 프레임 주파수를 시각계 색 변별 임계치로 역변환한 것이다. 또, 시각계 색 변별 임계치가 일반적인 정의는 없지만, 여기서는 실험에 있어서 시공간적 특성으로서 지각하는 심리적인 컬러 브레이크업 임계치로부터 구한 프레임 주파수를, 단순히 망막상으로 넓어지는 물리적인 RGB 컬러 밴드폭으로 역변환한 것으로 정의한다.
도 8 및 도 9의 그래프로부터 추측되는 것은, 망막 이동 속도 50 내지 200deg/sec, 200 내지 300deg/sec, 300deg/sec 이상에서 시각계 색 변별 임계치의 특성의 차이가 인정된다. 이들의 데이터에 관련한다고 생각되는 안구 운동은, 예를 들면 날고 있는 파리를 눈으로 쫓은 것과 같은 30 내지 35deg/sec 정도의 저속도의 수종 운동과, 거리를 두고 간헐적으로 돌연히 출현하는 대상물을 민첩하게 잡거나, 수종 운동의 속도를 넘는 대상물의 이동속도를 보완하는 300deg/sec 이상의 고속의 단속성 운동의 2종류이다. 또, 도 8 및 도 9에 도시한 데이터의 독립 변수(횡축)의 안구 운동 속도(망막 이동 속도에 등가)의 중의 200deg/sec 이상 또한 300deg/sec 미만의 안구 운동 속도는 일반적으로 존재하지 않는다. 그러나, 200deg/sec 이상 또한 300deg/sec 미만의 안구 운동 속도는, 예를 들면 투사형 표시 장치 등을 사용한 프리젠테이션에서는, 표시 화면의 관찰자로부터 본 상태의 스크린의 앞에서 프리젠테터나 프리젠테터가 움직이는 물체가 여러가지의 동작을 하는 일도 있어, 대상물이 망막상을 이동하는 움직임으로서 존재하는 것이 생각된다. 이러한 범위의 안구 운동 속도에서는, 스크린을 보는 사람의 시각계 색 감도가 낮아지고 있다. 이상의 사실로부터, 망막 이동 속도가 시각계 색 변별 임계치의 변화에 영향을 주고 있는 것이 추측된다.
본 실시예 1에 관련되는 컬러 표시 장치에서는, 상기한 바와 같이, 시각계 색 감도가 낮아지는 망막 이동 속도의 범위(200deg/sec 이상 또한 300deg/sec)에 착안하여, 이 망막 이동 속도의 범위에 대응하는 프레임 주파수(색 생성 주파수)가 도 8 및 도 9로부터 180Hz 이상으로 한 것에 의해, 스크린의 앞에서 프리젠테터나 물체가 여러가지의 동작을 행하더라도 심리적인 컬러 브레이크업의 지각을 경감또는 제거시킬 수 있다.
더욱이, 본 실시예 1에 관련되는 컬러 표시 장치의 프레임 주파수가, 존재하는 안구 운동의 최고 속도를 만족하는 프레임 주파수(색 생성 주파수), 즉 250Hz 보다 높은 300Hz인 경우에는, 상기 컬러 브레이크업의 지각의 방지뿐만 아니라, 색 순차 구동방식에서 발생하는 심리적인 컬러 브레이크업의 지각도 경감 또는 제거시킬 수 있다.
본 실시예 1의 컬러 표시 장치(10)에서는, 이러한 컬러 브레이크업이 지각되는 현상의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 스크린에 있어서 품위가 높은 컬러 표시를 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시예 1에 의하면, 스크린(16)의 화상을 관찰할 때에, 관찰자가 화상에 위화감을 받는 일이 없고, 보다 피로감이 적은, 양호한 컬러 화상을 표시할 수 있다. 또한, 본 실시예 1의 컬러 표시 장치(10)에서는, 단일의 전기 광학 장치(변조장치; 14)에서 컬러 표시를 행할 수 있기 때문에, 즉 단판식의 투사형 표시 장치에 응용할 수 있기 때문에, 프로젝터의 경량화, 저비용화를 실현할 수 있다.
