(57)【要約】【課題】高解像度化及び小型化を可能とする平面ディスプレイを提供することを目的とする。【解決手段】１の発光波長の光を液晶パネルの１の画素から透過させる。液晶パネルは光を透過させる画素を１画素ずつ走査して、液晶パネルの表示面の全体から光を透過する。光源は、光源素子が発光波長ごとに順次発光して、各発光波長の光を液晶パネルへ供給する。このような液晶パネルの走査と光源の発光波長ごとの発光を組み合わせることにより、液晶パネルの表示面からＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を出射させる。光を透過させる画素を液晶パネル全体にわたって走査する時間が人間の認識できる時間よりも短いとき、平面ディスプレイは各発光波長の合成された光を各画素に表示したカラー画像として表示することができる。【選択図】図１
2005331620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、
加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、
を備える平面ディスプレイであって、
前記光源は、前記液晶パネルが画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる平面ディスプレイ。
【請求項２】
光を透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、
加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、
を備える平面ディスプレイであって、
前記光源は、前記液晶パネルが１の画素を走査する間に、全ての発光波長の光源素子を発光波長ごとに順次発光する平面ディスプレイ。
【請求項３】
前記光源は発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、
かつ前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が段階的若しくは任意に可変であることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面ディスプレイ。
【請求項４】
前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が一定であり、
かつ前記光源は発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変であることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面ディスプレイ。
【請求項５】
前記光源素子は、駆動信号の振幅及びデューティ又は振幅若しくはデューティの制御により発光強度を可変することを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかの平面ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数波長の光源を備える平面ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
消費電力が少なく、薄型化及び軽量化に優れる液晶表示方式による液晶ディスプレイ及び液晶プロジェクタが平面ディスプレイとして多く用いられている。従来の液晶表示方式の平面ディスプレイでは、冷陰極管や高圧水銀ランプなどの白色光を発光する白色光源が用いられてきた。白色光源を用いるので、平面ディスプレイでカラー画像を表示するために、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３原色に白色光を分離してそれらの光を同時に制御していた。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いてＲ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとの光が平面ディスプレイの表示面へ透過する透過率を可変していた。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイでは、液晶パネルの表示面にカラーフィルタが配置される。カラーフィルタは、平面上にＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を透過する絵素が交互に配置された構成となっている。平面ディスプレイは、Ｒ、Ｇ、Ｂの絵素の背面にある液晶パネルの光の透過率をＲ、Ｇ、Ｂの絵素ごとに可変することによってカラーフィルタから透過する光量を調整し、カラー画像を表示していた。液晶パネルは１の画素に備わった３の絵素のそれぞれからの透過率を制御するので、液晶ディスプレイ表示解像度は液晶パネルが光の透過率を制御する最小単位の１／３に低下していた。さらにＲ、Ｇ、Ｂのいずれかの色のみを表示する場合は、画素の１／３の部分からしか光が透過されないため、表示むらの原因となっていた。
【０００４】
例えば液晶プロジェクタでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに光の透過率を制御する３枚の液晶パネルを備えていた。液晶プロジェクタでは、液晶ディスプレイと同様の絵素を交互に配置したカラーフィルタを用いた方法では、拡大したときに表示解像度が低くなりすぎる。このため表示解像度を高める目的で白色光源を、発光波長ごとのＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光に分離し、それぞれの光を異なる位置に配置された個別の液晶パネルに透過させる。各液晶パネルは画素ごとの光の透過率を制御する。画素ごとの光の透過率を制御されたＲ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとの光を１つの光に合成してカラー画像を表示していた。したがって、液晶パネルを含む光学系が３組必要であるため装置の小型化の妨げになっていた。さらに、３組の異なる光学系を経た光を合成するため、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を微細な画素ごとに厳密に合成することは困難であり、高解像度化の妨げとなっていた。
【０００５】
Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなく、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光波長の光が平面ディスプレイの表示面へ透過する透過率を制御する平面ディスプレイも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。１の軸から等距離に配置したＲ、Ｇ、Ｂの発光波長で発光する３種の光源が、導光板と該１の軸を平行に備わる。この平面ディスプレイでは、該１の軸を中心にＲ、Ｇ、Ｂの３種の光源を回転させることによりＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を交互に液晶パネルに導く。しかし、回転機構のため装置の小型化が困難であり、又、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を合成することにより得られる色で表現されるカラー画像を表示するには、該回転速度が人の視認速度よりも速くなければ色むらが生じる。
【特許文献１】特開２０００−３３１５２０号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、液晶表示方式による従来の平面ディスプレイでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いてＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光が液晶パネルの表示面に出射する光量を可変するため、高解像度化及び装置の小型化が困難であった。本発明は、このような問題を解決することのできる、高解像度化及び小型化を可能とする平面ディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る平面ディスプレイは、Ｒ、Ｇ、Ｂの加法混色により白色となる発光波長で発光する複数の光源素子を備え、発光波長ごとに順次発光する。液晶パネルは光を透過させる画素を１画素ずつ走査して、１の発光波長の光を液晶パネルの１の画素から透過させる。このように、光源の発光波長ごとの発光と液晶パネルの走査とを組み合わせることにより、液晶パネルの各画素から各発光波長の光を順次出射させる。光を透過させる画素を液晶パネル全体にわたって走査する時間が人間の認識できる時間よりも短いとき、平面ディスプレイは各発光波長の合成された光を各画素に表示したカラー画像として表示することができる。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイの小型化が可能になる。さらに１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とする平面ディスプレイが可能になる。
【０００８】
具体的には、本発明に係る平面ディスプレイは、光の透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、備える平面ディスプレイであって、前記光源は、前記液晶パネルが画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる。
【０００９】
なお、フィールド走査は、粗い垂直走査を繰り返して液晶パネルの表示面全体を走査するときの、１回の粗い垂直走査である。平面ディスプレイは、液晶パネルに備わる画素のそれぞれからＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を画素ごとに可変した光量で出射することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなくカラー画像を表示することができる。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイの小型化が可能になる。さらに１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。また、光源は、液晶パネルがフィールド走査する間は１つの発光波長で発光するので、発光する時間の周期を長くすることができ、光源素子への負荷を軽減することができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ光源素子の短寿命化を防ぐことのできる平面ディスプレイが可能になる。
【００１０】
本発明に係る他の平面ディスプレイは、光を透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、を備える平面ディスプレイであって、前記光源は、前記液晶パネルが１の画素を走査する間に、全ての発光波長の光源素子を発光波長ごとに順次発光する。
【００１１】
平面ディスプレイは、液晶パネルに備わる画素のそれぞれからＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を画素ごとに可変した光量で出射することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなくカラー画像を表示することができる。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイの小型化が可能になる。さらに１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。また、少ない時間差で各発光波長の光を１つの画素から透過させることができるので、平面ディスプレイは各発光波長を合成した光を各画素に表示する効果を得ることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ色再現性に優れる平面ディスプレイが可能になる。
【００１２】
前記光源は発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、かつ前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が段階的若しくは任意に可変であることが好ましい。これにより、液晶パネルで階調制御を行うことができるので制御が簡単であり、平面ディスプレイの小型化が可能になる。したがって、更なる小型化を可能とし、かつ高解像度化の可能な平面ディスプレイが可能になる。
【００１３】
前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が一定であり、かつ前記光源は発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変であることが好ましい。これにより、平面ディスプレイは、光源素子の発光強度によって色の階調制御を行うことができる。光源で階調制御を行うことにより、液晶パネルは、光源からの光を透過又は遮蔽の２通りで切り替えればよいので、液晶パネルの透過率を液晶パネルの上限まで高くすることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ輝度の高い鮮明な平面ディスプレイが可能になる。
