KR20030047855A - 투사형 표시 장치 및 표시 장치와 그 구동 방법 - Google Patents

투사형 표시 장치 및 표시 장치와 그 구동 방법 Download PDF

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KR20030047855A
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Abstract

본 발명은 램프의 광출력 강도를 변화시키지 않고 광변조 수단에 의해 입사 광량을 변화시킬 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성의 면에서 우수한 효과를 발휘할 수 있는 투사형 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것으로써, 조명 장치와, 조명 장치로부터 사출되는 광을 변조하는 액정 라이트 밸브와, 액정 라이트 밸브에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈를 가지고, 조명 장치는 광원과, 광원으로부터 입사되는 광의 조도 분포를 균일화하는 플라이 아이 렌즈와, 광원으로부터 사출되는 광의 광축 상에 설치되어 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 조광용 액정 소자를 구비하여, 조광용 액정 소자를 외부로부터의 정보에 기초하여 시분할 구동함으로써 조명 장치로부터 사출되는 단위 시간의 광량을 조절할 수 있게 했다.

Description

투사형 표시 장치 및 표시 장치와 그 구동 방법{PROJECTION DISPLAY APPARATUS, DISPLAY APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 투사형 표시 장치 및 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 영상 표현력이 우수하거나, 사용 환경이나 사용자의 기호에 부합한 밝기의 영상을 얻을 수 있는 투사형 표시 장치 및 표시 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근, 정보 기기의 발달은 눈부시고, 해상 도가 높고, 저소비 전력이면서 박형인 표시 장치의 요구가 높아져 연구 개발이 진행되고 있다. 그 중에서 액정 표시 장치는 액정 분자의 배열을 전기적으로 제어하여 광학 특성을 변화시킬 수 있고, 상기의 필요에 대응할 수 있는 표시 장치로서 기대되고 있다. 이러한 액정 표시 장치의 한 형태로서, 액정 라이트 밸브를 이용한 광학계로부터 사출되는 영상을 투사 렌즈를 통하여 스크린에 확대 투사하는 투사형 액정 표시 장치(액정 프로젝터)가 알려져 있다.
투사형 액정 표시 장치는 광변조 수단으로서 액정 라이트 밸브를 이용한 것이지만, 투사형 표시 장치에는 액정 라이트 밸브 외에, 디지털 미러 디바이스 (Digital Mirror Device, 이하, DMD라 약술함)를 광변조 수단으로 한 것도 실용화되고 있다. 그런데, 이러 종류의 종래의 투사형 표시 장치는 이하 같은 문제점을 가지고 있다.
(1) 광학계를 구성하는 여러가지 광학 요소에서 생기는 광누락이나 미광 때문에 충분한 콘트라스트를 얻을 수 없다. 그 때문에, 표시할 수 있는 계조 범위(다이내믹 레인지)가 좁고, 음극선관(Cathode Ray Tube, 이하, CRT로 약술함)을 이용한 기존의 모니터와 비교하면, 영상의 품질이나 박력(迫力)의 점에서 열화한다.
(2) 각종의 영상 신호 처리에 의해 영상의 품질 향상을 도모해도, 다이내믹 레인지가 좁기 때문에 충분한 효과를 발휘 할 수 없다.
이러한 투사형 표시 장치의 문제점에 대한 해결책, 즉 다이내믹 레인지를 확대하는 방법으로서는, 영상 신호에 따라 광변조 수단(라이트 밸브)에 입사되는 광의 양을 변화시키는 것이 생각된다. 그것을 실현하는데 가장 간편한 방법은 램프의 광 출력 강도를 변화시키는 것이다. 투사형 액정 표시 장치에서, 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp)의 출력 광의 제어를 행하는 방법이 특개평3-179886호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 투사형 액정 표시 장치에 이용하는 램프로서는 고압 수은 램프가 현재 주류가 되고 있지만, 고압 수은 램프에서 광출력 강도를 제어하는 것은 지극히 곤란하다. 따라서, 램프의 광출력 강도 자체는 변화시키지 않고도, 광변조 수단에 의해 입사광량을 영상 신호에 따라 변화시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.
게다가, 상기의 문제점에 추가하여, 현행의 투사형 표시 장치에서는 광원의 광출력 강도가 고정되어 있기 때문에, 예를 들면 암(暗)의 감상 환경에서는 화면이 너무 밝게 되거나, 또한, 투사 거리나 투사 렌즈의 줌(zoom)에 의해 투사 스크린 사이즈를 변화 시켰을 때에 이에 따라 화면의 밝기가 변화된다는 등의 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 램프의 광출력 강도를 변화시키지 않고 광변조 수단에 의해 입사 광량을 변화시킬 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성의 면에서 뛰어난 효과를 발휘하는 것이 가능한 투사형 표시 장치 또는 표시 장치와, 그 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 2는 투사형 액정 표시 장치의 구동 회로의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 투사형 액정 표시 장치에서, 영상 신호로부터 밝기 제어 신호를 결정하는 제 1 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 제 2 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 제 3 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예인 투사형 표시 장치의 조광용 액정 소자를 시분할 구동할 때의 투과율 100%과 투과율 0%의 시간 배분의 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 8은 투사형 액정 표시 장치의 구동 회로의 구성을 나타낸 블록도.
도 9는 영상을 구성하는 임의의 1프레임의 영상 신호로부터 얻어진 각 색의 계조 마다 출현 도수 분포(막대 그래프)의 예를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸다 도면.
도 12는 본 발명의 제 5 실시 형태의 색순차단판방식의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 제 5 실시 형태에서, 제 1 액정조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)의 투과율 제어의 예를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 제 6 실시 형태의 색순차단판방식의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 제 7 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 16은 본 발명의 제 8 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 조명 장치
2 : 광원
3 : 제 1 플라이 렌즈
4 : 제 2 플라이 렌즈
5 : 조광용 액정 소자
7 : 램프
8 : 리플렉터
13 , 14 : 다이클로익 미러
15 , 16 : 반사 미러
18, 19 , 20 : 릴레이 렌즈
21 : 릴레이계
23 : 액정 라이트 밸브
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 투사형 표시 장치는, 그 제 1 태양로로서, 조명 수단과, 상기 조명 수단으로부터 사출된 광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서, 상기 조명 수단은 광원과, 상기 광원으로부터 입사된 광의 조도 분포를 균일화하는 균일 조명 수단과, 상기 광원으로부터 사출되는 광의 광축 상에 설치되어 상기 광원으로부터의 사출광의 강도를 조절하는 조광용 액정 소자를 구비하고, 상기 조광용 액정 소자를 외부로부터의 정보에 기초하여 시분할 구동함으로써 상기 조명 수단으로부터 단위 시간에 사출되는 광량을 조절할 수 있게 한 것을특징으로 한다.
본 발명자는 광원의 광출력 강도를 변화시키지 않고, 영상에 따라 광변조 수단에 입사되는 광의 양을 조절하기 위한 수단으로서, 종래의 투사형 표시 장치의 조명 장치에 대해서, 외부로부터의 정보에 기초하여 투과 광량이 조절되는 조광용 액정 소자를 부가하면 좋은 것을 알아냈다. 상기의「외부로부터의 정보」로는, 예를 들면, 광변조 수단에 공급되는 영상 신호에 기초하는 정보, 투사 확대율에 기초하는 정보, 사용 환경 하에서의 밝기의 상황에 기초하는 정보, 사용자의 기호에 기초하는 정보 등을 들 수 있다.
즉, 본 발명의 투사형 표시 장치에 의하면, 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 조광용 액정 소자를 구비하고, 이 조광용 액정 소자가 상기 외부로부터의 정보에 기초하여 제어되는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 투사형 표시 장치에 이용된 때에 조광용 액정 소자의 작용에 의해, 예를 들면 외부로부터의 정보가 영상 신호에 기초하는 정보의 경우, 그 때의 영상이 밝은 장면이면, 조광용 액정 소자에 전압을 인가할 때, 시분할 구동되고, 이 시분할 구동의 시간 배분에 의해서 단위 시간당의 투과 광량이 조절되어, 조명 수단으로부터 광변조 수단에 의해 단위 시간당 사출되는 광량이 조절된다.
예를 들면, 보통 화이트 표시의 조광용 액정 소자의 1프레임에서의 전압 무인가와 전압 인가의 시간 배분을 콘트롤 함으로써, 투과율이 100%와 투과율 0%의 2개의 상태의 시간 배분(이하, 투과율 100%와 투과율 0%의 시간 배분)을 자유롭게 변경할 수 있다.
또한, 이와 같이 투과율 100%와 투과율 O%의 시간 배분을 변경함으로써, 조광용 액정 소자로부터의 사출 광량을 변경할 수 있으므로, 밝은 장면이면 1프레임 에서의 투과율 100%의 시간 배분을 크게 하고, 투과율 0%의 시간 배분을 작게 함으로써 광량이 많아지도록 하고, 어두운 장면이면 1프레임에서의 투과율 100%의 시간 배분을 작게 하고, 투과율 O%의 시간 배분을 크게 함으로써 광량이 적어지도록 함으로써, 광변조 소자로의 사출 광량이 이 조광용 액정 소자로 조절된다.
이와 같이 하여, 광원의 출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 영상에 따른 강도의 광을 얻을 수 있고, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지의 확장에 기여할 수 있다. 마찬가지로, 투사 확대율, 사용 환경하에서의 밝기의 상황, 또는 사용자의 기호 등에 따른 강도의 광을 얻을 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구성의 본 발명의 투사형 표시 장치에 의하면, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 시분할 구동함으로써 상기 균일 조명 수단으로부터 사출되는 단위 시간당의 광량을 조절할 수 있는 조명 장치가 구비되어 있으므로, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 소망하는 밝기의 광을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
그런데, 조광용 액정 소자를 이용하여 광량을 조절하는 경우, 이 조광용 액정 소자로부터 상기 광변조 수단에 출사되는 광의 화이트 밸런스가 변화해 버린다, 즉, 상기 조광용 액정 소자로부터 상기 광변조 수단에 의해 출사되는 광이 착색될수 있다. 이것은 조광 수단으로서 이용한 액정 소자가 액정의 복굴절성을 이용하고 있기 때문이다. 상기 조광용 액정 소자로부터 상기 광변조 수단에 의해 출사되는 광이 착색되면, 광변조 수단으로부터 출사되는 광도 영향을 받기 때문에 이 광을 투사하여 얻을 수 있는 영상 도 영향을 받게 된다. 이 때문에 본 발명의 투사형 표시 장치에서는, 상기 광변조 수단은 상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여 상기 광변조 수단에 인가하는 전압을 변경 가능한 구성으로 하거나, 혹은 상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여 상기 변조 수단에 전압을 인가하는 기간을 변경 가능한 구성으로 하고, 이에 의해서, 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광을 그 광변조 수단에 의해 색조 보정(화이트 밸런스의 보정)가능하게 하고 있다.
예를 들면, 상기 조광용 액정 소자에서의 투과율이 100%에 가까울 때(더욱 구체적으로는 투과율이 98%)와 투과율이 0%에 가까울 때(더욱 구체적으로는 투과율이 2%)에 각각 그 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스를 나타내는 2점으로부터 상기 조광용 액정 소자의 투과율과 그 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스와의 관계(상기 조광용 액정 소자에서의 투과율 100%와 투과율0%의 시간 배분과 그 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스와의 관계)를 나타내는 비례식이 간단하게 계산될 수 있다. 그리고 이 비례식을 제어 회로에 미리 기억시켜 두고, 그 조광용 액정 소자로부터 사출된 광이 소망하는 화이트 밸런스가 되도록 상기 광변조 수단에 인가하는 전압을 간단한 계산에 의해 보정할지, 혹은 상기 광변조 수단에 의해 전압 인가 기간을 간단한 계산에 의해보정함으로써, 그 광변조 수단에 의해 색조 보정된 광, 예를 들면, 요구하고 있는 화이트 밸런스 조건 하의 광을 사출시키는 것이 가능하고, 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광의 착색에 의해 광변조 수단으로부터 사출되는 광에 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
조광용 액정 소자에서의 투과율(혹은 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광량)과 그 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스와의 관계는 선형적이다. 따라서, 화이트 밸런스의 보정은, 상기 조광용 액정 소자에 공급되는 신호에 기초하여 광변조 수단에 인가되는 신호에 대해서 간단한 계산을 행하는 것만으로 좋기 때문에 색조 보정하기 쉽고, 제어 회로의 규모를 작게 할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구성의 본 발명의 투사형 표시 장치에 의하면, 상기 조광용 액정 소자를 외부로부터의 정보에 기초하는 시분할 구동에 의해서 상기 균일 조명 수단으로부터 사출되는 광량을 조절할 수 있다. 게다가, 상기 조광용 액정 소자에 공급되는 신호에 기초하여 상기 광변조 수단에 인가되는 신호를 변경함으로써 색조 보정이 가능하다. 따라서, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 소망하는 밝기로, 게다가 화이트 밸런스를 보정한 광을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
상기 조광용 액정 소자의 구체적인 형태로서는, 한 쌍의 광투과성 기판 사이에 액정층이 협지되고, 이들 한 쌍의 광투과성 기판의 액정층 측의 면에 각각 광투과성 전극이 형성되고, 게다가 이들 광투과성 전극의 액정층 측의 면에 배향막이각각 형성되어 이루어지는 액정 패널이 구비된 것을 바람직하게 이용할 수 있고, 이 액정 패널로서는, FLC (강유전성 액정)방식, AFLC (반강유전성 액정)방식, π- cel1 방식, TN (Twisted NeIImtic) 방식 등의 응답 속도가 빠른 방식의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 균일 조명 수단의 구체적인 형태로서는, 상기 광축을 따라 상기 광원에 가까운 측으로부터 순차 배치된 제 1 플라이 아이 렌즈, 제 2 플라이 아이 렌즈로 이루어지는 2매의 플라이 아이 렌즈로 구성되어 있는 것도 좋다. 이와 같이 2매의 플라이 아이 렌즈로 이루어지는 균일 조명 수단에서는, 제 1플라이 아이 렌즈에 의해서 복수의 2차 광원상이 형성되고, 이 복수의 2차 광원상이 제 2 플라이 아이 렌즈를 통하여 광변조 소자 상에 중첩됨으로써 본래 광원광이 가지고 있는 조도 분포가 균일화 될 수 있다.