(실시예 2)
도 10은 본 발명에 관련되는 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법의 실시예 2를 도시하고 있다. 본 실시예는, 조명장치를 구비하는 직시형의 컬러 표시 장치에 본 발명을 적용한 것이다. 이 실시예는, 배면측으로부터 색 순차로 출사되는 삼색광의 반복 주파수(프레임 주파수)가 250Hz 이상, 바람직하게는 300Hz 이상으로 되도록 제어되고, 화상 생성부로서의 전기 광학 장치에서의 색 화상 생성의 타이밍이 각 색광의 생성 타이밍과 일치하도록 설정된 것이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시예 2의 컬러 표시 장치(100)는, 색 전환식 백라이트를 사용한 조명 광원(101)과, 전기 광학 장치(102)와, 이들 색 전환식 백라이트 조명 광원(101) 및 전기 광학 장치(102)를 구동·제어하는 구동회로(103)를 구비하여 이루어진다. 도 10에서는, 조명장치를 백 라이트 방식으로 하였기 때문에, 투과형 전기 광학 장치로 하고 있고, 예를 들면 투과형 액정 표시 장치를 사용하면 좋다.
색 전환식 조명 광원(101)의 구성은, 예를 들면, 도시하지 않는 적색 발광 광원과 녹색 발광 광원과 청색 발광 광원을 구비하고, 이들로부터 출사되는 색광을 예를 들면 도시하지 않는 도광판을 통하여 투과형 전기 광학 장치(102)의 표시영역으로 균일하게 조사하도록 되어 있다.
또, 조명 광원으로서의 각 광원은, 냉음극관, 열음극관등의 형광관, EL(일렉트로루미네선스) 발광소자, LED 등 각종의 색광의 발광원을 적용하는 것이 가능하다. 백 라이트 방식으로 한 경우는, 전기 광학 장치(102)의 배면에 광원을 배치하는 구성과, 배면에 도광판을 배치하여 그 측면에 광원을 배치한 구성을 조명 광원(101)으로 하여 광원광을 도광판을 전파시켜 배면으로부터 전기 광학 장치(102)를 조명하는 구성 등이 생각된다. 또한, 백 라이트 방식이 아닌, 프론트 라이트 방식도 가능하고, 전기 광학 장치(102)를 반사형 전기 광학 장치로 한 경우는, 그 전면측에 도광판을 배치하여 그 측면에 조명 광원을 배치한 구성을 조명 광원(101)으로 한다. 반사형 전기 광학 장치(102)의 구조는, 실시예 1에서 설명한 구성과 같다.
이러한 전기 광학 장치(102)로서는, 실시예 1과 마찬가지로 컬러 필터를 사용하지 않는 단색 표시를 하는 액정 표시 장치를 사용할 수 있고, 예를 들면 π 셀 모드의 액정 패널, TN 액정 셀의 셀 갭을 좁게 설정한 액정 패널, OCB 모드의 액정 패널 등의 고속 응답성을 갖는 각종의 액정 표시 장치를 적용할 수 있다.
구동회로(103)는, 마이크로프로세서(104)와, 타이밍 제너레이터(105)와, 프레임 메모리(106)와, 구동 제어 회로(107)와, 광원 스위처(108)와, 광원용 전원(109)을 구비하고 있다. 이 컬러 표시 장치(100)에서는, 타이밍 제너레이터(105)에서 광원 색 스위처(108)의 전환 타이밍과 전기 광학 장치(102)의 구동 타이밍을 제어한다. 우선, 화상신호를 도시하지 않는 샘플링 회로에서 샘플링시키는 동시에, 화상 입력 신호중의 동기신호는, 마이크로프로세서(104) 및 타이밍 제너레이터(105)에 보내진다. 그것과 동시에, 화상신호중의 화상 데이터가 타이밍 제너레이터(105)에 의해서 제어된 타이밍에서 프레임 메모리(106)에 기록되고 있다. 색 전환식 조명 광원(101)은, 전기 광학 장치(102)의 각 색 화상의 구동 타이밍에 동기하도록, 타이밍 제너레이터(105)에 의해 제어되는 광원색 스위처(108)에서, 도시하지 않는 적색 발광 광원, 녹색 발광 광원, 청색 발광 광원이 시간 순차로 반복하여 점등된다. 이렇게 하여 색 전환식 조명 광원(101)에 의해서, 표시 데이터색에 대응한 색 순차로 색광이 생성되어 투과형 전기 광학 장치(102)에 조명되도록 되어 있다. 이와 같이 조사된 각각의 색의 색광(표시용 광)은, 투과형 전기 광학 장치(102)에 의해 광 변조가 실시되어 색 순차로 컬러 화상 표시를 행한다.