【００１４】
前記光源素子は、駆動信号の振幅及びデューティ又は振幅若しくはデューティの制御により発光強度を可変することが好ましい。これにより、光源素子の発光強度の可変範囲を広くすることができるので、光源での階調制御の可変範囲を広くすることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ細やかな色再現性を有する平面ディスプレイが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、高解像度化及び小型化を可能とする平面ディスプレイを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面の参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
（実施形態１）
本発明に係る平面ディスプレイは、光の透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、を備え、前記光源は前記液晶パネルが画素を少なくともフィールド走査する毎に発光波長を順次変化させ、かつ発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が段階的若しくは任意に可変である。
【００１７】
本発明に係る平面ディスプレイの実施形態を図１に示す。図１は平面ディスプレイ９１の構成の一部を説明する図である。図１において、９１は平面ディスプレイ、１１は液晶パネル、３１〜３３は光源素子である。光源素子３１〜３３はそれぞれ、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の発光波長で発光する光源素子である。
【００１８】
光源１５は、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子を発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を液晶パネル１１に備わる画素のそれぞれに発光波長ごとの光を供給する。また、光源１５は、発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定である。
【００１９】
光源素子３１〜３３は、１の発光波長で発光する光源素子である。光源素子３１〜３３はそれぞれ発光波長が異なり、光源素子３１〜３３によって発光される光を加法混色することにより白色となる。例えば、光源素子３１〜３３はそれぞれ、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の発光波長で発光する光源素子がある。ただし、光源素子の発光波長は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種に限定するものでない。例えば光源１５に備わる光源素子の種類は、４種以上の光源素子を加法混色して白色となる発光波長で発光するものでもよい。この場合、４種の光源素子ごとに順次発光してもよい。また、２種類の光源素子を同時に発光して、３種の発光波長ごとに順次発光するようにしてもよい。
【００２０】
液晶パネル１１は、光の透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する。画素が光を透過する透過率は、段階的に可変であってもよいし、任意に可変であってもよい。画素が光を透過する透過率が段階的に可変であることにより、透過率の制御が簡単になる。また画素が光を透過する透過率を任意に可変であることにより、微妙な色を液晶パネル１１に表示することが可能になる。
【００２１】
液晶パネル１１が光を透過させる画素を走査する動作について図３を用いて説明する。図３は、６×８個の画素が配置されている液晶パネル１１が光を透過させる画素を１画素ずつ走査する様子を説明する図である。図３において、Ａ１１、Ａ１２、・・・、Ａ６８は、６×８に配列されている画素のそれぞれを示す。画素Ａ１１〜Ａ１８、画素Ａ２１〜Ａ２８、画素Ａ３１〜Ａ３８、画素Ａ４１〜Ａ４８、画素Ａ５１〜Ａ５８、画素Ａ６１〜Ａ６８はそれぞれ、水平走査方向へ１列に配列されている。水平方向に配列された画素Ａ１１〜Ａ１８、画素Ａ２１〜Ａ２８、画素Ａ３１〜Ａ３８、画素Ａ４１〜Ａ４８、画素Ａ５１〜Ａ５８、画素Ａ６１〜Ａ６８の列はそれぞれ、順に垂直走査方向へ配列されている。
【００２２】
液晶パネル１１は、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する。すなわち、画素Ａ１１からＡ６８まで１画素ずつ順に光を透過する。走査方法は限定するのもではなく、例えば、画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ１８、Ａ２１、Ａ２２、・・・Ａ２８、Ａ３１、Ａ３２、・・・Ａ６８のように、配列されている順に走査してもよい。配列されている順に走査することにより、映像信号の処理を簡単にすることもできる。これにより、回路構造を簡単にするとともに、回路の処理速度を高めることもできる。
【００２３】
また、画素Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、・・・Ａ１８を走査した後、画素Ａ３１、Ａ３２、・・・Ａ３８、Ａ５１、・・・Ａ５８のように飛越走査を行うことにより、液晶パネル１１の表示面全体を粗く走査するフィールド走査を用いてもよい。この場合、フィールド走査を行った後に、まだ走査の完了していない画素Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、・・・Ａ２８、Ａ４１、Ａ４２、・・・Ａ４８、Ａ６１、・・・Ａ６８を走査する。このように、フィールド走査を複数回行うことによって液晶パネル１１の全体を走査することもできる。これにより、液晶パネル１１の表示面全体から短い周期で出射させることができるので、視覚的な輝度むらを軽減することができる。
【００２４】
図１に示した平面ディスプレイ９１の動作について、図１を参照しながら図３及び図４を用いて説明する。
図４は、液晶パネル１１が画素を少なくともフィールド走査する毎に、光源１５が発光波長を順次変化させる動作を説明する図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）はそれぞれ、光源１５がＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光源素子３１〜３３を発光させる時間領域と発光強度を示す。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）において、横軸は時間領域、縦軸は発光強度を示す。図４（ｄ）は、液晶パネル１１が光を透過させる画素を１画素ずつ走査する時間領域と、光を透過させる画素での透過率を示す。図４（ｄ）において、横軸は時間領域、縦軸は透過率を示す。時間領域は、図３に示した液晶パネル１１の走査により光を透過させる画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ６８によって示されている。
