JP3683660B2

JP3683660B2 - 投射型カラー画像表示装置およびその駆動方法

Info

Publication number: JP3683660B2
Application number: JP29454796A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2016-10-16
Also published as: JPH10124015A; US20020041341A1; US6369862B1; US7072000B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、３原色に対応する３つの光シャッターを透過する３つの映像を合成することによりカラー映像を得る投射型のカラー画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置は、直視型と投射型に大別されるが、特に大画面を表示するには、投射型が優れている。投射型表示装置にもさまざまな種類があるが、機器が比較的コンパクトに収まるものは、光シャッターを用いる方式のものである。光シャッターは映像表示能力を有するもので、通常はマトリクス状の画素を有する。各画素にスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型の回路構成となっているものがコントラストの点で優れているが、パッシブマトリクス型（単純マトリクス型）のものも使用される。また、光のシャッタリングをおこなうためには、液晶材料を用い、液晶に印加される電圧もしくは電流によるおこなう方法が簡便である。もちろん、その他の方法も提案されている。
【０００３】
カラー映像を表示するには通常、３つの色に分離してこれを合成することによりおこなう。したがって、光シャッターは３つ必要である。従来の投射型カラー映像表示装置は図２に示すような構成を有する。
図２（Ａ）に示す装置では、光シャッター８〜１０に、１つの光源１より光学系２〜４を経由した３つの白色光がカラーフィルター５〜７を通して入射する。すなわち、３つのカラーフィルターは赤、青、緑のいずれかであり、それぞれに対応する光シャッターは各原色に対応する映像を表示している。
【０００４】
光シャッターを通った光は再度、光学系１１〜１３で１つにまとめられ、カラー映像となる。この映像がスクリーンに投射される。（図２（Ａ））
【０００５】
この方式では、カラーフィルターによって最低でも入射光の２／３が吸収されるので、光源の光が十分に利用されず、映像は暗いものとなる。この問題を解決するには、ダイクロックミラーを用いる。その例を図２（Ｂ）に示す。
【０００６】
まず、光源１より第１のダイクロックミラー１４に入射した白色光は、赤以外の光（赤より波長の短い光）は反射される。赤色のみが光シャッター１０に入射する。残りの光は第２のダイクロックミラー１５に入射する。ここで、緑以外の光（緑より波長の短い光）、すなわち青色は反射され、光シャッター９に入射する。ダイクロックミラー１５を直進した光は緑色であるが、これは全反射鏡１６を経由して、光シャッター８に入射する。各光シャッターを通った光は光学系１１〜１２によって１つにまとめられ、カラー映像となる。この映像がスクリーンに投射される。（図２（Ｂ））
【０００７】
この方式ではカラーフィルターによる吸収がないので、光を効率よく利用できる。効率をより高めるには光源の光を強い３原色のスペクトルよりなる光とすればよい。かくすると、ダイクロックミラーでの光の透過、反射が効率的におこなわれる。
あるいは図３に示すように、赤色レーザー２１、緑色レーザー２２、青色レーザー２３を光源として、ビームエキスパンダー２４〜２６で拡大した光を光シャッター２７〜２９に入射させる方法も提案されている。（図３）
【０００８】
このような投射型表示装置の映像回路のブロック図は図４に示される。ビデオ信号とは３原色の情報がＡＭ−ＦＭ複合変調方式によって搬送波上に形成されたものである。この信号は復調することのより、３原色の信号に分離される。この復調操作は「色分離」回路によりおこなわれる。この段階では各原色の信号はアナログ信号であるが、続く、デジタル化回路（アナログ−デジタル・コンバーター、Ａ／Ｄ回路）によって、デジタル化される。
【０００９】
そして、各原色の信号は３つの光シャッターに送られ、各光シャッターに設けられた回路において、γ補正された後、アナログ化回路（デジタル−アナログ・コンバーター、Ｄ／Ａ回路）によって、アナログ信号とされ、表示装置（光シャッター）に入力される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成では、３つの光シャッター以外に、色分離回路、Ａ／Ｄ回路を有するチップを必要とする。すなわち、回路を構成するための部品が最低でも４つ必要である。
【００１１】
また、色分離回路もしくはＡ／Ｄ回路において、ノイズが混入した場合には、それを最後まで除去できないという問題を有する。