또한, 상기 균일 조명 수단 외의 구체적인 형태로서는, 반사를 이용하여 상기 광원으로부터의 광속을 복수의 광속으로 분할하여 사출시키는 로드 형상 도광체도 좋다. 로드 형상 도광체의 구체적인 형태로서는, 로드 렌즈 등을 사용할 수 있다. 이와 같이 균일 조명 수단이 로드 형상 도광체이면, 상기 광변조 수단의 피조명 영역 전면을 조명하는 광량을 조절할 뿐만 아니라, 상기 광변조 수단의 피조명 영역을 복수의 에리어로 분할했을 때 각 에리어를 각각 조명하는 광의 광량을 조절하는 것도 간단하게 행할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 광변조 수단에서의 면내의 조도 분포를 제어할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 표시 장치는 조명 수단과, 상기 조명 수단으로부터 사출되는 광을 변조하는 광변조 수단을 가지는 표시 장치로서, 상기 조명 수단은 광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 광의 조도 분포를 균일화하는 균일 조명 수단과, 상기 광원으로부터의 사출광의 광축 상에 설치되어, 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 조광용 액정 소자를 구비하여, 상기 조광용 액정 소자를 외부로부터의 정보에 기초하여 시분할 구동함으로써 상기 균일 조명 수단으로부터 단위 시간 마다 사출되는 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
이 표시 장치에 의하면, 외부로부터의 정보에 기초하는 시분할 구동으로 상기 조광용 액정 장치의 단위 시간당의 투과 광량을 제어함으로써 상기 균일 조명 수단으로부터 단위 시간에 사출되는 광량을 조절할 수 있는 조명 수단이 구비되어 있기 때문에, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 소망하는 밝기의 광을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 광변조 수단은 상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여 그 광변조 수단에 인가하는 신호를 변경함으로써 색조 보정 가능으로 한 것이 바람직하다. 그리고, 상기 광변조 수단은 상기 조광용 액정 소자에 공급되는 신호에 기초하여 그 광변조 수단에 전압을 인가하는 기간을 변경함으로써 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광을 상기 광변조 수단에 의해 색조 보정 가능하게 한 것이 바람직하다.
또한, 상기 투사형 표시 장치 또는 표시 장치의 구동 수단으로서, 영상 신호에 기초하여 조광용 액정 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 결정하는 제어 신호 결정 수단과, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 조광제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 우선 제어 신호 결정 수단에서 영상 신호에 기초하여 조광용 액정 소자를 제어하기 위한 밝기 제어 신호가 결정되고, 상기 조광제어 수단이 상기 제어 신호에 기초하여 조광용 액정 소자에서의 1프레임에서의 투과율 l00% 와 투과율 0%의 시간 배분을 제어한다. 이 동작에 의해서, 1프레임에 걸친 광량을 제어한다. 그 결과, 투사형 표시 장치 또는 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치 또는 표시 장치를 실현할 수 있다.
상기 투사형 표시 장치 또는 표시 장치에는, 제어 수단으로서, 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하는 광변조 제어 신호 결정 수단과, 그 광변조 제어 신호 결정 수단에 의해 결정한 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 광변조 제어 수단이 구비되어 있는 것이 바람직하다.
상기 조광용 액정 소자에서의 투과율(혹은 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광량)과 그 조광용 액정 소자로부터 출사되는 광의 화이트 밸런스와의 관계를 나타내는 비례식(상기 조광용 액정 소자에서의 투과율 100%과 투과율 0%의 시간 배분과 그 조광용 액정 소자로부터 데이되는 광의 화이트 밸런스와의 관계를 나타내는 비례식)을 광변조 제어 신호 결정 수단에 미리 기억시켜 둔다. 상기 조광용 액정 소자로부터 광변조 수단에 사출된 광이 이 광변조 수단에 의해 소망하는 화이트 밸런스가 되도록, 이 광변조 제어 신호 결정 수단에 의해 광변조 수단에 인가되는 신호를 간단한 계산에 의해 결정하고, 이 광변조 제어 신호 결정 수단에 의해 결정한 신호에 기초하여 광변조 제어 수단으로부터 상기 광변조 수단에 상기의 결정한 신호를 인가한다. 이 동작에 의해서 조광용 액정 소자로부터 광변조 수단에 의해 사출된 광을 색조 보정할 수 있다.
또한, 상기 투사형 표시 장치 또는 표시 장치의 구동 방법은, 영상 신호에 기초하여 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어함으로써 상기 광변조 수단을 조명하는 광량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 투사형 표시 장치 또는 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이 높은 영상을 얻을 수 있다.
상기의 구성의 투사형 표시 장치 또는 표시 장치의 구동 방법에 있어서는, 게다가 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하고, 그 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어함으로써 색조 보정하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의하면, 조광용 액정 소자로부터 광변조 수단에 사출된 광을 색조 보정할 수 있으므로, 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광의 착색에 의한 화이트 밸런스의 변화를 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 투사형 표시 장치는, 그 제 2 양태로서, 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 복수의 색광으로 분리하는 색분리 수단과, 상기 색분리 수단에 의해 색마다 분리된 복수의 색광을 각각 변조하는 복수의 광변조 수단과, 상기 복수의 광변조 수단에 의해 변조된 색광을 합성하는 색합성 수단과, 상기 색합성 수단에 의해 합성된 광을 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
분리된 적어도 1개의 색광의 광로 상에서, 상기 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기 색광의 광량을 조절하는 제 1 조광 수단을 구비하고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 색광의 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명자는 광원의 광출력 강도를 변화시키지 않고, 영상에 따라 광변조 수단에 입사되는 광량을 조절하기 위한 수단으로서, 광원으로부터의 사출광을 상기 색분리 수단에 의해 분리하여 얻을 수 있는 복수의 색광 중 적어도 1개의 색광의 광량을 외부로부터의 정보에 기초하여 조절할 수 있는 기능을 부가하면 좋은 것을 알아냈다. 상기의「외부로부터의 정보」로는, 예를 들면, 광변조 수단에 공급되는 영상 신호에 기초하는 정보, 투사 확대율에 기초하는 정보, 사용 환경하에서의 밝기의 상황에 기초하는 정보, 사용자의 기호에 기초하는 정보 등을 들 수 있다.
즉, 제 2 태양의 투사형 표시 장치에 의하면, 분리된 적어도 1개의 색광의 광로 상에서, 상기 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 광량을 조절하는 제 1 조광 수단이 구비되고, 이 제 1 조광 수단이 상기 외부로부터의 정보에 기초하여 제어되는 구성, 즉, 상기 복수의 광변조 수단 중 적어도 1개의 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광중 적어도 1개의색광의 광량을 조절하는 제 1 조광 수단이 구비되고, 이 제 l 조광 수단이 상기 외부로부터의 정보에 기초하여 제어되는 구성으로 이루어져 있기 때문에, 예를 들면 상기 외부로부터의 정보가 영상 신호에 기초하는 정보인 경우, 그 때의 영상 장면이 색조에 편향이 있는 장면일 때, 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 이 제 1 조광 수단을 투과하는 색광의 투과율을 조절하고, 이 제 1 조광 수단에 대응하는 광변조 수단에 입사하는 광량을 조절할 수 있다. 이와 같이 하여, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 상기 복수의 광변조 수단 중 적어도 1개의 광변조 수단에서 영상에 따른 광량을 얻을 수 있고, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
따라서, 상기 제 2 태양의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 l 조광 수단을 제어함으로써 상기 광원으로부터의 사출광을 상기 색분리 수단에 의해 분리하여 얻어진 복수의 색광 중 적어도 1개의 색광의 광량이 조절될 수 있기 때문에, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 상기 제 1 조광 수단에 대응하는 광변조 수단에서 소망하는 강도의 색광을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 제 2 태양의 투사형 표시 장치에서는, 상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 한 투사형 표시장치(제 3 태양의 투사형 표시 장치라 함)이어도 좋다.
이와 같이 상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기와 같은 제 2 조광 수단이 설치된 구성으로 한 것에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 이 제 2 조광 수단에 의해 광원으로부터의 사출광에 대하여 색분리 전에 광량을 미리 조절할 수 있고, 이 후, 색분리 후의 복수의 색광 중 적어도 1개의 색광의 광량을 제 1 조광 수단에 의해 조절할 수 있다.
또한, 상기 제 2 태양의 투사형 표시 장치에서는, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광이, 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단으로서,
상기 복수의 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되고, 외부로부터의 정보에 기초하여 이들 제 l 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 투사형 표시 장치에 의하면, 상기 복수의 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되고, 즉, 분리된 복수의 색광의 각 광로 상에서 상기 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 제 1 조광 수단이 구비되어 있으므로, 광원으로부터의 사출광을 색분리한 후에 얻어진 적색광, 녹색광, 청색광의 임의의 광량도 조절할 수 있다. 따라서, 광원의 출력 강도가 일정한 채로 각 제 1 조광 수단에 대응하는 광변조 수단에서 소망하는 광량이 얻어지기 때문에, 영상에 따른 밝기를 얻을 수 있고, 또한, 영상의 색합성에 편향이 있는 경우라 하더라도 효과적으로 조광할 수 있고, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있어, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치의 실현에 유리하다.
또한, 이와 같이 상기 복수의 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비된 경우에는, 각 제 1 조광 수단을 제어함으로써 복수의 색광마다 광량을 조절할 수 있으므로, 각 광변조 수단으로부터 사출된 색광을 합성한 광의 화이트 밸런스를 조정할 수 있다.
이와 같이 상기 복수의 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비된 경우에는, 이들 상기 제 1 조광 수단을 각각 제어함으로써, 각 변조 수단에 사출되는 색광의 강도를 조절할 수 있으므로, 색분리 전에 상기와 같은 제 2 조광 수단을 설치하지 않고 종료한다.
또한, 제 3 태양의 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
녹색 광로 상에서 상기 녹색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기 제 1 조광 수단이 구비되고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 녹색광의 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 되어 있어도 좋다.
이 투사형 표시 장치에 의하면, 외부로부터의 정보에 기초하여 이 제 2 조광 수단에 의해 광원으로부터의 사출광에 대해서 색분리 전에 광량을 미리 조절할 수 있고, 그 후, 색분리 후의 복수의 색광중 녹색광의 광량을 제 1 조광 수단에 의해 조절할 수 있으므로, 예를 들면, 황혼이나 푸른 하늘의 영상의 경우, 제 1 조광 수단을 제어하여 녹색광의 광량을 작게함으로써 녹색의 표시 계조를 치밀하게 할 수 있어 녹색의 계조 표현성이 양호해 진다.
녹색광은 관찰자로부터 보았을 때에 시 감도가 좋기 때문에, 적색광이나 청색광이 강해도 녹색광이 약하면 영상이 어둡게 느껴진다. 황혼 같은 영상에서는 적색광은 강하게 나타낼 필요가 있고, 조광 장치(조광 수단)가 색분리 이전의 단계에 설치되어 있는 경우, 영상이 어둡게 보임에도 불구하고 그다지 감광(減光)할 수 없다. 그 결과, 녹색의 계조 재현성이 낮아져 양호한 영상 표시를 얻을 수 없다. 한편, 상기의 투사형 표시 장치에서는 색분리 후의 복수의 색광 중 녹색광의 광량을 제 1 조광 수단에 의해 조절할 수 있도록 하고 있으므로, 푸른 하늘이나 황혼 등과 같이 영상의 색조에 편향이 있는 경우에도, 영상 표현을 양호하게 할 수 있다.
또한, 상기 제 3 태양의 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
청색 광로 상에서 상기 청색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기제 1 조광 수단이 구비되고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 청색광의 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 되어 있어도 좋다.
이 투사형 표시 장치에 의하면, 외부로부터의 정보에 기초하여 이 제 2 조광 수단에 의해 광원으로부터의 사출광에 대하여 색분리 전에 광량을 미리 조절할 수 있고, 그 후, 색분리 후의 복수의 색광 중 청색광의 광량을 제 1 조광 수단에 의해 조절할 수 있으므로, 예를 들면, 황혼의 영상의 경우, 제 1 조광 수단을 제어하여 청색광의 광량을 작게 함으로써 영상 중의 적색광의 비율을 많게 할 수 있다. 따라서, 상기의 투사형 표시 장치에서는, 색분리 후의 복수의 색광 중 청색광의 광량을 제 1 조광 수단에 의해 조절할 수 있도록 하고 있으므로, 황혼 등과 같이 색조에 편향이 있는 영상이라 하더라도 표현을 양호하게 할 수 있다.
또한, 이와 같이 상기 색분리 수단과 상기 청색용 광변조 수단 사이에 청색광의 강도를 조절할 수 있는 제 1 조광 수단이 설치되어 있으면, 청색이 적은 영상 시에 청색용 광변조 수단에 입사하는 청색광의 광량을 작게할 수 있으므로, 청색용 광변조 수단이 후술하는 액정 장치로 구성되어 있어도 액정 장치가 상기 청색광에 의해 열화되는 것을 개선할 수 있고, 청색용 광변조 수단으로서의 액정 장치의 내광성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 3 태양의 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
녹색 광로 상에서 상기 녹색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단과의 사이 및 청색 광로 상에서 상기 청색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되고, 외부로부터의 정보에 기초하여 이들 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 청색광의 광량과 녹색광의 광량을 각각 조절할 수 있도록 한 구성으로 되어 있어도 좋다.