예를 들면, 조명 광원(101)이 적색광을 발광하도록, 타이밍 제너레이터(105)로부터는 광원색 스위처(108)에 광원 전환 타이밍 신호가 공급되고, 선택된 광원에 대하여 광원용 전원(109)으로부터 전원 공급이 이루어져 적색광 광원이 점등한다. 이 광원색 스위처(108)에서의 전환 타이밍에 동기하도록, 타이밍 제너레이터(105)로부터는 판독 타이밍 신호가 프레임 메모리(106)에 공급되며, 이것보다도 앞의 구동 주기에 있어서 미리 기억시킨 적색성분의 화상 데이터가 순차 판독하고, 그 화상 데이터를 받는 구동 제어 회로(107)는 적색 성분용의 화상 데이터에 따라서 전기 광학 장치(102)의 각 화소를 구동한다. 타이밍 제너레이터(105)는, 마이크로프로세서(104)의 제어를 받아 각 구성 요소의 타이밍을 동기시키도록 타이밍 제어하는 것이다. 전기 광학 장치(102)는 앞서 설명하는 바와 같이 액정 패널로 이루어지는 변조소자로서, 화소전극을 구비한 화소가 매트릭스형으로 배치되어 있고, 각 화소마다 적색광을 변조하며, 적색광의 화상이 생성되어 있다. 따라서, 화소마다 광 강도가 변조된 적색광에 의해서 화상이 표시 화면에 표시된다.
다음에, 조명 광원(101)에서 녹색광 광원을 점등시키는 타이밍에서는, 적색광의 경우와 같이, 프레임 메모리(106)로부터 녹색광용의 화상 데이터가 판독되고, 그것에 따라서 전기 광학 장치(102)의 각 화소가 그 화상 데이터에 따라서 구동되며, 청색광을 변조하여, 전기 광학 장치(102)의 표시 화면에 녹색광의 화상이 투사 표시된다. 다음에, 조명 광원(101)에서 청색광원이 점등하는 타이밍에서도, 마찬가지이다. 이와 같이, 삼색의 색광의 화상이 전기 광학 장치(102)에서 순차 생성되고, 이것을 사이클릭으로 반복하는 것에 의해, 컬러 화상이 표시되게 된다. 또, 색광 생성의 순서는 본 실시예에 한정되지 않으며, 어떠한 순서라도 상관없다.
여기서 전기 광학 장치(102)가 투과형 액정 패널인 경우에는, 한 쌍의 기판간에 먼저 예시한 액정을 협지하고, 반사측의 기판에는 화소마다 투명 화소 전극을 가지며, 이 화소전극으로부터 액정층에 인가하는 실효 전압을 화상 데이터에 따라서 변화시키는 것에 의해, 액정층에서의 액정분자의 배열의 변화에 따라서 입사광의 편광면이나 산란도를 변화시켜 출사한다. 편광면을 변화시키는 경우는, 입사광을 편광 소자를 통하여 입사하고, 반사광을 편광 소자를 통하는 것에 의해, 광 강도를 화소마다 변조하여 표시한다. 광 산란의 변화의 경우(액정이 고분자 분산형 등의 경우)는, 산란 정도에 의해 광 강도를 화소마다 변조하기 때문에, 편광 소자는 불필요하게 된다.