【００１２】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、部品点数を最低３つとするとともに、ノイズを低減することのできる構成を提案する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する第１の発明は、
光シャッターを有する第１乃至第３の３つの基板を有し、
該基板はそれぞれ色分離回路とデジタル化回路と３つの信号を比較する比較回路（比較器）を１つ以上有し、
各基板のデジタル化回路より出力された赤色に対応する信号が第１の基板の比較器に入力され、
各基板のデジタル化回路より出力された緑色に対応する信号が第２の基板の比較器に入力され、
各基板のデジタル化回路より出力された青色に対応する信号が第３の基板の比較器に入力されるような回路配置を有することを特徴とする投射型カラー画像表示装置である。
【００１４】
本明細書で開示する第２の発明は、
光シャッターを有する第１乃至第３の３つの基板を有し、
該基板はそれぞれ色分離回路とデジタル化回路とγ補正回路と３つの信号を比較する比較回路（比較器）を１つ以上有し、
各基板のγ補正回路より出力された赤色に対応する信号が第１の基板の比較器に入力され、
各基板のγ補正回路より出力された緑色に対応する信号が第２の基板の比較器に入力され、
各基板のγ補正回路より出力された青色に対応する信号が第３の基板の比較器に入力されるような回路配置を有することを特徴とする投射型カラー画像表示装置である。
【００１５】
本明細書で開示する第３の発明は、
光シャッターを有する第１乃至第３の３つの基板を有し、
該基板はそれぞれ色分離回路とデジタル化回路と時間軸補正回路と３つの信号を比較する比較回路（比較器）を１つ以上有し、
各基板の時間軸補正回路より出力された赤色に対応する信号が第１の基板の比較器に入力され、
各基板の時間軸補正回路より出力された緑色に対応する信号が第２の基板の比較器に入力され、
各基板の時間軸補正回路より出力された青色に対応する信号が第３の基板の比較器に入力されるような回路配置を有することを特徴とする投射型カラー画像表示装置である。
【００１６】
上記の発明は、１枚の基板上にアクティブマトリクス回路、周辺駆動回路、色分離回路、Ａ／Ｄ回路、比較器回路、γ補正回路、Ｄ／Ａ回路等を薄膜トランジスタでもって集積化した構造を採用する場合に有用となる。
【００１７】
これは、薄膜トランジスタでもって各種回路を同一基板上に集積化した場合、各基板において、回路の性能にバラツキが生じてしまうことが多く、このバラツキを上記構成を採用する場合に抑制できるからである。
【００１８】
即ち、他の基板で処理された信号を比較して利用することにより、個々の基板の特性のバラツキを低減することができる。
【００１９】
上記の発明において、比較器の構成については色々な形式のものが考えられる。例えば、３つの信号の平均値を演算する回路であってもよい。また、３つの信号のうち、同じ値が２つ以上ある信号を出力する回路であってもよい。もしくは、３つの信号のうち最も近い２つの値の平均値を演算する形式でもよい。さらに、これらの組合せでもよい。
【００２０】
とにかく、３つの信号の中に異常値があった場合において、その効果を可能な限り低減させるものであればよい。例えば、比較器において３つの信号の平均値を採用する場合においては、Ｓ／Ｎ比（信号／ノイズ比）は√３倍になる。
【００２１】
上記の構成から明らかなように、本発明においてはいずれも３つの光シャッターのみによって回路を構成することができ、部品点数を最低３とすることができる。また、比較器によって、異常値が低減されるので、ノイズや動作異常が減少する。
【００２２】
本明細書で開示する第４の発明は、
光シャッターを有するＮ枚（Ｎ＝３、４、５・・・・）の基板を有し、
該基板はそれぞれ色分離回路とデジタル化回路とを１つ以上有し、
前記基板の全てにおいて共通のデジタル処理が行なわれ、
前記Ｎ枚の基板の中の１枚の基板で処理されたデジタル処理信号は、他のＮ−１枚の基板に入力されることを特徴とする投射型カラー表示装置である。
【００２３】
上記構成の具体的な例としては、図１に示す構成を挙げることができる。図１に示す構成は、Ｎ＝３枚の基板の全てにデジタル回路の一種であるＡ／Ｄ回路が共通に配置されている。そして、その全てにおいて共通処理が行なわれる。
【００２４】
また、１枚の基板で処理された信号が他の全ての基板において、利用される構成となっている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、青、緑、赤の表示を行なうための３つの液晶パネルにおいて、色分離、Ａ／Ｄ変換までの処理を共通に行なう。そして、各Ａ／Ｄ回路で得られた各色に関する信号を各基板に振り分けて利用する。こうすることで、誤差精度やＳＮを高めることができる。
【００２６】
例えば図１に示す構成の場合、青の表示を行なう基板の比較器には、３枚の基板の配置されたＡ／Ｄ回路からの信号が入力される。
【００２７】
一般に基板にガラス基板や石英基板を利用し、回路を薄膜トランジスタでもって構成した場合、各基板毎における回路性能のバラツキが存在する。従って、上記各基板のＡ／Ｄ回路からの信号は、その信号精度にバラツキが生じる。
【００２８】