이러한 구성의 투사형 표시 장치에 의하면, 앞서 설명한 청색광의 광량을 조절할 수 있는 제 1 조광 수단이 설치된 것이나, 녹색광의 강도를 조절할 수 있는 제 1 조광 수단이 설치된 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 투사형 표시 장치는, 그 제 4 태양으로서, 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광을 순차 복수의 색광으로 분리하는 색분리 수단과, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 각 색광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 각 색광을 순차 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
상기 색분리 수단과 상기 광변조 수단 사이에 상기 색분리 수단으로부터 각 색광의 사출에 동기하여 각 색마다 광량을 조절할 수 있는 제 1 조광 수단을 구비하고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 제 4 태양의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써, 상기 광원으로부터의 사출광을 상기 색분리 수단에 의해 분리한 각 색광에 대해서 각 색마다 광량을 조절할 수 있으므로, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 각 색의 소망하는 광량을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 투사형 표시 장치는, 그 제 5 태양으로서, 광원과, 상기 광원으로부터 사출된 광을 순차 복수의 색광으로 분리하는 색분리 수단, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 각 색광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 각 색광을 순차 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 색분리 수단으로부터 각 색광이 사출되는 타이밍에 동기하여 상기 광원으로부터 사출된 광의 광량을 조절할 수 있는 제 2 조광 수단을 구비하고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 상기 광원으로부터의 사출광에 대해서 색분리 전에 광량이 조절되고, 이와 같이 광량이 조절된 광이 색분리 수단을 투과하여 얻어지는 색광도 색마다 광량이 조절되는 것으로 되어, 광원의 출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 소망하는 광량을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 투사형 표시 장치는, 그 제 6 태양으로서, 상이한 색광을 각각 사출할 수 있는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원에 대응하여 설치되는 각 색광을 변조하는 복수의 광변조 수단과, 상기 복수의 광변조 수단에 의해 변조된 색광을 합성하는 색합성 수단과, 상기 색합성 수단에 의해 합성된 광을 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
상기 상이한 색광 중 적어도 1개의 색광의 광로 상에서, 상기 광원과 상기 광변조 수단 사이에 상기 색광의 광량을 조절하는 제 1 조광 수단을 구비하고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 상기 복수의 광원으로부터 사출된 복수의 색광 중 적어도 1개의 색광의 광량이 조절될 수 있고, 상기 제 1 조광 수단에 대응하는 광변조 수단에서 소망하는 광량을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 제 6 태양의 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 상이한 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
상기 복수의 광원과 복수의 광변조 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이구비되고, 외부로부터의 정보에 기초하여 이들 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 색광의 광량을 조절할 수 있도록 한 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 투사형 표시 장치에 의하면, 상기 복수의 광원과 상기 복수의 광변조 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되고, 즉, 복수의 색광의 각 광로 상에서 상기 광원과 상기 광변조 수단 사이에 제 1 조광 수단이 구비되어 있으므로, 복수의 광원으로부터 사출되는 적색광, 녹색광, 청색광의 임의의 광량도 조절할 수 있다. 각 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 각 제 1 조광 수단에 대응하는 광변조 수단에서 소망하는 광량의 색광을 얻을 수 있기 때문에, 영상에 따른 밝기를 얻을 수 있고, 또한, 영상의 색조에 편향이 있는 경우에도 효과적으로 조광할 수 있고, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치의 실현에 유리하다.
또한, 본 발명의 투사형 표시 장치는, 그 제 7 태양으로서, 상이한 색광을 순차 출사할 수 있는 광원과, 상기 각 색광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 각 색광을 순차 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
상기 광원과 상기 광변조 수단 사이에 상기 광원으로부터 각 색광의 사출에 동기하여 각 색마다 광량이 조절될 수 있는 제 1 조광 수단을 구비하고, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이러한 구성의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써, 상기 광원으로부터 사출된 각 색광에 대해서 색 마다 광량이 조절될 수 있기 때문에, 상기 광원으로부터 사출되는 각 색광의 광출력 강도가 일정한 채로 광변조 수단에서 각 색광마다 소망하는 광량을 얻을 수 있다. 그 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
상기 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 제 1 조광 수단의 적어도 하나는 조광용 액정 소자이어도 좋다. 이와 같이 제 1 조광 수단이 조광용 액정 소자로 구성되어 있는 경우, 이 조광용 액정 소자에 전압을 인가할 때, 예를 들면, 인가한 전압을 높게 함으로써, 이 제 1 조광 수단을 투과하는 색광의 투과율을 낮게 하고, 인가하는 전압을 낮게 함으로써, 이 제 l 조광 수단을 투과하는 색광의 투과율을 높게 하는 것으로 상기 색광의 강도를 조절할 수 있다.
상기 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 제 1 조광 수단 중 적어도 하나는 롤스 크린 방식 또는 원반 회전방식의 셔터라 하더라도 좋다. 이와 같이 제 1 조광 수단이 롤 스크린 방식 또는 원반 회전 방식의 셔터로 구성되어 있는 경우, 이 제 1 조광 수단을 투과하는 색광을 일정 기간 차폐할 수 있고, 이 차폐하는 기간을 변경함으로써, 이 제 1 조광 수단을 투과하는 색광의 광량을 조절할 수 있다.
상기 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 제 2 조광 수단 중 적어도 하나는 조광용 액정 소자라 하더라도 좋다. 이와 같이 제 2 조광 수단이 조광용 액정 소자로 구성되어 있는 경우, 이 조광용 액정 소자에 전압을 인가할 때, 예를 들면, 인가하는 전압을 높게 함으로써, 이 제 2 조광 수단의 투과율을 낮게 하고, 인가하는 전압을 낮게 함으로써, 이 제 2 조광 수단의 투과율을 높게 하여, 광원으로부터의 사출광에 대해서 색분리 전에 강도를 조절할 수 있다.
상기 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 제 2 조광 수단 중 적어도 하나는 롤스 크린 방식 또는 원반 회전 방식의 셔터라 하더라도 좋다. 이와 같이 제 2 조광 수단이 롤스 크린 방식 또는 원반 회전 방식의 셔터로 구성되어 있는 경우, 이 제 2 조광 수단을 투과하는 색광을 일정 기간 차폐할 수 있고, 이 차폐하는 기간을 변경함으로써, 이 제 2 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있다.
상기 제 1 조광 수단이나 제 2 조광 수단으로서 이용되는 조광용 액정 소자의 구체적인 형태로서는, 한 쌍의 광투과성 기판 사이에 액정층이 협지되고, 이들 한 쌍의 광투과성 기판의 액정층 측의 면에 각각 광투과성 전극이 형성되고, 게다가 이들 광투과성 전극의 액정층 측의 면에 배향막이 각각 형성되어 이루어지는 액정 패널이 구비된 것을 바람직하게 이용할 수 있고, 그 액정 패널로서는 TN(Twlsted Nelnatic)방식, STN (Super Twisted Nematic)방식, VA (VertlcalAlignment), π-cell 방식, IPS(In-PlaneSwitching) 방식, FLC (강유전성 액정) 방식, AFLC (반강유전성 액정) 방식 등의 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 투사형 표시 장치의 구동 수단으로서, 영상 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하는 제어 신호 결정 수단과, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하는 조광제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 우선 제어 신호 결정 수단에서 영상 신호의 각 색의 막대그래프 등에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하기 위한 제어 신호가 결정되고, 조광제어 수단이 이들 제어 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어함으로써 영상에 따라 밝기가 변화한 광을 광변조 수단에 공급한다.
이 동작에 의해서, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 투사형 표시 장치의 구동 방법은, 상술한 것 중 어느 하나의 구성의 투사형 표시 장치의 구동 방법으로서, 영상 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어함으로써 상기 광변조 수단에 입사되는 광량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력의 높은 영상을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(투사형 표시 장치)
우선, 본 발명의 투사형 표시 장치의 일예인 제 1 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치에 대해서 도 1 ∼ 도 6을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치는, R(적), G(녹), B(청)가 다른 색마다 투과형 액정 라이트 밸브를 구비한 3판(板)식의 투사형 컬러 액정 표시 장치이다. 도 1은 이 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도로서, 도면 중에서, 부호 1은 조명 장치, 2는 광원, 3, 4는 플라이 아이 렌즈(균일 조명 수단), 5d는 편광 변환 장치, 5는 조광용 액정 소자, 13, 14는 다이클로익 미러, 15, 16, 17은 반사 미러, 22, 23, 24는 액정 라이트 밸브(광변조 수단), 25는 크로스 다이클로익 프리즘, 26은 투사 렌즈(투사 수단)를 나타내고 있다.
본 실시 형태에서의 조명 장치(1)은 광원(2)과 플라이 아이 렌즈(3, 4)와 편광 변환 장치(5d)와 조광용 액정 소자(5)로 구성되어 있다. 광원(2)은 고압 수은 램프 등의 램프(7)와 램프(7)의 광을 반사하는 리플렉터(8)로 구성되어 있다. 또한, 광원광의 조도 분포를 피조명 영역인 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)에서 균일화시키기 위한 균일 조명 수단으로서, 광원(2)측으로부터 제 1 플라이 아이 렌즈(3), 제 2 플라이 아이 렌즈(4)가 순차 설치되어 있다. 각 플라이 아이 렌즈(3, 4)는 복수(본 실시 형태에서는 예를 들면 6 × 8개)의 렌즈(9, 10)로 구성되어 있고, 광원(2)으로부터 사출된 광의 조도 분포를 피조명 영역인 액정 라이트 밸브에서 균일화시키기 위한 균일 조명 수단으로서 기능을 한다. 이 균일 조명 수단으로부터 편광 변환 장치(5d)를 개재하여 조광용 액정 소자(5)로 광이 출사된다. 본 실시 형태의 경우, 광원(2)으로부터의 사출 광량을 조절하는 조광 수단으로서 조광용 액정 소자(5)가 설치되어 있다.
편광 변환 장치(5d)는 균일 조명 수단측에 설치된 편광 빔 스플리터 어레이(PBS 어레이)와, 조광용 액정 소자(5) 측 설치된 1/2파장 판 어레이로 구성되어 있다. 이 편광 변환 장치(5d)는 상기 균일 조명 수단과 조광용 액정 소자(5) 사이에 설치되어 있다.
조광용 액정 소자(5)는 한 쌍의 유리 기판(광투과성 기판) 사이에 액정층이 협지되고, 이들 한 쌍의 유리 기판의 액정층 측의 면에 각각 광투과성 전극이 형성되고, 게다가 이들 광투과성 전극의 액정층 측의 면에 배향막이 각각 형성되어 이루어지는 액정 패널(5a)과, 이 액정 패널(5a)의 양측에 적층된 편광판(5b, 5c)으로 대략 구성되어 있다. 상기 한 쌍의 유리 기판에 협지되는 액정으로서는, 상기의 FLC 등의 응답 속도가 큰 타입의 것이 이용되고 있다.
편광판(5b, 5c) 중 적어도 광의 출사 측에 설치된 편광판(5c)은 내광성(耐光性)을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 내광성을 가지는 편광판(5c)은 액정층에 입사되는 광의 파장보다 작은 피치로 스트라이프(stripe) 형상으로 배열된 복수의 A1(알루미늄)리브가 입사측의 면에 설치된 구조 복굴절형인 것이 바람직하다. 이러한 복수의 광 반사체가 설치된 편광판(5c)은 특정한 편광만을 투과하고, 임의의 특정한 편광만을 반사할 수 있다.
상기와 같은 구성의 조광용 액정 소자(5)는 상기 균일 조명 수단과, 후술하는 다이클로익 미러(13)의 사이에 배치되어 있다.
이 조광용 액정 소자(5)는 후술하는 조광소자 드라이버(34)로부터의 구동 신호를 받아 광투과성 전극에 전압을 인가할 때, 1 프레임 사이에서의 전압 무인가와 전압 인가의 시간 배분을 변경하면, 투과율 100%과 투과율 0%의 시간 배분을 자유롭게 변경할 수 있고, 또한, 이와 같이 투과율 100%와 투과율 0%의 시간 배분을 변경함으로써, 조광용 액정 소자(5)로부터 1프레임 사이에서의 사출 광량을 변경할 수 있으므로, 밝은 장면이면 1프레임에서의 투과율 100%의 시간 배분을 크게하고 투과율 0%의 시간 배분을 작게 함으로써 1프레임 사이의 광량이 많아지도록 하고, 어두운 장면이면 1프레임에서의 투과율 100%의 시간 배분을 작게 하고 투과율0%의 시간 배분을 크게 함으로써 광량이 적어지도록 함으로써, 조명 장치(1)로부터 의 1프레임 사이의 사출 광량(조명 장치(1)로부터 l프레임 사이에 사출되는 광량)이 이 조광용 액정 소자(5)로 조절된다.
투과율을 100%와 투과율 0%의 시간 배분의 구체적인 예로서는, 예를 들면 50%의 투과 광량을 요구하는 경우, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 투과율을 1OO%와 투과율 O%의 시간 배분을 각각 1/2프레임씩으로 하는 방법, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 투과율을 1O0%와 투과율 O%의 시간 배분을 각각 1/4프레임씩으로 한 것을 교대로 2회 반복하는 방법 등이 있다. 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같은 시간 배분으로 한 경우, 각 화상의 1프레임 전반(前半)이 투과율 O%이고, 후반이 투과율 100%이기 때문에, 전반의 입상(立上) 기간이나 잔상 기간 등이 표시되는 것을 방지할 수 있고, 매끄러운 양질의 동화상 표시를 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 투과율을 100%와 투과율0%의 시간 배분을 짧게 하여 교대로 반복하도록 한 경우, 투과율을 100%와 투과율 0%의 시간 배분을 길게 한 경우에 비해서 플리커를 적게 할 수 있는 점에서 바람직하다.
조명 장치(1)의 후단의 구성을 이하, 각 구성 요소의 작용과 함께 설명한다.