또, 본 실시예에 있어서는, 투과형 전기 광학 장치로 되어 있지만, 반사형 액정 패널로 이루어지는 반사형 전기 광학 장치에 의해 화상 생성하는 컬러 표시 장치이더라도 상관없다. 이 경우의 화소 구성은, 실시예 1에서 설명한 것과 같은 구성으로 된다. 또한, 반사형 액정 패널의 경우에는, 반사형 화소 전극의 하방에 화소마다 메모리(프레임 메모리(106))와 그 메모리 내용에 따라서 화소전극에 전압인가하는 구동 제어 회로(107)를 내장할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 조명 광원의 삼색광의 반복 점등 주파수(프레임 주파수)는, 250Hz 이상, 바람직하게는 300Hz 이상으로 되도록 타이밍 제너레이터(105)에 의해서 점등 전환 제어되는 동시에, 전기 광학 장치(102)에서의 색화상 생성의 타이밍을 각 색광의 생성 타이밍과 일치하도록 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 상기와 같은 주파수로 색 순차 구동을 행하는 것에 의해,전기 광학 장치로 이루어지는 표시장치의 표시 화면을 보고 있을 때에 안구 운동이 발생하더라도, 컬러 브레이크업이 지각되는 것을 경감 또는 제거시킬 수 있다. 이 때문에, 컬러 표시 화상에 대하여 위화감을 받는 일이 없고, 피로감이 적은 양호한 컬러 표시 화상을 얻을 수 있다.
(실시예 3)
도 11은 본 발명의 컬러 표시 장치로서 투사형 표시 장치를 도시하고 있다. 본 실시예는, 실시예 1의 전기 광학 장치(14)를 투과형의 전기 광학 장치(240)로 한 점이 실시예 1과 상이하고, 그 밖의 구성이나 동작은 실시예 1과 같다.
본 실시예의 투사형 표시 장치(200)는, 적색광, 청색광, 녹색광의 각 스펙트럼을 포함하여 발광하고 백색광을 출사하는 광원(201)과, 이 광원(201)의 전방에 배치되어 적색, 청색 및 녹색의 색 요소의 영역을 갖는 회전 컬러 필터(202)와, 회전 컬러 필터(202)의 전방에 배치되어 입사하는 색광의 색에 대응한 색 화상을 생성하는 투과형의 전기 광학 장치(204)와, 전기 광학 장치(204)에서 변조·투과된 빛을 받아서 투사를 행하는 투사렌즈(205)를 구비하여 이루어지며, 투사렌즈(205)로부터 화상 생성 색광이 스크린(206)에 투사되어 화상이 표시된다. 광원(201)에는 도시되는 바와 같이 광원광을 반사하는 리플렉터(201a)도 구비되고 있다.
앞서의 실시예 1과 마찬가지로, 스크린(16)에 투사되는 화상을 보는 관찰자는, 컬러 표시 장치가 프론트 투사형이면 스크린(16)의 전면에 위치하고, 컬러 표시 장치가 리어 투사형이면 스크린(16)의 배면에 위치하여, 투사된 화상을 보게 된다. 투사형 표시 장치를 사용한 프리젠테이션에 있어서는, 프리젠테터(사람)는 관찰자로부터 보아 스크린(16)의 바로앞에 서서, 손가락이나 지시봉 등의 물체를 사용하여, 투사형 표시 화면을 가리키면서 설명을 하게 된다. 따라서, 관찰자로부터 보면, 스크린(16)앞의 프리젠테터나 물체의 동작이 표시 화면을 차단하여 행해지게 된다.
또, 전기 광학 장치(204)에서는, 액정 라이트 밸브로서의, 강유전 액정 패널, 반강유전 액정 패널, π 셀 모드의 액정 패널, TN 액정 셀의 셀 갭을 좁게 설정한 액정 패널, OCB 모드의 액정 패널 등, 고속 응답성을 갖는 각종의 변조장치를 적용할 수 있다.