【００２５】
平面ディスプレイ９１では、光源１５は、液晶パネル１１が画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる。さらに平面ディスプレイ９１では、光源１５は発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、かつ液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させる画素の光の透過率が段階的若しくは任意に可変である。すなわち、光源１５の発光強度は、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光波長で一定である。液晶パネル１１は、図４（ｄ）に示すように、前述の図３で説明したフィールド走査を行う際に、光を透過する透過率を段階的若しくは任意に可変する。
【００２６】
平面ディスプレイ９１の具体的な動作について説明する。光源１５はＲの発光波長のみの光源素子３１を一定の発光強度で発光する。液晶パネル１１は、光源素子３１がＲの発光波長で発光する時間領域に、画素Ａ１１から段階的若しくは任意に可変された透過率で光源１５からの光を透過する。液晶パネル１１は画素Ａ１１の次に画素Ａ１２から光を透過させる。液晶パネル１１は、画素Ａ１１と同じ光源素子３１がＲの発光波長で発光する時間領域に、画素Ａ１２から段階的若しくは任意に可変された透過率で光源１５からの光を透過する。同様にして、液晶パネル１１は、光源素子３１がＲの発光波長で発光する時間領域に、画素Ａ１３、・・・Ａ５８からも段階的若しくは任意に可変された透過率で順次光源１５からの光を透過し、フィールド走査する。光源１５は、Ｒの発光波長で発光した後、Ｇの発光波長のみの光源素子３２を一定の発光強度で発光する。液晶パネル１１は、光源素子３２がＧの発光波長で発光する時間領域に、画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ５８のそれぞれから段階的若しくは任意に可変された透過率で順次光源１５からの光を透過し、フィールド走査する。光源１５は、Ｇの発光波長で発光した後、Ｂの発光波長のみの光源素子３３を一定の発光強度で発光する。液晶パネル１１は、光源素子３３がＢの発光波長で発光する時間領域に、画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ５８のそれぞれから段階的若しくは任意に可変された透過率で順次光源１５からの光を透過し、フィールド走査する。このように、液晶パネル１１が段階的若しくは任意に可変した透過率で光を透過する画素を少なくともフィールド走査する毎に、光源１５が発光波長を順次変化させる。
【００２７】
画素Ａ２１、Ａ２２、・・・Ａ６８においても同様に、液晶パネル１１が段階的若しくは任意に可変した透過率で光を透過する画素を少なくともフィールド走査する毎に、光源１５が発光波長を順次変化させる。上記動作により、平面ディスプレイ９１は、液晶パネル１１に備わる画素のそれぞれからＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を画素ごとに可変した光量で出射することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなくカラー画像を表示することができる。
【００２８】
以上述べたように、光源１５は発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、かつ液晶パネル１１が段階的若しくは任意に可変した透過率で光を透過する画素を少なくともフィールド走査する毎に、光源１５は発光波長を順次変化させる。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイ９１の小型化が可能になる。さらに、１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。さらに、液晶パネル１１で階調制御を行うので制御が簡単であり、平面ディスプレイ９１の小型化が可能になる。さらに、光源１５は、液晶パネル１１がフィールド走査する間は１つの発光波長で発光するので、発光する時間の周期を長くすることができ、光源素子への負荷を軽減することができる。したがって、小型化及び高解像度化を可能とし、かつ光源素子の短寿命化を防ぐことのできる平面ディスプレイが可能になる。
【００２９】
（実施形態２）
本発明に係る他の平面ディスプレイは、光の透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、を備え、前記光源は前記液晶パネルが画素を少なくともフィールド走査する毎に発光波長を順次変化させ、かつ発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変であり、前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が一定である。
【００３０】
本発明に係る平面ディスプレイの実施形態について説明する。本実施形態に係る平面ディスプレイは、前述の実施形態１で説明した図１に示す平面ディスプレイ９１と同じ構成及び配置を有する。
【００３１】
本実施形態の液晶パネル１１の実施形態１との違いは、それぞれの画素の透過率である。実施形態１の液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させるときの透過率が段階的若しくは任意に可変であるが、本実施形態では光源１５からの光を透過させるときの透過率が一定でもよい。液晶パネル１１は、前述の実施形態１の図３で示した液晶パネル１１と同じ６×８の画素を有し、図３と同様の動作により光を透過させる画素を１画素ずつ走査する。
【００３２】
本実施形態の光源１５の実施形態１との違いは、発光しているときの発光強度である。実施形態１の光源１５は発光しているときの発光強度が発光波長ごとに一定であったが、本実施形態では発光しているときの発光強度が同一発光波長で段階的若しくは任意に可変である。
【００３３】