청색광·녹색광 반사의 다이클로익 미러(13)는 광원(2)으로부터의 광속 중적색광(LR)을 투과시키는 동시에, 청색광(LB)와 녹색광(LG)을 반사시키는 것이다. 다이클로익 미러(13)를 투과한 적색광(LR)은 반사 미러(17)로 반사되어 적색광용 액정 라이트 밸브(22)로 입사된다. 한편, 다이클로익 미러(13)에 의해 반사된 색광 중 녹색광(LG)은 녹색광 반사용의 다이클로익 미러(14)에 의해서 반사되어, 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)로 입사된다. 한편, 청색광(LB)은 다이클로익 미러(14)도 투과하여, 릴레이 렌즈(18), 반사 미러(15), 릴레이 렌즈(19), 반사 미러(16), 릴레이 렌즈(20)로 이루어지는 릴레이계(21)를 경유하여 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 입사된다.
각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)는 조광용 액정 소자(5)로 공급되는 신호에 기초하여 이들 액정 라이트 밸브(22. 23. 24)에 인가되는 전압을 변경함으로써, 조광용 액정 소자(5)로부터 액정 라이트 밸브로 사출된 광을 색조 보정(화이트 밸런스 보정)할 수 있는 구성으로 되어 있다. 예를 들면, 조광용 액정 소자(5)의 1 프레임에서의 투과율 100%와 투과율 0%의 임의의 시간 배분(조광용 액정 소자(5)의 임의의 투과율)에 의해 얻을 수 있는 광이 황색으로 착색되어 있는 경우에는, 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)와 적색광용 액정 라이트 밸브(22)로 인가된는 전압을 상승시킴으로써 화이트 밸런스를 보정할 수 있고, 조광용 액정 소자(5)의 1 프레임 에서의 투과율 100%와 투과율 0%의 시간 배분을 상기의 경우로 변경(조광용 액정 소자(5)의 투과율 혹은 광량을 상기의 경우로 변경)함으로써 얻어지는 광이 청색으로 착색되어 있는 경우에는, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)에 인가하는 전압을 상승시킴으로써 화이트 밸런스를 보정할 수 있다.
각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)에 의해서 변조된 3개의 색광은 크로스 다이클로익 프리즘(25)로 입사된다. 이 프리즘은 4개의 직각 프리즘이 접합되고, 그 내면에 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 십자 형상으로 형성되어 있다. 이들의 유전체 다층막에 의해서 3개의 색광이 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사 광학계인 투사 렌즈(26)에 의해 스크린(27)상에 투사되어 확대된 화상이 표시된다.
다음으로, 본 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30)의 구동 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30)의 구동 회로의 구성을 나타내는 블록도이다. 조광기능을 가지고 있지 않은 종래의 투사형 액정 표시 장치의 경우, 입력된 영상 신호는 적당한 보정 처리를 거쳐서, 그대로 액정 패널 드라이버에 공급되지만, 조광기능과 색조 보정 기능을 가지며, 또한 이를 영상 신호에 기초하여 제어하는 본 실시 형태의 경우, 기본적인 구성으로서, 이하에 설명하는 바와 같이 디지털 신호 처리 블록인 DSP(1) ∼ DSP(3) 등의 회로가 필요하다.
본 실시 형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 아날로그 신호로서 입력된 영상 신호가 AD 컨버터(31)를 거쳐 제 1 디지털 신호 처리 회로인 DSP(1)(32)(제어 신호 결정 수단)에 입력된다. DSP(1)(32)에서는, 영상 신호로부터 조광용 액정 소자(5)를 시분할 구동할 때의 l 프레임에서의 투과율 100%과 투과율 0%의 시간 배분, 즉, 조광용 액정 소자의 투과율(조광용 액정 소자를 투과하는 광량)을 결정하는 밝기 제어 신호가 결정된다.
DSP(2)(33)(조광제어 수단)에서는, 밝기 제어 신호에 기초하여 조광소자 드라이버(34)를 제어하고, 최종적으로는 조광소자 드라이버(34)가 조광용 액정 소자(5)를 실제로 시분할 구동한다. 여기서의 시분할의 시간 배분으로서는, 예를 들면 도 6의 (a) 또는 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 한다.
한편, 이 DSP(1)(32)에 의해 결정된 밝기 제어 신호는, 영상 신호와 함께 DSP(3)(36)(광변조 신호 결정 수단 및 광변조 제어 수단)에도 입력된다.
DSP(3)(36)으로 입력된 영상 신호는, DA 컨버터(37)에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후 패널 드라이버(38)로 입력되고, 패널 드라이버(38)로부터 적색광용 액정 라이트 밸브(22)(도 2 중에서 R패널), 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)(도 2 중에서 C패널), 청색광용 액정 라이트 밸브(24)(도 2 중에서 B패널)의 각각에 공급된다.
또한, 이 DSP(3)(36)에는 조광용 액정 소자(5)의 투과율(조광용 액정 소자(5)의 투과 광량)과 그 조광용 액정 소자(5)로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스와의 관계(상기 조광용 액정 소자에서의 투과율이 100%와 투과율이 0%의 시간 배분과 그 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스와의 관계)를 나타내는 비례식이 미리 기억되어 있다. 이 비례식은, 예를 들면, 조광용 액정 소자(5)에서의 투과율이 98%와 투과율이 2% 일 때에 각각 그 조광용 액정 소자로부터 사출되는 광의 화이트 밸런스를 나타내는 2점으로부터 계산된 것이다.
그리고, 이 DSP(3)(36)에서는, 조광용 액정 소자(5)로부터 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)로 사출된 광이 이들 액정 라이트 밸브에 의해 소망하는 화이트밸런스가 이루어지도록 각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)로 인가되는 전압값 또는 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)에 전압을 인가하는 기간을 간단한 계산에 의해 구하고, 이 계산값으로부터 화이트 밸런스 제어 신호(제어 신호)를 결정한다.
게다가, 이 DSP(3)(36)에 의해 결정된 화이트 밸런스 제어 신호는, DA 컨버터(37)를 거쳐 패널 드라이버(38)에 입력되고, 화이트 밸런스 제어 신호에 기초하여 패널 드라이버(38)를 제어하고, 최종적으로는 패널 드라이버(38)가 각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)로 화이트 밸런스 제어 신호에 기초한 전압을 인가하든가, 또는 임의의 기간 전압을 인가하여 각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)를 구동한다. 이 동작에 의해서 상기 영상 신호가 보정되고, 영상의 다이내믹 레인지를 확대한 채로 매끄러운 계조 표현을 실현할 수 있다.
여기서, 조명 장치(1)의 제어 방법에 관해서는, [1] 표시 영상 적응형의 제어 외에, [2] 투사 확대율에 의한 제어, [3] 외부로부터의 제어 등을 고려할 수 있다. 이하에 각각의 방법에 대해서 설명한다.
[1] 표시 영상 적응형의 제어
우선, 표시 영상 적응형의 제어, 즉 밝은 장면에서는 광량이 많아지고, 어두운 장면에서는 광량이 적어지는 것과 같은 표시 영상에 적응한 밝기 제어를 행하는 경우에 대해서 생각한다. 이 경우, 상기에서 설명한 바와 같이, DSP(1)(32)에 의해 영상 신호에 기초하여 밝기 제어 신호가 결정되지만, 그 방법으로는 예를 들면 다음 (a)∼(c)의 3방법을 생각할 수 있다.
(a) 주목하고 있는 프레임에 포함되어 있는 화소 데이터 중 밝기가 최대인계조값을 밝기 제어 신호로 하는 방법.
예를 들면 0 ∼ 255의 256스텝의 계조수를 포함하는 영상 신호를 상정한다. 연속한 영상을 구성하는 임의의 1프레임에 주목하면, 그 프레임에 포함되는 화소 데이터의 계조값마다 출현 도수 분포(막대그래프)는 도 3과 같이 되었다. 이 도면의 경우, 막대그래프에 포함되는 가장 밝은 계조가 190이므로, 이 계조 190을 밝기 제어 신호로 한다. 이 방법은 입력되는 영상 신호에 대하여 가장 충실하게 밝기를 표현할 수 있는 방법이다.
(b) 주목하고 있는 프레임에 포함되어 있는 계조값마다 출현 도수 분포(막대그래프)보다, 최대인 밝기로부터 출현수에 대하여 일정한 비율(예를 들면 10%)이 되는 계조수를 밝기 제어 신호로 하는 방법.
예를 들면 영상 신호의 출현 도수 분포가 도 4와 같은 경우, 막대그래프보다 밝은 측으로부터 10%의 영역을 취한다. 10%에 상당하는 곳의 계조가 230이었다고 하면, 이 계조 230을 밝기 제어 신호로 한다. 도 4에 나타낸 막대그래프 같이, 계조 255의 근방에 돌발적인 데이터가 있는 경우, 상기 (a)방법을 채용하면, 계조 255가 밝기 제어 신호가 된다. 그러나, 이 돌발적인 데이터는 화면 전체에서의 정보로서는 그다지 의미가 있는 것은 아니다. 이에 대해서, 계조 230을 밝기 제어 신호로 하는 본 방법은, 화면 전체 중에서 정보로서 의미를 가지는 영역에 따라 판정하는 방법이라고 말할 수 있다. 또한, 상기의 비율은 1 ∼ 50%정도의 범위에서 변화시켜도 좋다.
(c) 화면을 복수의 블록으로 분할하고, 블록마다 포함되어 있는 화소의 계조의 평균치를 구하고 최대의 것을 밝기 제어 신호로 하는 방법.
예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이, 화면을 m × n개의 블록으로 분할하고, 각각의 블록 A11, …, Amn 마다 밝기(계조)의 평균치를 산출하고, 그 중에서 최대의 것을 밝기 제어 신호로 한다. 또한, 화면의 분할수는 6∼200정도로 하는 것이 바람직하다. 이 방법은 화면 전체의 분위기를 손상시키지 않고 밝기를 제어할 수 있는 방법이다.
상기 (a)∼(c)방법에 대해서 밝기 제어 신호의 판정을 표시 영역 전체에 대하여 행하는 것 외에, 예를 들면 표시 영역의 중앙 부분 등, 특정 부분에만 상기 방법을 적용할 수도 있다. 이 경우, 시청자가 주목하고 있는 부분으로부터 밝기를 결정하도록 제어하는 방법이 가능해진다.
다음으로 DSP(2)(33)에서, 상기 방법에 의해 결정된 밝기 제어 신호에 기초하여 조광소자 드라이버(34)를 제어하지만, 이 방법에도 예를 들면 다음(d), (e)의 2방법을 생각할 수 있다.
(d) 출력된 밝기 제어 신호에 따라 리얼타임으로 제어하는 방법.
이 경우는 DSP(1)(32)로부터 출력된 밝기 제어 신호를 그대로 조광소자 드라이버(34)로 공급하면 좋기 때문에, DSP(2)(33)에서의 신호 처리는 불필요해진다. 이 방법은 영상의 밝기에 완전하게 추종하는 점에서 이상적인 것이지만, 영상의 내용에 의해 화면의 명암이 짧은 주기로 변화하는 것도 있고 감상시에 불필요한 스트레스를 느끼는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
(e) 출력된 밝기 제어 신호에 LPF(low pass filter)를 거치게 하고 그 출력에 의해 제어하는 방법.
예를 들면 LPF에 의해서 1 ~ 30초 이하의 밝기 제어 신호의 변화분을 컷트하고 그 출력에 의해서 제어한다. 이 방법에 의하면 미세한 시간의 변화분이 컷트되기 때문에, 상기와 같은 짧은 주기에서의 명암의 변화를 회피할 수 있다.
[2] 투사 확대율에 의한 제어
투사 렌즈(26)의 줌에 대응시켜 제어한다. 통상은 액정 라이트 밸브(피조명 영역)에서의 단위 면적 근처의 광량이 일정하기 때문에, 확대측에서는 화면이 어두워지고, 축소측에서 밝아지는 경향이 있다. 따라서, 이들을 보정하기 위해서, 확대측에서 변화시킨 경우에는 광량이 증가하도록, 축소측에서 변화시킨 경우에는 광량이 감소하도록 조광용 액정 소자(5)를 제어한다.
[3] 외부로부터의 제어
사용자가 기호에 따라 조광용 액정 소자(5)를 제어할 수 있도록 한다. 예를 들면 어두운 감상 환경에서는 광량이 적고, 밝은 감상 환경에서는 광량이 많아지도록 조광용 액정 소자(5)를 제어한다. 이 경우, 사용자가 콘트롤러를 이용하여, 또는 조광용 액정 소자를 직접 조작하는 등으로 하여 조절하는 구성으로 해도 좋고, 밝기 센서 등을 설치하여 자동적으로 제어되는 구성으로 해도 좋다. 다만, 이들 [2], [3]의 제어를 행하기 위해서는 도 2에서 DSP(1)(32) ~ DSP(3)(36)와 같은 회로가 불필요하게 되지만, 그 이외의 회로 구성은 필요하다.
본 실시 형태의 투사형 표시 장치(30)에 의하면, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 조광용 액정 소자(5)를 시분할 구동함으로써 상기 균일 조명 수단으로부터 사출되는 광량을 조절할 수 있고, 게다가 조광용 액정 소자(5)로 공급되는 신호에 기초하여 상기 액정 라이트 밸브에 인가되는 전압을 변경함으로써 색조 보정을 할 수 있기 때문에, 광원의 광출력 강도가 일정한 채로 액정 라이트 밸브에서 소망하는 밝기로 할 수 있고, 게다가 화이트 밸런스가 보정된 광을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확장할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치의 실현에 유리하다.
또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명을 투사형 표시 장치에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 직시형의 표시 장치에 적용하는 것도 가능하다.