しかし、上記のように各基板のＡ／Ｄ回路からの信号を比較、または重ね合わせて利用することにより、その信号精度のバラツキを低減することができる。
【００２９】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に本実施例のカラー表示装置の回路ブロック図を示す。本実施例の信号処理回路は３つの基板によって構成される。各基板は、色分離回路、Ａ／Ｄ回路、比較回路、γ補正回路、Ｄ／Ａ回路、光シャッター（表示装置）を有する。
ビデオ信号を３系統に分離し、それぞれ、３つの基板の色分離回路に入力する。その結果、各基板において、３原色の信号が得られる。これらは次のＡ／Ｄ回路でデジタル信号化される。図では、各Ａ／Ｄ回路の３つの出力端子に関し、青の信号は左に、緑の信号は中央に、赤の信号は右に出力するものとする。
【００３０】
図から明らかなように、全てのＡ／Ｄ回路より出力される青の信号（Ａ／Ｄ回路の左の出力端子）は左の基板（青の光シャッターを有する）の比較回路に、全てのＡ／Ｄ回路より出力される緑の信号（Ａ／Ｄ回路の中央の出力端子）は中央の基板（緑の光シャッターを有する）の比較回路に、全てのＡ／Ｄ回路より出力される赤の信号（Ａ／Ｄ回路の右の出力端子）は右の基板（赤の光シャッターを有する）の比較回路に、それぞれ入力され、各比較回路で演算される。
各比較回路より出力された信号は、各基板において、γ補正回路、Ｄ／Ａ回路を通り、光シャッター（表示装置）に表示される。
【００３１】
上記構成において、基板としては、ガラス基板または石英基板が利用され、各回路は、結晶性珪素膜で構成された薄膜トランジスタで構成される。
【００３２】
〔実施例２〕
図５に本実施例のカラー表示装置の回路ブロック図を示す。本実施例の信号処理回路は３つの基板によって構成される。各基板は、色分離回路、Ａ／Ｄ回路、γ補正回路、比較回路、Ｄ／Ａ回路、光シャッター（表示装置）を有する。
【００３３】
ビデオ信号を３系統に分離し、それぞれ、３つの基板の色分離回路に入力する。その結果、各基板において、３原色の信号が得られる。これらは次のＡ／Ｄ回路でデジタル信号化される。さらに、γ補正回路で補正処理される。本実施例では実施例１と異なり、γ補正回路は各基板においても３系統必要である。すなわち、本実施例のγ補正回路は実施例１の３倍の容量が必要である。また、実施例１と同様に、各γ補正回路の３つの出力端子に関し、青の信号は左に、緑の信号は中央に、赤の信号は右に出力するものとする。
【００３４】
図から明らかなように、全てのγ補正回路より出力される青の信号（γ補正回路の左の出力端子）は左の基板（青の光シャッターを有する）の比較回路に、全てのγ補正回路より出力される緑の信号（γ補正回路の中央の出力端子）は中央の基板（緑の光シャッターを有する）の比較回路に、全てのγ補正回路より出力される赤の信号（γ補正回路の右の出力端子）は右の基板（赤の光シャッターを有する）の比較回路に、それぞれ入力され、各比較回路で演算される。
【００３５】
各比較回路より出力された信号は、各基板において、Ｄ／Ａ回路によってアナログ信号化され光シャッター（表示装置）に表示される。
本実施例ではγ補正処理において発生するノイズに関しても、低減できることが実施例１に比較して優れている。
【００３６】
〔実施例３〕
図６に本実施例のカラー表示装置の回路ブロック図を示す。本実施例の信号処理回路は３つの基板によって構成される。各基板は、色分離回路、Ａ／Ｄ回路、時間軸補正回路、比較回路、γ補正回路、Ｄ／Ａ回路、光シャッター（表示装置）を有する。
【００３７】
ビデオ信号を３系統に分離し、それぞれ、３つの基板の色分離回路に入力する。その結果、各基板において、３原色の信号が得られる。これらは次のＡ／Ｄ回路でデジタル信号化される。さらに、次の時間軸補正回路で補正処理される。実施例２のγ補正回路の場合と同様に、本実施例でも、各基板の時間軸補正回路は３原色に対応して３つの回路を有する。また、他の実施例と同様に、各時間軸補正回路の３つの出力端子に関し、青の信号は左に、緑の信号は中央に、赤の信号は右に出力するものとする。
【００３８】
図から明らかなように、全ての時間軸補正回路より出力される青の信号（時間軸補正回路の左の出力端子）は左の基板（青の光シャッターを有する）の比較回路に、全ての時間軸補正回路より出力される緑の信号（時間軸補正回路の中央の出力端子）は中央の基板（緑の光シャッターを有する）の比較回路に、全ての時間軸補正回路より出力される赤の信号（時間軸補正回路の右の出力端子）は右の基板（赤の光シャッターを有する）の比較回路に、それぞれ入力され、各比較回路で演算される。
各比較回路より出力された信号は、各基板において、γ補正回路、Ｄ／Ａ回路を通り、光シャッター（表示装置）に表示される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、部品点数が少なく、また、ノイズの低い投射形カラー映像表示装置が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における表示装置の回路のブロック図を示す。
【図２】一般的な投射型カラー映像表示装置の概要を示す。
【図３】レーザーを用いた投射型カラー映像表示装置の概要を示す。