또한, 이러한 투사형 표시 장치(200)는, 주로, 마이크로 프로세서(207)와, 타이밍 제너레이터(208)와, 프레임 메모리(209)와, 구동 제어 회로(210)로 구성되는 구동회로(211)를 구비하고 있다. 이 투사형 표시 장치(200)에서는, 타이밍 제너레이터(208)에서 회전 컬러 필터(202)의 회전구동과 투과형의 전기 광학 장치(204)의 구동 타이밍을 동기시켜 제어한다. 우선, 화상신호를 도시하지 않는 샘플링 회로에서 샘플링시킨다. 그리고, 화상 입력 신호중의 동기신호가, 마이크로 프로세서(207) 및 타이밍 제너레이터(208)에 보내진다. 그것과 동시에, 화상신호중의 화상 데이터가, 타이밍 제너레이터(208)에 의해서 제어된 타이밍에서 프레임 메모리(209)에 기록하도록 되어 있다. 광원(201)으로부터 출사되는 백색광은, 타이밍 제너레이터(208)에 의해 전기 광학 장치(204)의 구동 타이밍에 동기하여 회전하는 삼색의 회전 컬러 필터(202)를 투과하는 것에 의해서, 광원광으로부터 적색광, 청색광, 녹색광을 순차 분광·투과시켜 색광이 생성되고, 각 색광이 전기 광학장치(204)에 조사되도록 되어 있다. 이와 같이 조사된 각각의 색광은, 전기 광학 장치(204)를 투과하는 것에 의해 광 변조가 실시되어 투사렌즈(205)에 의해 확대 투사되며, 스크린(206)에 결상되어 컬러 화상 표시를 행한다.
예를 들면, 광원(201)으로부터의 빛이 회전 컬러 필터(202)의 적색영역을 투과하는 타이밍에 동기시키도록, 타이밍 제너레이터(208)로부터는 공급되는 판독 타이밍 신호에 따라서 프레임 메모리(209)로부터, 이것보다도 앞의 구동주기에 있어서 미리 기억시킨 적색성분의 화상 데이터가 순차 판독되고, 그 화상 데이터를 받는 구동 제어 회로(210)는 적색 성분용의 화상 데이터에 따라서 전기 광학 장치(204)의 각 화소를 구동한다. 타이밍 제너레이터(208)는, 마이크로 프로세서(207)의 제어를 받아 각 구성 요소의 타이밍을 동기시키도록 타이밍 제어하는 것이다. 전기 광학 장치(204)는 액정 패널로 이루어지는 변조소자로서, 화소가 매트릭스형으로 배치되어 있으며, 각 화소마다 적색광이 투과되어 이 투과에 따라 변조가 이루어지고, 적색광의 화상이 생성되어 있다. 따라서, 화소마다 광 강도가 변조된 적색광은 투사렌즈(205)에 입사되어 스크린(206)에 적색광의 화상이 투사 표시된다.
다음에, 회전 컬러 필터(202)의 청색영역을 광원광이 투과하는 타이밍에서는, 적색광의 경우와 마찬가지로, 프레임 메모리(209)로부터 청색광용의 화상 데이터가 판독되고, 그것에 따라서 전기 광학 장치(204)의 각 화소가 그 화상 데이터의 따라서 구동되며, 청색광을 변조하고, 스크린(206)에 청색광의 화상이 투사 표시된다. 다음에, 회전 컬러 필터(202)의 녹색영역을 광원광이 투과하는 타이밍에서도, 같다. 이와 같이, 삼색의 색광의 화상이 전기 광학 장치(204)에서 순차 생성되고, 이것을 사이클릭으로 반복하는 것에 의해, 컬러 화상이 표시되게 된다. 또, 색광생성의 순서는 본 실시예에 한정되지 않으며, 어떠한 순서라도 상관없다.
이러한 본 실시예에 있어서는, 회전 컬러 필터(202)의 삼색광의 반복 주파수(프레임 주파수)는, 180Hz 이상, 바람직하게는 250Hz 이상, 더욱 바람직하게는 300Hz 이상으로 되도록 타이밍 제너레이터(208)에 의해서 회전수가 제어되는 동시에, 전기 광학 장치(204)에서의 색화상 생성의 타이밍을 각 색광의 생성 타이밍과 일치하도록 설정되어 있다.