다음으로, 본 발명의 투사형 표시 장치의 제 2 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 7은 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도이고, 이 투사형 액정 표시 장치(30d)는, R(적), G(녹), B(청)가 다른 색마다 투과형 액정 라이트 밸브를 구비한 3판 식의 투사형 컬러 액정 표시 장치이다. 도 7 중에서 부호 1은 조명 장치, 2는 광원, 3, 4는 플라이 아이 렌즈(균일 조명 수단), 5d는 편광 변환 장치, 13, 14는 다이클로익 미러(색분리 수단), 15, 16, 17은 반사 미러, 22a, 23a, 24a는 제 1 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단), 22, 23, 24는 액정 라이트 밸브(광변조 수단), 25는 크로스 다이클로익 프리즘, 26은 투사 렌즈(투사 수단)를 나타내고 있다. 또한, 도 1의 제 1 실시 형태의 투사형 표시 장치(30)와 동일 부호를 부여한 구성 요소에 대해서는 특별한 설명이 없는 한 제 1 실시 형태의 투사형 표시 장치(30)과 같은 구성을 가지는 것이다.
제 2 실시 형태에서의 조명 장치(1)는 광원(2)과 플라이 아이 렌즈(3, 4)와편광 변환 장치(5d)로 구성되어 있다. 광원(2)은 고압 수은 램프 등의 램프(7)와 램프(7)의 광을 반사하는 리플렉터(8)로 구성되어 있다. 또한, 광원광의 조도 분포를 피조명 영역인 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)에서 균일화시키기 위한 균일 조명 수단으로서, 광원(2)측으로부터 제 1 플라이 아이 렌즈(3), 제 2 플라이 아이 렌즈(4)가 순차 설치되어 있다. 각 플라이 아이 렌즈(3, 4)는 복수(본 실시 형태에서는 예를 들면 6 × 8개)의 렌즈(9, 10)로 구성되어 있고, 광원(2)으로부터 사출된 광의 조도 분포를 피조명 영역인 액정 라이트 밸브에서 균일화시키기 위한 균일 조명 수단으로서 기능을 한다. 이 광원(2)으로부터의 사출광은 균일 조명 수단으로부터 편광 변환 장치(5d)로 사출된다.
편광 변환 장치(5d)는 균일 조명 수단측에 설치된 편광 빔 스플리터 어레이(PBS 어레이)와, 다이클로익 미러(13) 측에 설치된 1/2 파장 판 어레이로 구성되어 있다. 이 편광 변환 장치(5d)는 상기 균일 조명 수단과 다이클로익 미러(13) 사이에 설치되어 있다.
조명 장치(1)의 후단의 구성을 이하 각 구성 요소의 작용과 함께 설명한다.
청색광·녹색광 반사의 다이클로익 미러(13)는 광원(2)으로부터의 광속 중 적색광(LR)을 투과시키는 동시에, 청색광(LB)과 녹색광(LG)을 반사시키는 것이다. 다이클로익 미러(13)를 투과한 적색광(LR)은 반사 미러(17)에서 반사되어 적색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(22a)로 입사되고, 여기에서 강도(광량)가 조절된 후, 적색광용 액정 라이트 밸브(22)로 입사된다. 상기 적색광 조광용 액정 소자(22a)는 다이클로익 미러(13)의 측방에 배치된 반사 미러(17)와 적색광용 액정라이트 밸브(22) 사이에 배치되어 있다.
한편, 다이클로익 미러(13)에서 반사된 색광 중, 녹색광(LG)은 녹색광 반사용의 다이클로익 미러(14)에 의해서 반사되어 녹색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(23a)로 입사되고, 여기에서 강도(광량)가 조절된 후, 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)로 입사된다. 상기 녹색광 조광용 액정 소자(23a)는 다이클로익 미러(13)의 측방에 배치된 다이클로익 미러(14)와 녹색광용 액정 라이트 밸브(23) 사이에 배치되어 있다.
한편, 청색광(LB)은 다이클로익 미러(14)도 투과하고, 릴레이 렌즈(18), 반사 미러(15), 릴레이 렌즈(19), 반사 미러(16), 릴레이 렌즈(20)로 이루어지는 릴레이계(21)를 경유하여, 청색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(24a)에 입사되고, 여기에서 강도(광량)가 조절된 후, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 입사된다. 상기 청색광 조광용 액정 소자(24a)는 다이클로익 미러(14)의 측방에 배치된 릴레이 렌즈(20)와 청색광용 액정 라이트 밸브(24) 사이에 배치되어 있다.
상기의 각 제 1 조광 수단을 구성하는 조광용 액정 소자는, 한 쌍의 유리 기판(광투과성 기판)사이에 액정층이 협지되고, 이들 한 쌍의 유리 기판의 액정층 측의 면에 각각 광투과성 전극이 형성되고, 게다가 이들 광투과성 전극의 액정층 측의 면에 배향막이 각각 형성되어 있는 액정 패널과, 이 액정 패널의 양측에 적층된 편광판으로 대략 구성되어 있다. 상기 한 쌍의 유리 기판에 끼워진 액정으로서는 상기의 TN방식 등이 이용되고 있다.
상기 액정 패널의 양측에 적층된 편광판 중 적어도 광의 사출측에 설치된 편광판은 내광성을 가진 것인 것이 바람직하다. 이러한 내광성을 가진 편광판은 액정층에 입사되는 광의 파장보다 짧은 동안 간격에 스트라이프 형상으로 배열된 복수의 Al(알루미늄)리브가 입사측의 면에 설치된 와어어 그리드 편광판 등의 구조 복굴절형의 것이 바람직하다. 이러한 복수의 광 반사체가 설치된 편광판은 특정한 편광만을 투과하고, 임의의 특정한 편광만을 반사할 수 있다.
적색광 조광용 액정 소자(22a)는 후술하는 조광소자 드라이버(34)로부터의 구동 신호를 받아 광투과성 전극에 전압을 인가할 때, 인가하는 전압의 크기를 변경하면 투과율이 0%에 가까운 값 ~ 100%의 범위에서 투과율을 자유롭게 변경할 수 있다. 이와 같이 투과율을 O%에 가까운 값 ~ 100%의 범위에서 변경함으로써, 적색광 조광용 액정 소자(22a)로부터 사출되는 적색광(LR)의 강도(광량)를 변경할 수 있기 때문에, 영상에 따라 인가하는 전압을 낮게 하여 투과율이 높아지도록 하는 것에 의해 적색광(LR)의 강도(광량)가 커지도록 하고, 혹은 인가하는 전압을 높게 하여 투과율이 낮아지도록 하는 것에 의해 적색광(LR)의 강도(광량)가 작아지도록 함으로써, 적색광(LR)의 강도(광량)가 이 적색광 조광용 액정 소자(22a)에 의해 조절된다.
녹색광 조광용 액정 소자(23a)는, 후술하는 조광소자 드라이버로부터의 구동 신호를 받아 광투과성 전극에 전압을 인가할 때, 인가하는 전압의 크기를 변경하면, 투과율이 0%에 가까운 값 ~ 100%의 범위에서 투과율을 자유롭게 변경할 수 있다.
이와 같이 투과율을 O%에 가까운 값∼100%의 범위로 변경함으로써, 녹색광조광용 액정 소자(23a)로부터 사출되는 녹색광 LG의 강도(광량)를 변경할 수 있으므로 녹색광 LG의 강도(광량)가 이 녹색광 조광용 액정 소자(23a)로 조절된다.
청색광 조광용 액정 소자(24a)는 후술하는 조광소자 드라이버로부터의 구동 신호를 받아 광투과성 전극에 전압을 인가할 때, 인가하는 전압의 크기를 변경하면, 투과율이 O%에 가까운 값∼100%의 범위에서 투과율을 자유롭게 변경할 수 있다. 이와 같이 투과율을 0%에 가까운 값∼100%의 범위로 변경함으로써, 청색광 조광용 액정 소자(24a)로부터 사출되는 청색광 LB의 강도(광량)를 변경할 수 있으므로 청색광 LB의 강도(광량)가 이 청색광 조광용 액정 소자(24a)로 조절된다.
각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)에 의해서 변조된 3개의 색광은 크로스 다이크로익 프리즘(25)에 입사된다. 이 프리즘은 4개의 직각 프리즘이 접합되어, 그 내면에 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 십자 형상으로 형성되어 있다. 이들 유전체 다층막에 의해서 3개의 색광이 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사 광학계인 투사 렌즈(26)에 의해 스크린(27) 상에 투사되어, 확대된 화상이 표시된다.
다음에, 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30d)의 구동 방법에 대해서 설명한다.
도 8은 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30d)의 구동 회로의 구성을 나타내는 블록도이다. 조광 기능을 가지고 있지 않은 종래의 투사형 액정 표시 장치의 경우, 입력된 영상 신호는 적당한 보정 처리를 거쳐, 그대로 액정 패널 드라이버에 공급되지만, 조광 기능을 갖고, 또한 그것을 영상 신호에 기초하여 각 색광강도를 제어하는 본 실시 형태의 경우, 기본적인 구성으로서 이하에 설명하는 것처럼 디지털 신호 처리 블록인 DSP(1)∼DSP(2) 등의 회로가 필요하게 된다.
본 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 것처럼, 아날로그 신호로서 입력된 영상 신호가 AD 컨버터(31)를 거쳐 제 1 디지털 신호 처리 회로인 DSP(1)(32)(제어 신호 결정 수단)에 입력된다. DSP(1)에서는, 영상 신호로부터 적색광 LR, 녹색광 LG, 청색광 LB의 각 색의 히스토그램을 취출하도록 되어 있다. 도 9는 영상을 구성하는 임의의 1프레임의 영상 신호로부터 얻어진 각 색의 계조마다의 출현 도수 분포(히스토그램)의 예를 나타내는 도면으로서, 도 9(a)는 적색의 계조마다의 출현 도수 분포, 도 9(b)는 녹색의 계조마다의 출현 도수 분포, 도 9(c)는 청색의 계조마다의 출현 도수 분포를 나타낸다.
DSP(1)(32)에서는, 적색의 영상 신호의 히스토그램으로부터 적색광 조광용 액정 소자(22a)에 표 화합하는 전압값, 즉 적색광 조광용 액정 소자(22a)의 투과율을 결정하는 밝기 제어 신호가 결정된다.
DSP(2)(33)(조광 제어 수단)에서는, DSP(l)(32)에서 결정된 밝기 제어 신호 에 기초하여 조광 소자 드라이버(34)를 제어하고, 최종적으로는 조광 소자 드라이버(34)가 적색광 조광용 액정 소자(22a)를 실제로 구동한다. 여기서, 적색광 조광용 액정 소자(22a)를 구동할 때, 인가하는 전압은 상기의 밝기 제어 신호에 기초하여 변경된다.
한편, DSP(1)(32)에 입력된 영상 신호는 DA 컨버터(37)에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후, 패널 드라이버(38)에 입력되고, 패널 드라이버(38)로부터 적색광용 액정 라이트 밸브(22)로 공급된다.
또한, 녹색광 조광용 액정 소자(23a)에 대해서는, DSP(1)에서 결정되는 밝기 제어 신호가 녹색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하는 것인 이외는, 상기 적색광 조광용 액정 소자(22a)와 마찬가지로 하여 구동된다. 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)에 대해서는, 상기 적색광용 액정 라이트 밸브(22)와 마찬가지로 DSP(1)에 입력된 영상 신호를 DA 컨버터에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후, 녹색광용 액정 라이트 밸브 구동용의 패널 드라이버에 입력되고, 이 패널 드라이버로부터 녹색광용 액정 라이트 밸브(22)로 공급된다.
그리고, 청색광 조광용 액정 소자(24a)에 대해서는, DSP(1)에서 결정되는 밝기 제어 신호가 청색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하는 것인 이외는, 상기 적색광 조광용 액정 소자(22a)와 마찬가지로 하여 구동된다. 청색광용 액정 라이트 밸브(24)에 대해서는, 상기 적색광용 액정 라이트 밸브(22)와 마찬가지로 DSP(1)에 입력된 영상 신호를 DA 컨버터에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후, 청색광용 액정 라이트 밸브 구동용의 패널 드라이버에 입력되고, 이 패널 드라이버로부터 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 공급된다.
상기의 동작에 의해서 상기 각 색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하여 적색광 조광용 액정 소자(22a), 녹색광 조광용 액정 소자(23a), 청색광 조광용 액정 소자(24a)를 제어하고, 각 조광용 액정 소자를 투과하는 색광의 강도(각 조광용 액정 소자를 투과하는 색광의 광량)가 조절되기 때문에, 영상의 다이내믹 레인지를 확대하면서, 극히 미세한 계조 표현을 실현할 수 있다.
여기서, 조명 장치(1)의 제어 방법에 관해서는, [1] 표시 영상 적응형의 제어 외에, [2] 투사 확대율에 의한 제어, [3] 외부로부터의 제어 등을 생각할 수 있다. 이하에 각각의 방법에 대해서 설명한다.
[1]표시 영상 적응형의 제어
우선, 표시 영상 적응형의 제어, 즉 밝은 장면에서는 광량을 많게 하고, 어두운 장면에서는 광량을 적게 하는 바와 같은 표시 영상에 적응한 밝기 제어를 행하는 경우에 대해서 생각한다. 이 경우, 상기에서 설명한 것처럼, 상기 DSP(1)에서 영상 신호에 기초하여 밝기 제어 신호가 결정되지만, 그 방법에는 예를 들면 다음의 (f)∼(h)의 3가지가 생각된다.
(f) 주목하고 있는 프레임에 포함되어 있는 화소 데이터 중, 밝기가 최대의 계조값을 밝기 제어 신호로 하는 방법.
예를 들면 0∼255의 256 스텝의 계조수를 포함하는 영상 신호를 상정한다. 연속한 영상을 구성하는 임의의 1프레임에 착안한 경우, 그 프레임에 포함되는 데이터의 계조마다의 출현 도수 분포(히스토그램)가 도 3과 같이 되었다고 하자. 이 도면의 경우, 히스토그램에 포함되는 가장 밝은 계조값이 190이므로, 이 계조값 190을 밝기 제어 신호로 한다. 이 방법은 입력되는 영상 신호에 대해 가장 충실히 밝기를 표현할 수 있는 방법이다.