【図４】従来の投射型カラー映像表示装置の回路のブロック図を示す。
【図５】実施例２における表示装置の回路のブロック図を示す。
【図６】実施例３における表示装置の回路のブロック図を示す。
【符号の説明】
１光源
２〜４光学系
５〜７カラーフィルター
８〜１０光シャッター
１１〜１３光学系
１４、１５ダイクロックミラー
１６全反射鏡
２１〜２３レーザー光源
２４〜２６ビームエキスパンダー
２７〜２９光シャッター
３０〜３２光学系

Claims

第１の光シャッターと、
前記第１の光シャッターに信号を入力する第１の回路部と、
第２の光シャッターと、
前記第２の光シャッターに信号を入力する第２の回路部と、
第３の光シャッターと、
前記第３の光シャッターに信号を入力する第３の回路部とを有し、
前記第１の光シャッターと前記第１の回路部は第１の基板上に形成され、
前記第２の光シャッターと前記第２の回路部は第２の基板上に形成され、
前記第３の光シャッターと前記第３の回路部は第３の基板上に形成され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部はそれぞれ、色分離回路と、前記色分離回路に接続されたデジタル化回路と、前記デジタル化回路から出力された信号を演算する演算回路を１つ以上有し、
前記色分離回路は、入力されたアナログのビデオ信号を、赤色、青色及び緑色の各色に対応するアナログ信号に分離し、
前記デジタル化回路は、前記色分離回路から出力された各色に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記デジタル化回路より出力された赤色に対応するデジタル信号が前記第３の回路部の演算回路に入力され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記デジタル化回路より出力された青色に対応するデジタル信号が前記第２の回路部の演算回路に入力され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記デジタル化回路より出力された緑色に対応するデジタル信号が前記第１の回路部の演算回路に入力され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記演算回路は、入力された信号の平均値を出力、または、同じ値が２つ以上ある信号を出力、または、最も近い２つの値の平均値を出力することを特徴とする投射型カラー画像表示装置。
第１の光シャッターと、
前記第１の光シャッターに信号を入力する第１の回路部と、
第２の光シャッターと、
前記第２の光シャッターに信号を入力する第２の回路部と、
第３の光シャッターと、
前記第３の光シャッターに信号を入力する第３の回路部とを有し、
前記第１の光シャッターと前記第１の回路部は第１の基板上に形成され、
前記第２の光シャッターと前記第２の回路部は第２の基板上に形成され、
前記第３の光シャッターと前記第３の回路部は第３の基板上に形成され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部はそれぞれ、色分離回路と、前記色分離回路に接続されたデジタル化回路と、前記デジタル化回路に接続されたγ補正回路と、前記γ補正回路から出力された信号を演算する演算回路を１つ以上有し、
前記色分離回路は、入力されたアナログのビデオ信号を、赤色、青色及び緑色の各色に対応するアナログ信号に分離し、
前記デジタル化回路は、前記色分離回路から出力された各色に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記γ補正回路は、前記デジタル化回路から出力されたデジタル信号をγ補正し、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記γ補正回路より出力された赤色に対応するデジタル信号が前記第３の回路部の演算回路に入力され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記γ補正回路より出力された青色に対応するデジタル信号が前記第２の回路部の演算回路に入力され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記γ補正回路より出力された緑色に対応するデジタル信号が前記第１の回路部の演算回路に入力され、
前記第１の回路部乃至前記第３の回路部それぞれの前記演算回路は、入力された信号の平均値を出力、または、同じ値が２つ以上ある信号を出力、または、最も近い２つの値の平均値を出力することを特徴とする投射型カラー画像表示装置。
請求項１または２において、前記第１の光シャッター乃至前記第３の光シャッターはアクティブマトリクス型回路を有することを特徴とする投射型カラー画像表示装置。
請求項１または２において、前記第１の光シャッター乃至前記第３の光シャッターは液晶表示装置であることを特徴とする投射型カラー画像表示装置。
アナログのビデオ信号を第１の信号、第２の信号および第３の信号に分離し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれを赤色の信号、青色の信号および緑色の信号に色分離し、