본 실시예에서는, 실시예 1과 마찬가지로, 상기와 같은 주파수로 색 순차 구동을 행하는 것에 의해, 시각계 색 식별감도를 낮게 하는 표시를 행할 수 있고, 스크린(206)을 보고 있을 때에, 스크린(206)의 앞에 위치하는 프리젠테터나 물체의 동작에 기인하는 안구 운동이 발생하더라도, 컬러 브레이크업이 지각되는 것을 경감 또는 제거시킬 수 있다. 이 때문에, 컬러 표시 화상에 대하여 위화감을 받는 일이 없고, 양호한 프리젠테이션을 행할 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 관찰자에게 피로감을 주는 일이 적은 양호한 컬러 표시 화상을 얻을 수 있다.
이상, 실시예 1 내지 3에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니라, 구성의 요지에 부수하는 각종의 변경이 가능하다. 본 발명은 상기한 실시예 이외에, 투과형의 라이트 밸브를 사용한 투사형 표시 장치나, 표시 화면의 전방 또는 측방에 광원을 갖는 반사형 표시장치 등 각종의 컬러 표시 장치에 적용하는 것도 가능하다.
더욱이, 본 발명에 있어서는, 생성되는 복수의 색광은, 적색광, 청색광, 녹색광의 삼색광으로 설명하였지만, 청록색광, 심홍색광, 황색광의 삼색광이라도 좋고, 2색광이나 삼색광보다 많은 색광의 전환이라도 상관없다.
실시예 1 및 3에서는, 복수의 색광(예를 들면 적색광, 청색광, 녹색광의 삼색광) 성분을 포함하는 광원광을 발생하는 하나의 광원으로부터의 광원광을 회전 컬러 필터(12, 202)를 투과하는 것에 의해 각 색광을 발생시키고 있었지만, 도 5의 색 순차 구동 조명 시스템과 같이, 복수의 색광의 각각을 개별로 발생하는 복수개의 광원(적색광 광원, 녹색광 광원, 청색광 광원)을 각각 구비하고, 순차 타이밍 제너레이터(18, 208)에 의해 점등하는 광원을 순차 선택하여 색광 생성하는 구성으로 하여도 상관없다. 그 경우에도, 복수의 색광을 생성하는 반복 주파수가 180Hz 이상, 바람직하게는 250Hz 이상, 더욱 바람직하게는 300Hz 이상으로 되도록, 투사형 표시 장치의 타이밍 제어한 구동을 행하는 것에 의해, 컬러 브레이크업 현상은 저감 또는 억제할 수 있다.
본 발명은 프리젠테터가 행하는 동작에 기인하는 컬러 브레이크업의 지각이나, 안구 운동에 기인하는 컬러 브레이크업의 지각이 생기지 않는, 시분할 구동 방식의 컬러 표시 장치 및 컬러 표시 방법을 제공한다.

Claims (13)

  1. 시간 순차로 복수의 색광을 소정의 주파수로 반복하여 생성하는 색광 생성부와,
    상기 복수의 색광의 각각에 대응한 화상을 시간 순차로 생성하도록 상기 복수의 색광을 처리하는 화상 생성부를 구비한 컬러 표시 장치에 있어서,
    상기 소정의 주파수는 250Hz 이상인, 컬러 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 주파수는 300Hz 이상인, 컬러 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 색광 생성부는, 광원과, 상기 광원에서의 빛으로부터 상기 복수의 색광을 생성하는 컬러 필터를 갖는, 컬러 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 색광 생성부는 서로 다른 색광을 발광하는 복수의 광원을 가지고,
    상기 복수의 광원은 시간 순차로 점등하는, 컬러 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 생성부는 반사형의 전기 광학 장치인, 컬러 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 광학 장치는 액정 장치인, 컬러 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 광학 장치는 디지털 마이크로 미러 디바이스인, 컬러 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 생성부는 투과형 전기 광학 장치를 가지고 있는, 컬러 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상을 투사하는 렌즈를 또한 갖는, 컬러 표시 장치.
  11. 시간 순차로 복수의 색광을 소정의 주파수로 반복하여 생성하는 색광 생성 단계와,
    상기 복수의 색광의 각각에 대응한 화상을 시간 순차로 생성하도록, 상기 복수의 색광을 처리하는 화상 생성 단계를 구비한 컬러 표시 방법에 있어서,
    상기 소정의 주파수는 250Hz 이상인, 컬러 표시 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 주파수는 300Hz 이상인, 컬러 표시 방법.
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