(g) 주목하고 있는 프레임에 포함되어 있는 계조마다의 출현 도수 분포(히스토그램)보다, 최대의 밝기로부터 출현수에 대해서 일정한 비율(예를 들면 10%)이 되는 계조값을 밝기 제어 신호로 하는 방법.
예를 들면 영상 신호의 출현 도수 분포가 도 4와 같았던 경우, 히스토그램보다 밝은측으로부터 총 화소수에 대해서 10%의 영역을 취한다. 10%에 상당하는 곳의 계조값이 230이었다고 하면, 이 계조값 230을 밝기 제어 신호로 한다. 도 4에 나타낸 히스토그램과 같이, 계조값 255의 근방에 돌발적인 데이터가 있었던 경우, 상기 (f)의 방법을 채용하면, 계조값 255가 밝기 제어 신호가 된다. 그렇지만, 이 돌발적인 데이터 부분은 화면 전체에서의 정보로서는 그다지 의미를 갖고 있지 않다. 이것에 대해서, 계조값 230을 밝기 제어 신호로 하는 본 방법은 화면 전체 중에서 정보로서 의미를 갖는 영역에 의해서 판정하는 방법이라고 할 수 있다. 또한, 상기의 비율은 1∼50% 정도의 범위에서 변화시켜도 좋다.
(h) 화면을 복수의 블록으로 분할하여, 블록마다, 포함되어 있는 화소의 계조값의 평균치를 구해, 최대의 것을 밝기 제어 신호로 하는 방법.
예를 들면 도 5에 나타내는 것처럼, 화면을 m×n개의 블록으로 분할하고, 각각의 블록 Al1, …, Amn마다의 밝기(계조값)의 평균치를 산출하고, 그 중에서 최대의 것을 밝기 제어 신호로 한다. 또한, 화면의 분할수는 6∼200 정도로 하는 것이 바람직하다. 이 방법은 화면 전체의 분위기를 훼손함이 없이 밝기를 제어할 수 있는 방법이다.
상기 (f)∼(h)의 방법에 대해서, 밝기 제어 신호의 판정을 표시 영역 전체에 대해 행하는 외에, 예를 들면 표시 영역의 중앙 부분 등, 특정의 부분에만 상기 방법을 적용하는 것도 가능하다. 이 경우, 시청자가 주목하고 있는 부분으로부터 밝기를 결정하는 바와 같은 제어의 방법이 가능해진다.
다음에, 상기 DSP(2)에 있어서, 상기의 방법으로 결정한 밝기 제어 신호에 기초하여 조광소자 드라이버(34)를 제어하지만, 이 방법에도 예를 들면 다음의 (i), (j)의 2가지가 생각된다.
(i) 출력된 밝기 제어 신호에 따라 리얼타임으로 제어하는 방법.
이 경우는 상기 DSP(1)로부터 출력된 밝기 제어 신호를 그대로 상기 조광소자 드라이버에 공급하면 되기 때문에, 상기 DSP(2)에서의 신호 처리는 불필요해진다. 이 방법은 영상의 밝기에 완전하게 추종하는 점에서 이상적이지만, 영상의 내용에 의해 화면의 명암이 짧은 주기로 변화하는 경우도 있고, 감상시에 불필요한 스트레스를 느끼는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
(j) 출력된 밝기 제어 신호에 LPF(로우 패스 필터)를 걸어, 그 출력으로 제어하는 방법.
예를 들면 LPF에 의해서 1∼30초 이하의 밝기 제어 신호의 변화분을 커트하고, 그 출력에 의해서 제어한다. 이 방법에 의하면, 미세한 시간의 변화분은 커트되기 때문에, 상기와 같은 짧은 주기에서의 명암의 변화를 피할 수가 있다.
[2] 투사 확대율에 의한 제어
투사 렌즈(26)의 확대율에 대응시켜 제어한다. 통상은 액정 라이트 밸브에서의 단위 면적당의 광량이 일정하기 때문에, 투영상을 확대했을 때는 화면이 어둡게 되고, 축소했을 때는 밝게 되는 경향이 있다. 따라서, 이것을 보정하도록, 확대한 경우에는 광량이 증가하도록, 축소한 경우에는 광량이 줄어들도록 조광용 액정 소자(5)를 제어한다.
[3] 외부로부터의 제어
사용자가 기호에 따라 조광용 액정 소자(22a, 23a, 24a)를 각각 제어할 수 있도록 한다. 예를 들면 어두운 감상 환경에서는 광량이 적고, 밝은 감상 환경에서는 광량이 많아지도록 조광용 액정 소자(22a, 23a, 24a)를 제어한다. 이 경우, 사용자가 컨트롤러를 이용하거나, 또는 조광용 액정 소자(22a, 23a, 24a)를 직접 조작하는 등 하여 조절하는 구성으로 해도 좋고, 밝기 센서 등을 마련해 자동적으로 제어되는 구성으로 해도 좋다. 다만, 이들 [2], [3]의 제어를 행하기 위해서는 도 8에서 DSP(1)(32)∼DSP(2)(33)와 같은 회로는 불필요하게 되지만, 그 이외의 회로 구성은 필요하다.
이러한 제 2 실시 형태의 투사형 표시 장치(30d)에 의하면, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 조광용 액정 소자(22a, 23a, 24a)에 인가하는 전압을 변경하는 것에 의해서, 광원(2)으로부터의 사출광을 색분리 후에 얻어지는 각 색광에 대해서 각 색마다에 강도(광량)를 조절 가능하므로, 광원(2)의 광출력 강도가 일정한 채로 액정 라이트 밸브(22. 23, 24)에서 각각 소망하는 강도를 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에로의 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 다이크로익 미러(14)와 청색광용 액정 라이트 밸브(24) 사이에 청색광의 강도(광량)를 조절 가능한 청색광 조광용 액정 소자(24a)가 설치되어 있기 때문에, 청색이 약한 영상일 때에 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 입사하는 청색광의 강도(광량)를 작게 할 수 있으므로, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)를 구성하는 액정 패널이 상기 청색광에 의해 열화하는 것을 개선할 수 있어서, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)의 내광성을 향상할 수 있다.
다음에, 본 발명의 투사형 표시 장치의 제 3 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 10은 제 3 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 제 3 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30a)가 도 7 및 도 8에 나타낸 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30d)와 다른 것은, 조명 장치(1)와 다이크로익 미러(13) 사이에 제 2 조광용 액정 소자(제 2 조광 수단)(5)가 설치되고, 제 l 조광용 액정 소자로서는 녹색광 조광용 액정 소자(23a)만 설치되어 있다는 점이다.
제 2 조광용 액정 소자(5)는 상기의 제 1 조광용 액정 소자와 같은 구성의 것이 이용되고 있다.
이 조광용 액정 소자(5)는 후술하는 제 2 조광용 액정 소자 구동용의 조광소자 드라이버로부터의 구동 신호를 받아 광투과성 전극에 전압을 인가할 때, 예를 들면 인가하는 전압의 크기를 변경하면, 투과율이 0%에 가까운 값∼100%의 범위에서 투과율을 자유롭게 변경할 수 있다. 또한, 이와 같이 투과율을 0%에 가까운 값∼100%의 범위에서 변경함으로써, 조광용 액정 소자(5)로부터의 사출광의 강도(광량)를 변경할 수 있으므로, 밝은 장면이면 인가하는 전압을 낮게 해 투과율이 높아지게 하는 것에 의해 광량이 많아지도록 하고, 어두운 장면이면 인가하는 전압을 높게 해 투과율이 낮아지게 하는 것에 의해 광량이 적어지도록 함으로써, 강도(광량)를 색분리 전에 미리 조절할 수 있다.
여기서의 조광용 액정 소자(5)의 제어 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는 아날로그 신호로서 입력된 영상 신호가 AD 컨버터를 거쳐 디지털 신호 처리 회로인 DSP(1)(제어 신호 결정 수단)에 입력된다. 이 DSP(1)에서는, 영상 신호로부터 제 2 조광용 액정 소자(5)로 인가하는 전압값, 즉 조광용 액정 소자의 투과율을 결정하는 밝기 제어 신호가 결정된다. 상기 DSP(1)에서 결정된 밝기 제어 신호는 DSP(2)(조광 제어 수단)에 입력된다. 이 DSP(2)(조광 제어 수단)에서는, 상기 DSP(1)에서 결정된 밝기 제어 신호에 기초하여 제 2 조광용 액정 소자 구동용의 조광소자 드라이버를 제어하고, 최종적으로는 이 조광소자 드라이버가 조광용 액정 소자(5)를 실제로 구동한다. 여기서, 제 2 조광용 액정 소자(5)를 구동할 때, 인가하는 전압은 상기의 밝기 제어 신호에 기초하여 변경된다.
이와 같이 본 실시 형태에서는, 조광용 액정 소자(5)를 제어하는 것에 의해조명 장치(1)로부터 사출된 광은 색분리 전에 강도(광량)가 조절되고, 이 후 다이크로익 미러(13)에 입사한다.
다이크로익 미러(13)에 입사한 조명 장치(1)로부터의 사출광 중 적색광 LR는 다이크로익 미러(13)를 투과하고, 반사 미러(17)에서 반사되어, 적색광용 액정 라이트 밸브(22)로 입사된다.
한편, 다이크로익 미러(13)에 입사한 조명 장치(1)로부터의 사출광 중 녹색광 LG는 다이크로익 미러(13)에서 반사하고, 게다가 이 녹색광 LG는 녹색광 반사용의 다이크로익 미러(14)에 의해서 반사되어, 녹색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(23a)에 입사하고, 여기서 제 2 실시 형태와 마찬가지로 하여 녹색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하여 강도(광량)가 조절된 후, 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)에 입사된다.
그리고, 다이크로익 미러(13)에 입사한 조명 장치(1)로부터의 사출광 중 청색광 LB는 다이크로익 미러(13)에서 반사하고, 다이크로익 미러(14)를 투과하여, 릴레이 렌즈(18), 반사 미러(15), 릴레이 렌즈(19), 반사 미러(16), 릴레이 렌즈(20)로 이루어지는 릴레이계(21)를 거쳐, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 입사된다.
본 실시 형태의 투사형 표시 장치(30a)에 의하면, 광원(5)으로부터 사출된 광은 이 제 2 조광용 액정 소자(5)에서 외부로부터의 정보에 기초하여 강도(광량)를 색분리 전에 미리 조절되고, 이 후, 색분리 후의 복수의 색광 중 녹색광 LG의 강도를 녹색광 조광용 액정 소자(제 1 조광용 액정 소자)(23a)에서 조절된다. 예를 들면, 황혼이나 푸른 하늘의 영상의 경우, 녹색광 조광용 액정 소자(23a)를 제어하여 녹색광 LG의 강도를 작게 함으로써 녹색의 표시 계조 범위를 극히 미세하게 할 수 있어, 녹색의 계조 표현성이 좋아진다. 녹색광은 관찰자로부터 보았을 때에 시감도가 좋기 때문에, 적색광이나 청색광이 강해도 녹색광이 약하면 영상이 어둡게 느껴진다. 황혼과 같은 영상에서는 적색광은 강하게 출력할 필요가 있어, 영상이 어둡게 보이는 것에도 불구하고, 조광 장치가 색분리 이전의 단계에 설치되어 있는 경우 그다지 광을 줄일 수가 없다. 그 결과, 녹색의 계조 재현성이 낮게 되어 버려 양호한 영상 표시는 얻을 수 없다. 한편, 본 실시 형태의 투사형 표시 장치(30a)에서는, 색분리 후의 복수의 색광 중 녹색광 LG의 광량을 녹색광 조광용 액정 소자(23a)로 조절할 수 있도록 하고 있으므로, 푸른 하늘이나 황혼 등과 같이 영상의 색에 편향이 있는 경우라도, 영상 표현력을 양호하게 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 투사형 표시 장치의 제 4 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 11은 제 4 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 제 4 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30b)가 도 7 및 도 8에 나타낸 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30d)와 다른 것은, 조명 장치(1)와 다이크로익 미러(l3) 사이에 제 2 조광용 액정 소자(제 2 조광 수단)(5)가 설치되고, 제 1 조광용 액정 소자로서는 청색광 조광용 액정 소자(24a)만 설치되어 있다는 점이다.
제 2 조광용 액정 소자(5)는 상기의 제 1 조광용 액정 소자와 같은 구성의 것이 이용되고 있다. 이 조광용 액정 소자(5)의 작용은 상기 제 2 실시 형태와 마찬가지이고, 광원(2)으로부터 사출된 광의 강도(광량)를 색분리 전에 미리 조절할 수 있다. 여기서의 조광용 액정 소자(5)의 제어 방법도 상기 제 2 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 본 실시 형태에서도, 제 2 실시 형태와 마찬가지로 제 2 조광용 액정 소자(5)를 제어하는 것에 의해, 조명 장치(1)로부터의 사출광은 색분리 전에 강도(광량)가 조절되고, 이 후 다이크로익 미러(13)에 입사한다.
다이크로익 미러(13)에 입사한 조명 장치(1)로부터의 사출광 중 적색광 LR는 다이크로익 미러(13)를 투과하고, 반사 미러(17)에서 반사되어, 적색광용 액정 라이트 밸브(22)에 입사된다.
한편, 다이크로익 미러(13)에 입사한 조명 장치(1)로부터의 사출광 중 녹색광 LG는 다이크로익 미러(13)에서 반사하고, 게다가 이 녹색광 LG는 녹색광 반사용의 다이크로익 미러(14)에 의해서 반사되어, 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)로 입사된다.
그리고, 다이크로익 미러(13)에 입사한 조명 장치(1)로부터의 사출광 중 청색광 LB는 다이크로익 미러(13)에서 반사하고, 다이크로익 미러(14)를 투과하여, 릴레이 렌즈(18), 반사 미러(15), 릴레이 렌즈(19), 반사 미러(16), 릴레이 렌즈(20)로 이루어지는 릴레이계(21)를 거쳐, 청색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(24a)에 입사하고, 여기서 제 2 실시 형태와 마찬가지로 하여 청색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하여 광량이 조절된 후, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 입사된다.