前記赤色の信号、前記青色の信号および前記緑色の信号それぞれをデジタル信号に変換し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記赤色に対応するデジタル信号を第１の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記青色に対応するデジタル信号を第２の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記緑色に対応するデジタル信号を第３の演算回路に入力し、
前記第１の演算回路乃至前記第３の演算回路はそれぞれ、入力された信号の平均値を出力、または、同じ値が２つ以上ある信号を出力、または、最も近い２つの値の平均値を出力することを特徴とする投射型カラー画像表示装置の駆動方法。
アナログのビデオ信号を第１の信号、第２の信号および第３の信号に分離し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれを赤色の信号、青色の信号および緑色の信号に色分離し、
前記赤色の信号、前記青色の信号および前記緑色の信号それぞれをデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号をγ補正回路によりγ補正し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記赤色に対応するγ補正されたデジタル信号を第１の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記青色に対応するγ補正されたデジタル信号を第２の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記緑色に対応するγ補正されたデジタル信号を第３の演算回路に入力し、
前記第１の演算回路乃至前記第３の演算回路はそれぞれ、入力された信号の平均値を出力、または、同じ値が２つ以上ある信号を出力、または、最も近い２つの値の平均値を出力することを特徴とする投射型カラー画像表示装置の駆動方法。
アナログのビデオ信号を第１の信号、第２の信号および第３の信号に分離し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれを赤色の信号、青色の信号および緑色の信号に色分離し、
前記赤色の信号、前記青色の信号および前記緑色の信号それぞれをデジタル信号に変換し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記赤色に対応するデジタル信号を第１の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記青色に対応するデジタル信号を第２の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記緑色に対応するデジタル信号を第３の演算回路に入力し、
前記第１の演算回路乃至前記第３の演算回路はそれぞれ、入力された信号の平均値を出力、または、同じ値が２つ以上ある信号を出力、または、最も近い２つの値の平均値を出力し、
前記第１の演算回路から出力された信号を第１のγ補正回路により補正し、
前記第２の演算回路から出力された信号を第２のγ補正回路により補正し、
前記第３の演算回路から出力された信号を第３のγ補正回路により補正することを特徴とする投射型カラー画像表示装置の駆動方法。
アナログのビデオ信号を第１の信号、第２の信号および第３の信号に分離し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれを赤色の信号、青色の信号および緑色の信号に色分離し、
前記赤色の信号、前記青色の信号および前記緑色の信号それぞれをデジタル信号に変換し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記赤色に対応するデジタル信号を第１の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記青色に対応するデジタル信号を第２の演算回路に入力し、
前記第１の信号乃至前記第３の信号それぞれから分離された前記緑色に対応するデジタル信号を第３の演算回路に入力し、
前記第１の演算回路乃至前記第３の演算回路はそれぞれ、入力された信号の平均値を出力、または、同じ値が２つ以上ある信号を出力、または、最も近い２つの値の平均値を出力し、
前記第１の演算回路から出力された信号を第１のγ補正回路により補正し、
前記第２の演算回路から出力された信号を第２のγ補正回路により補正し、
前記第３の演算回路から出力された信号を第３のγ補正回路により補正し、
前記第１のγ補正回路から出力された信号を第１のアナログ信号に変換し、
前記第２のγ補正回路から出力された信号を第２のアナログ信号に変換し、
前記第３のγ補正回路から出力された信号を第３のアナログ信号に変換し、
前記第１のアナログ信号乃至前記第３のアナログ信号はそれぞれ異なる表示装置に入力されることを特徴とする投射型カラー画像表示装置の駆動方法。