본 실시 형태의 투사형 표시 장치(30b)에 의하면, 광원(2)으로부터의 사출광은 이 제 2 조광용 액정 소자(5)에서 외부로부터의 정보에 기초하여 강도(광량)를 색분리 전에 미리 조절되고, 이 후, 색분리 후의 복수의 색광 중 청색광 LB의 강도(광량)를 청색광 조광용 액정 소자(24a)에서 조절된다. 예를 들면, 영상이 황혼일 경우,청색광 조광용 액정 소자(24a)를 제어하여 청색광 LB의 강도를 작게 할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 투사형 표시 장치에서는, 색분리 후의 복수의 색광 중 청색광 LB의 강도(광량)를 청색광 조광용 액정 소자(24a)로 조절할 수 있도록 하고 있으므로, 황혼 등과 같이 색조에 편향이 있는 경우라도, 영상 표현력을 양호하게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 다이크로익 미러(14)와 청색광용 액정 라이트 밸브(24) 사이에 청색광의 강도를 조절 가능한 청색광 조광용 액정 소자(24a)가 설치되어 있고, 청색이 적은 영상일 때에 청색광용 액정 라이트 밸브(24)에 입사하는 청색광의 강도(광량)를 작게 할 수 있으므로, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)가 청색광에 의해 열화하는 것을 개선할 수 있어, 청색용 광변조 수단으로서의 청색광용 액정 라이트 밸브(액정 표시 장치)(24)의 내광성을 향상할 수 있다.
다음에, 본 발명의 투사형 표시 장치의 제 5 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 12는 투사형 표시 장치의 제 5 실시 형태로서 색 순차 단판 방식(필드 시퀀셜 컬러 방식)의 투사형 액정 표시 장치(액정 프로젝터)의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
이 제 5 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치는 1개의 광변조 수단으로 각 색에 대응하는 화상을 순차 절환하여 투사하고, 컬러 표시를 실현하는 것이다.
도면 중, 부호 500은 광원, 501, 502는 집광 렌즈, 503은 컬러 휠(색분리 수단), 504a는 제 1 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단), 504는 액정 라이트 밸브(광변조 수단), 505는 투사 렌즈를 나타낸다.
광원(500)은 메탈 할라이드 등의 램프(506)와 램프(506)의 광을 반사하는 리플렉터(507)로 구성되어 있다. 광원(500)으로부터의 백색광이 제 1 집광 렌즈(501)를 투과한 후, 고속 회전하는 컬러 휠(503)을 투과하는 것에 의해, 적색광, 청색광, 녹색광이 예를 들면 180분의 1초마다 차례차례 출사된다. 그 후, 출사된 각 색광은 제 2 집광 렌즈(502)를 투과한다. 제 2 집광 렌즈(502)를 투과한 각 색광은 제 1 조광용 액정 소자(504a)에서 광량이 조절된 후, 액정 라이트밸브(504)에 입사되고, 여기서 변조된 후, 투사 렌즈(50)5에 의해서 스크린(도시 생략) 상에 투사되어, 화상이 확대되어 표시된다.
제 1 조광용 액정 소자(504a)는 컬러 휠(503)의 옆쪽에 배치된 제 2 집광 렌즈(502)와 액정 라이트 밸브(504) 사이에 구비되어 있고, 컬러 휠(503)로부터 각 색광이 사출되는 타이밍에 동기해 각 색광마다에 투과율이 조절 가능하고, 또한 외부로부터의 정보에 기초하여 이 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 제어하는 것에 의해서 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 투과하는 색광의 광량이 조절 가능하게 되어 있다.
다음에, 제 5 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 구동 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 아날로그 신호로서 입력된 영상 신호가 AD 컨버터를 거쳐 디지털 신호 처리 회로인 DSP(1)(제어 신호 결정 수단)에 입력된다. DSP(1)에서는, 영상 신호로부터 적, 녹, 청의 각 색광용의 히스토그램이 취출하게 되어 있다.
DSP(1)에서는, 영상 신호로부터 얻어진 각 색의 히스토그램에 기초하여 제 1 조광용 액정 소자(504a)에 인가하는 전압(광의 색에 대응한 투과율)을 결정하는 밝기 제어 신호가 1프레임 중의 각 색마다에 결정된다. 이 밝기 제어 신호는 DSP(2)(조광 제어 수단)에 입력된다. 도 13은 제 1 조광용 액정 소자(제 1 조광소자)의 투과율의 예를 나타내는 도면이다. 도 13 중, R은 적색광, G는 녹색광, B는 청색광을 표시한다.
한편, DSP(2)에는 컬러 휠(503)을 구동하는 타이밍을 제어하는 구동 회로와 접속된 동기 신호 발생 수단으로부터 컬러 휠(503)로부터 각 색광을 출사시키는 타이밍과 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 구동하는 타이밍을 동기시키는 동기 신호가 입력된다.
그리고, DSP(2)에서는 DSP(1)에서 결정된 밝기 제어 신호와 상기 동기 신호 에 기초하여 조광소자 드라이버를 제어하고, 최종적으로는 조광소자 드라이버가 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 실제로 구동한다.
한편, DSP(1)에 입력된 영상 신호는 DA 컨버터에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후, 패널 드라이버에 입력되고, 패널 드라이버로부터 액정 라이트 밸브(504)(광변조 수단)에 공급된다.
이러한 제 5 실시 형태의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 제어하는 것에 의해서, 광원(500)으로부터의 사출광을 컬러 휠(503)에 의해 분리한 각 색광마다의 강도(광량)가 조절 가능하므로, 광원(500)의 광출력 강도가 일정한 상태에서도 제 1 조광용 액정 소자(504a)에서 소망하는 강도(광량)의 색광을 얻을 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있어, 영상 표현력이나 사용 환경에로의 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
다음에, 제 6 실시 형태의 투사형 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 14는 투사형 표시 장치의 제 6 실시 형태로서 색 순차 단판 방식의 투사형 액정 표시 장치의 다른 예를 나타내는 개략 구성도이다. 이 제 6 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치가 도 12에 나타낸 제 5 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치와 다른 것은, 광원(500)의 옆쪽에 배치된 집광 렌즈(501)와 컬러 휠(503) 사이에 제 2 조광용 액정 소자(제 2 조광 수단)(515)가 구비되어 있다는 점이다. 그리고, 이 제 5 실시 형태에서는 컬러 휠(503)과 액정 라이트 밸브(504) 사이에 제 1 조광용 액정 소자는 구비되어 있지 않다.
이 실시 형태에서는, 광원(500)으로부터의 백색광이 제 1 집광 렌즈(501)를 투과한 후, 제 2 조광용 액정 소자(515)에서 강도가 조절된 후, 고속 회전하는 컬러 휠(503)을 투과하는 것에 의해 적색광, 청색광, 녹색광이 예를 들면 180분의 1초마다에 차례차례 출사된다. 그 후, 출사된 각 색광은 제 2 집광 렌즈(502)를 투과한다. 제 2 집광 렌즈(502)를 투과한 각 색광은 액정 라이트 밸브(504)로 입사되고, 여기서 변조된 후, 투사 렌즈(505)에 의해서 스크린(도시 생략) 상에 투사되어, 화상이 확대되어 표시된다.
제 2 조광용 액정 소자(515)에서는, 컬러 휠(503)에서 각 색광으로 분리되는 타이밍에 동기해 광원(500)으로부터 사출된 광의 강도(광량)가 조절 가능한 것이며, 또한 외부로부터의 정보에 기초하여 이 제 2 조광용 액정 소자(515)를 제어하는 것에 의해서 제 2 조광용 액정 소자(515)를 투과하는 광원(500)으로부터 사출된 광의 강도(광량)를 조절 가능하게 되어 있다.
다음에, 제 6 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 구동 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 아날로그 신호로서 입력된 영상 신호가 AD 컨버터를 거쳐 디지털 신호 처리 회로인 DSP(1)(제어 신호 결정 수단)에 입력된다. DSP(1)에서는 영상 신호로부터 적, 녹, 청의 각 색의 히스토그램를 취출하게 되어 있다.
DSP(1)에서는, 영상 신호로부터 얻어진 각 색의 히스토그램에 기초하여 제 2 조광용 액정 소자(515)에 인가하는 전압을 결정하는 밝기 제어 신호가 결정된다. 이 밝기 제어 신호는 DSP(2)(조광 제어 수단)에 입력된다.
한편, DSP(2)에는 컬러 휠(503)을 구동하는 타이밍을 제어하는 구동 회로와 접속된 동기 신호 발생 수단으로부터 컬러 휠(503)을 각 색광으로 분리되는 타이밍과 제 2 조광용 액정 소자(515)를 구동하는 타이밍을 동기시키는 동기 신호가 입력된다.
그리고, DSP(2)에서는 DSP(1)에서 결정된 밝기 제어 신호와 상기 동기 신호에 기초하여 조광소자 드라이버를 제어하고, 최종적으로는 조광소자 드라이버가 제 2 조광용 액정 소자(515)를 실제로 구동한다.
한편, DSP(1)에 입력된 영상 신호는 DA 컨버터에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후, 패널 드라이버에 입력되고, 패널 드라이버로부터 액정 라이트 밸브(504)(광변조 수단)에 공급된다.
이러한 제 6 실시 형태의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 제 2 조광용 액정 소자(515)를 제어하는 것에 의해서 광원(500)으로부터 사출된 광의 강도(광량)를 색분리 전에 조절 가능하고, 그리고 컬러 휠(503)을 투과해 얻어지는 색광이 색마다에 강도(광량)를 조절하는 것으로 되어, 광원(500)의 광출력 강도가 일정한 상태라도 액정 라이트 밸브(504)에서 소망하는 강도(광량)의색광을 얻을 수 있다. 그 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있어, 영상 표현력이나 사용 환경에로의 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수가 있다.
다음에, 제 7 실시 형태의 투사형 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 15는 제 7 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 제 7 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30c)가 도 7 및 도 8에 나타낸 제 2 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(30d)와 다른 것은, 제 2 실시 형태에서는 조명 장치(1)와 그 조명 장치(1)로부터 사출된 광을 복수의 색광으로 분리하는 다이크로익 미러(색분리 수단)(13, 14)와 릴레이 렌즈(17)와 릴레이계(21)가 구비되어 있는데 대해, 제 7 실시 형태에서는 상이한 색광을 각각 사출할 수 있는 광원(2R, 2G, 2B)이 설치되어 있다는 점이다.
광원(2R)은 적색광 LR을 사출하는 램프(7R)와, 램프(7R)의 광을 반사하는 리플렉터(8)로 구성되어 있다. 광원(2G)은 녹색광 LG를 사출하는 램프(7G)와, 램프(7G)의 광을 반사하는 리플렉터(80로 구성되어 있다. 광원(2B)은 청색광 LB를 사출하는 램프(7B)와, 램프(7B)의 광을 반사하는 리플렉터(8)로 구성되어 있다. 램프(7R, 7G, 7B)는 발광 다이오드(LED)나, 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)나, 무기 전계 발광 소자(무기 EL 소자) 등으로 구성되어 있다.
광원(2R, 2G, 2B)은 액정 라이트 밸브(광변조 수단)(22, 23, 24)에 대응하여 설치되어 있고, 광원(2R)과 적색광용 액정 라이트 밸브(22) 사이에 적색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(22a)가 배치되고, 광원(2G)과 녹색광용 액정 라이트 밸브(23) 사이에 녹색광 조광용 액정 소자(제 l 조광 수단)(23a)가 배치되며, 광원(2B)과 청색광용 액정 라이트 밸브(24) 사이에 청색광 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단)(24a)가 배치되어 있다.
광원(2R)으로부터 사출된 적색광 LR은 적색광 조광용 액정 소자(22a)에 입사하고, 여기서 제 2 실시 형태와 마찬가지로 하여 적색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하여 강도가 조절된 후, 적색광용 액정 라이트 밸브(22)로 입사하고, 여기서 변조된다. 광원(2G)으로부터 사출된 녹색광 LG는 녹색광 조광용 액정 소자(23a)에 입사하고, 여기서 제 2 실시 형태와 마찬가지로 하여 녹색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하여 강도가 조절된 후, 녹색광용 액정 라이트 밸브(23)로 입사하고, 여기서 변조된다. 광원(2B)으로부터 사출된 청색광 LB는 청색광 조광용 액정 소자(24a)에 입사하고, 여기서 제 2 실시 형태와 마찬가지로 하여 청색의 영상 신호의 히스토그램에 기초하여 강도(광량)가 조절된 후, 청색광용 액정 라이트 밸브(24)로 입사하고, 여기서 변조된다.
각 액정 라이트 밸브(22, 23, 24)에 의해서 변조된 3개의 색광은 크로스 다이크로익 프리즘(25)에 입사되고, 여기서 3개의 색광이 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사 광학계인 투사 렌즈(26)에 의해 스크린(27) 상에 투사되어, 확대된 화상이 표시된다.
이러한 제 7 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치에 의하면, 광원(2R, 2G, 2B)과 이것에 대응해 설치된 액정 라이트 밸브(22, 23. 24) 사이에 각각 조광용 액정 소자가 구비되는데, 바꾸어 말하면, 적색광 LR, 녹색광 LG, 청색광 LB의 각 광로 상에서 광원과 액정 라이트 밸브 사이에 조광용 액정 소자가 구비되어 있으므로, 광원(2R, 2G, 2B)으로부터 사출된 적색광 LR, 녹색광 LG, 청색광 LB의 어느 강도(광량)도 조절 가능하다. 따라서, 각 광원의 광출력 강도가 일정한 상태라도 각 조광용 액정 소자에 대응하는 액정 라이트 밸브에서 소망하는 강도(광량)의 색광을 얻을 수 있기 때문에, 영상에 따른 밝기를 얻을 수 있고, 또한 영상의 색조에 편향이 있는 경우라도 효과적으로 조광할 수 있으며, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있어, 영상 표현력이나 사용 환경에로의 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치의 실현에 유리하다.
다음에, 제 8 실시 형태의 투사형 표시 장치에 대해서 설명한다. 도 16은 제 8 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치(액정 프로젝터)를 나타내는 개략 구성도이다. 이 제 8 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치는 1개의 액정 라이트 밸브(광변조 수단)로 각 색에 대응하는 화상을 차례차례 절환하여 투사하고, 컬러 표시를 실현하는 것이다.
도면 중, 부호 500a는 광원, 504a는 제 1 조광용 액정 소자(제 1 조광 수단), 504는 액정 라이트 밸브(광변조 수단), 505는 투사 렌즈를 나타낸다.
광원(500a)은 적색광을 사출하는 램프(506R)와, 녹색광을 사출하는 램프(506G)와, 청색광을 사출하는 램프(506B)와, 램프로부터의 광을 반사하는 리플렉터(507)로 구성되어 있고, 적색광, 녹색광, 청색광을 180분의 1초마다 차례차례 사출할 수 있게 되어 있다. 램프(506R, 506G, 506B)는 발광 다이오드(LED)나, 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)나, 무기 전계 발광 소자(무기 EL 소자) 등으로구성되어 있다.
그 후, 출사된 각 색광은 제 1 조광용 액정 소자(504a)에서 강도가 조절된 후, 액정 라이트 밸브(504)에 입사되고, 여기서 변조된 후, 투사 렌즈(505)에 의해서 스크린(도시 생략) 상에 투사되어, 화상이 확대되어 표시된다.
제 1 조광용 액정 소자(504a)는 광원(500a)과 액정 라이트 밸브(504) 사이에 구비되어 있고, 광원(500a)으로부터 각 색광이 사출되는 타이밍에 동기해 각 색광 마다의 강도(광량)가 조절 가능하며, 또한 외부로부터의 정보에 기초하여 이 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 제어하는 것에 의해서 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 투과하는 강도(광량)가 조절 가능하게 되어 있다.
다음에, 제 8 실시 형태의 투사형 액정 표시 장치의 구동 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 아날로그 신호로서 입력된 영상 신호가 AD 컨버터를 거쳐 디지털 신호 처리 회로인 DSP(1)(제어 신호 결정 수단)에 입력된다. DSP(1)에서는 영상 신호로부터 적, 녹, 청의 각 색광용의 히스토그램이 취출하게 되어 있다.
DSP(1)에서는, 영상 신호로부터 얻어진 각 색의 히스토그램에 기초하여 제 1 조광용 액정 소자(504a) 인가하는 전압(광의 색에 대응한 투과율)을 결정하는 밝기 제어 신호가 1프레임중의 각 색광마다에 결정된다. 이 밝기 제어 신호는 DSP(2)(조광 제어 수단)에 입력된다.
한편, DSP(2)에는 광원(500a)으로부터 각 색광을 출사시키는 타이밍과 제 1조광용 액정 소자(504a)를 구동하는 타이밍을 동기시키는 동기 신호가 입력된다.
그리고, DSP(2)에서는 DSP(1)에서 결정된 밝기 제어 신호와 상기 동기 신호에 기초하여 조광소자 드라이버를 제어하고, 최종적으로는 조광소자 드라이버가 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 실제로 구동한다.
한편, DSP(1)에 입력된 영상 신호는 DA 컨버터에 의해 다시 아날로그 신호로 변환된 후, 패널 드라이버에 입력되고, 패널 드라이버로부터 액정 라이트 밸브(504)(광변조 수단)에 공급된다.
이러한 제 8 실시 형태의 투사형 표시 장치에서는, 외부로부터의 정보에 기초하여 제 1 조광용 액정 소자(504a)를 제어하는 것에 의해서, 광원(500a)으로부터 사출된 색광에 대해서 색마다에 강도(광량)가 조절 가능하므로, 상기 광원의 광출력 강도가 일정한 상태라도 액정 라이트 밸브(504)에서 각각의 색에 대해 소망하는 강도(광량)를 얻을 수 있다. 그 때문에, 투사형 표시 장치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에로의 순응성이 뛰어난 투사형 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다. 예를 들면 균일 조명 수단에 관해서는 상기 실시 형태와 같은 플라이 아이 렌즈(3, 4)에 한정됨이 없이 적절한 변경이 가능하고, 로드 렌즈 등의 로드 형상 도광체를 사용할 수도 있다.
그리고, 광변조 소자로서 투과형 액정 라이트 밸브를 사용한 예를 들었지만,반사형 액정 라이트 밸브나 DMD를 사용한 표시 장치에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는 상기 액정 라이트 밸브(광변조 수단)의 피조명 영역 전면을 조명하는 광량을 조절하는 경우에 대해서 주로 설명했지만, 상기 액정 라이트 밸브를 복수 영역으로 분할했을 때 각 영역을 각각 조명하는 광량을 조절하는 것도 가능하다.
게다가, 제 2∼제 8 실시 형태에서는 제 1 및 제 2 광변조 수단으로서 액정 라이트 밸브 장치를 사용한 투사형 액정 표시 장치의 예를 들었지만, 제 1 및/또는 제 2 광변조 수단으로서 롤 스크린 방식 또는 원반 회전 방식의 셔터를 사용한 투사형 표시 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 램프의 광출력 강도를 변화시키지 않고 광변조 수단에 의해 입사 광량을 변화시킬 수 있고, 영상 표현력이나 사용 환경에 대한 순응성의 면에서 뛰어난 효과를 발휘하는 것이 가능한 투사형 표시 장치 또는 표시 장치와, 그 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (33)

  1. 조명 수단과, 상기 조명 수단으로부터 사출된 광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
    상기 조명 수단은 광원과, 상기 광원으로부터 입사된 광의 조도 분포를 균일화하는 균일 조명 수단과, 상기 광원으로부터의 사출광의 광축 상에 설치되어 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 조광용 액정 소자를 구비하고,
    상기 조광용 액정 소자를 외부로부터의 정보에 기초하여 시분할 구동함으로써, 상기 조명 수단으로부터 단위 시간당의 사출 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여 상기 광변조 수단에 인가하는 신호를 변경함으로써, 상기 조광용 액정 소자로부터의 사출광을 그 광변조 수단에 의해 색조 보정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여 상기 광변조 수단에 전압을 인가하는 기간을 변경함으로써, 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광을 그광변조 수단에 의해 색조 보정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 균일 조명 수단은 상기 광축을 따라 상기 광원에 가까운 측으로부터 순차 배치된 제 1 플라이 아이 렌즈, 제 2 플라이 아이 렌즈로 이루어지는 2매의 플라이 아이 렌즈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 균일 조명 수단은 반사를 이용하여 상기 광원으로부터의 광속을 복수의 광속으로 분할하여 사출시키는 로드 형상 도광체인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    영상 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하는 제어 신호 결정 수단과, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 조광제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하는 광변조 제어 신호 결정 수단과, 그 광변조 제어 신호 결정 수단에 의해 결정한 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 광변조 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  8. 조명 수단으로부터 사출된 광의 광량을 조절하여 투사하는 투사형 표시 장치의 구동 방법으로서, 영상 신호에 기초하여 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어함으로써 광변조 수단에 조명되는 광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    영상 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어함으로써 상기 광변조 수단을 조명하는 광량을 조절하는 한편,
    상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하고, 그 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어함으로써 상기 조광용 액정 소자로부터의 사출광을 상기 광변조 수단에 의해 색조 보정하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 구동 방법.
  10. 조명 수단과, 상기 조명 수단으로부터 사출되는 광을 변조하는 광변조 수단을 가지는 표시 장치로서,
    상기 조명 수단은 광원과, 상기 광원으로부터의 입사광의 조도 분포를 균일화하는 균일 조명 수단과, 상기 광원으로부터의 사출광의 광축 상에 설치되어 상기 광원으로부터의 사출광의 강도를 조절하는 조광용 액정 소자를 구비하고,
    상기 조광용 액정 소자를 외부로부터의 정보에 기초하여 시분할 구동함으로써, 상기 조명 수단으로부터의 단위 시간당의 사출 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여, 상기 광변조 수단에 인가하는 신호를 변경함으로써, 상기 조광용 액정 소자로부터의 사출광을 그 광변조 수단에 의해 색조 보정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 조광용 액정 소자에 공급하는 신호에 기초하여, 상기 광변조 수단에 전압을 인가하는 기간을 변경함으로써, 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광을 그 광변조 수단에 의해 색조 보정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    영상 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하는 제어 신호 결정 수단과, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 조광제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하는 광변조 제어 신호 결정 수단과, 그 광변조 제어 신호 결정 수단에 의해 결정한 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 광변조 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 조명 수단으로부터 사출된 광의 광량을 조절하여 표시하는 표시 장치의 구동 방법으로서, 영상 신호에 기초하여 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어함으로써 상기 광변조 수단을 조명하는 광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    영상 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 조광용 액정 소자를 제어함으로써 상기 광변조 수단을 조명하는 광량을 조절하는 한편,
    상기 조광용 액정 소자를 제어하는 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하고, 그 제어 신호에 기초하여 상기 광변조 수단을 제어함으로써 상기 조광용 액정 소자로부터 사출된 광을 상기 광변조 수단에 의해 색조 보정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 광원과, 상기 광원으로부터 사출되는 광을 복수의 색광으로 분리하는 색분리 수단과, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광을 변조하는 복수의 광변조 수단과, 상기 복수의 광변조 수단에 의해 변조된 색광을 합성하는 색합성 수단과, 상기 색합성 수단에 의해 합성된 광을 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
    분리된 적어도 1개의 색광의 광로 상에서, 상기 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기 색광의 광량을 조절하는 제 1 조광 수단이 구비되어, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 색광의 광량을 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터 사출된 광의 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터 사출된 광에 대해서 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과, 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과, 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
    상기 복수의 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되어, 외부로부터의 정보에 기초하여 이들 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 하는 동시에,
    상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과, 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과, 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
    녹색 광로 상에서 상기 녹색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기 제 1 조광 수단이 구비되어, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 녹색광의 광량을 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 하는 동시에,
    상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
    청색 광로 상에서 상기 청색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 상기 제 l 조광 수단이 구비되어, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 청색광의 광량을 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 하는 동시에,
    상기 색분리 수단에 의해 분리된 복수의 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
    녹색 광로 상의 상기 녹색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이 및 청색 광로 상의 상기 청색용 광변조 수단과 상기 색분리 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되어, 외부로부터의 정보에 기초하여 이들 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 청색광의 광량과 녹색광의 광량을 각각 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  23. 광원과, 상기 광원으로부터의 사출광을 순차 복수의 색광으로 분리하는 색분리 수단과, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 각 색광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 각 색광을 순차 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
    상기 색분리 수단과 상기 광변조 수단 사이에 상기 색분리 수단으로부터 각 색광의 사출에 동기하여 각 색마다의 광량을 조절할 수 있는 제 1 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  24. 광원과, 상기 광원으로부터의 사출광을 순차 복수의 색광으로 분리하는 색분리 수단과, 상기 색분리 수단에 의해 분리된 각 색광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 각 색광을 순차 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 색분리 수단으로부터 각 색광의 사출에 동기하여 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  25. 상이한 색광을 각각 사출할 수 있는 복수의 광원과, 상기 복수의 광원에 대응하여 설치되어 각 색광을 변조하는 복수의 광변조 수단과, 상기 복수의 광변조 수단에 의해 변조된 색광을 합성하는 색합성 수단과, 상기 색합성 수단에 의해 합성된 광을 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
    상기 상이한 색광 중 적어도 1개의 색광의 광로 상에서, 상기 광원과 상기 광변조 수단 사이에 상기 색광의 강도를 조절하는 제 1 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 상이한 색광은 적색광, 녹색광, 청색광이고, 상기 복수의 광변조 수단은 상기 적색광을 변조하는 적색용 광변조 수단과 상기 녹색광을 변조하는 녹색용 광변조 수단과 상기 청색광을 변조하는 청색용 광변조 수단이고,
    상기 복수의 광원과 복수의 광변조 수단 사이에 각각 상기 제 1 조광 수단이 구비되어, 외부로부터의 정보에 기초하여 이들 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  27. 상이한 색광을 순차 사출할 수 있는 광원과, 상기 각 색광을 변조하는 광변조 수단과, 상기 광변조 수단에 의해 변조된 각 색광을 순차 투사하는 투사 수단을 가지는 투사형 표시 장치로서,
    상기 광원과 상기 광변조 수단 사이에 상기 광원으로부터 각 색광의 사출에 동기하여 각 색마다의 광량을 조절할 수 있는 제 l 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 1 조광 수단을 제어함으로써 그 제 1 조광 수단을 투과하는 광량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 조광 수단의 적어도 하나는 조광용 액정 소자인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 조광 수단의 적어도 하나는 롤스크린 방식 또는 원반 회전 방식의 셔터인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  30. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 하고, 상기 제 2 조광 수단의 적어도 하나는 조광용 액정 소자인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  31. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 색분리 수단 사이에 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절하는 제 2 조광 수단을 구비하여, 외부로부터의 정보에 기초하여 상기 제 2 조광 수단을 제어함으로써 그 제 2 조광 수단을 투과하는 상기 광원으로부터의 사출 광량을 조절할 수 있게 하고, 상기 제 2 조광 수단의 적어도 하나는 롤스크린 방식 또는 원반 회전 방식의 셔터인 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  32. 제 17 항에 있어서,
    영상 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하는 제어 신호 결정 수단과, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하는 조광제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
  33. 조명 수단으로부터 사출된 광의 광량을 조절한 후에 복수의 색광으로 분리하고, 분리된 상기 복수의 색광의 광량을 각각 조절하여 투사하는 투사형 표시 장치의 구동 방법으로서, 영상 신호에 기초하여 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어하는 제어 신호를 결정하고, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 제 1 조광 수단 및/또는 제 2 조광 수단을 제어함으로써 광변조 수단에 입사되는 광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 구동 방법.
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