本実施形態の平面ディスプレイの動作について図１を参照しながら図３及び図５を用いて説明する。図５は、液晶パネル１１が画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる動作を説明する図である。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）はそれぞれ、図４と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を発光させる時間領域と発光強度を示す。図５（ｄ）は、図４と同様に、液晶パネル１１が光を透過させる画素を１画素ずつ走査する時間領域と、その画素での透過率を示す。時間領域は、液晶パネル１１の走査により光を透過させる画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ６８によって示されている。
【００３４】
平面ディスプレイは、光源１５は、液晶パネル１１が画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる。さらに、平面ディスプレイでは、液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させる画素の光の透過率が一定であり、かつ光源１５は発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変である。すなわち、光源１５の発光強度は、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ６８のそれぞれに各発光波長の光を供給するときに、発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変である。液晶パネル１１は、図５（ｄ）に示すように、光を透過させる画素の光の透過率が一定である。
【００３５】
平面ディスプレイの具体的な動作について説明する。光源１５は、Ｒの発光波長の光を発光する光源素子３１で発光する。光源素子３１は、液晶パネル１１が画素Ａ１１から光を透過させるとき、画素Ａ１１から出射するＲの発光波長の光量を供給することのできる発光強度で発光する。液晶パネル１１は画素Ａ１１の次に画素Ａ１２から光を透過させる。光源素子３１は、液晶パネル１１が画素Ａ１２から光を透過させるとき、画素Ａ１２から出射する光量を供給することのできる発光強度で発光する。光源素子３１は、画素Ａ１３〜Ａ５８についても同様にして、光を透過させる画素に合わせて順次発光強度を可変して発光する。このようにして液晶パネル１１はフィールド走査を行う。
【００３６】
光源１５は、Ｇの発光波長の光を発光する光源素子３２で発光する。光源素子３２は、液晶パネル１１が画素Ａ１１から光を透過させるとき、画素Ａ１１から出射する光量を供給することのできる発光強度で発光する。光源素子３２は、画素Ａ１２〜Ａ５８についても同様にして、光を透過させる画素に合わせて順次発光強度を可変して発光する。このようにして、液晶パネル１１はフィールド走査を行う。
【００３７】
光源１５は、Ｂの発光波長の光を発光する光源素子３３で発光する。光源素子３３は、液晶パネル１１が画素Ａ１１から光を透過させるとき、画素Ａ１１から出射する光量を供給することのできる発光強度で発光する。光源素子３３は、画素Ａ１２〜Ａ５８についても同様にして、光を透過させる画素に合わせて順次発光強度を可変して発光する。これにより、液晶パネル１１はフィールド走査を行う。
【００３８】
光源１５は、画素Ａ２１〜Ａ６８についても同様にして、液晶パネル１１が画素Ａ２１、Ａ２２、・・・Ａ６８のそれぞれから各発光波長の光を透過させてフィールド走査するときに、光を透過させる画素に合わせて順次発光強度を可変して発光する。
【００３９】
このフィールド走査を繰り返すことにより、光源１５の発光する全ての発光波長の光を可変した光量で液晶パネル１１のそれぞれの画素から出射させることができる。上記動作により、平面ディスプレイは、液晶パネル１１に備わる画素のそれぞれからＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を画素ごとに可変した光量で出射することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなくカラー画像を表示することができる。
【００４０】
なお、光源１５が発光しているときの発光強度を段階的若しくは任意に可変する具体的な方法は限定しない。ただし、光源素子３１〜３３は、駆動信号の振幅及び又はデューティの制御により発光強度を可変することが好ましい。これにより、光源素子の発光強度の可変範囲を広くすることができるので、光源１５での階調制御の可変範囲を広くすることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ細やかな色再現性を有する平面ディスプレイが可能になる。
【００４１】
以上述べたように、液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させる画素の光の透過率が一定であり、かつ光源１５は液晶パネル１１がフィールド走査する間は１つの発光波長で発光強度を可変しながら発光する。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイの小型化が可能になる。さらに１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。さらに、光源１５は、液晶パネル１１がフィールド走査する間は１つの発光波長で発光するので、発光する時間の周期を長くすることができ、光源素子への負荷を軽減することができる。さらに、光源１５で階調制御を行うことにより、液晶パネル１１は、光源１５からの光を透過又は遮蔽の２通りで切り替えればよいので、液晶パネル１１の透過率を液晶パネル１５の上限まで高くすることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ輝度の高い鮮明な平面ディスプレイが可能になる。
【００４２】
（実施形態３）
本発明に係る他の平面ディスプレイは、光を透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、を備え、前記光源は前記液晶パネルが１の画素を走査する間に全ての発光波長の光源素子を発光波長ごとに順次発光し、かつ発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が段階的若しくは任意に可変である。
本発明に係る平面ディスプレイの実施形態について説明する。本実施形態に係る平面ディスプレイは、前述の実施形態１で説明した図１に示す平面ディスプレイ９１と同じ構成及び配置を有する。
【００４３】
本実施形態の平面ディスプレイの動作について図１を参照しながら図３及び図６を用いて説明する。図６は、液晶パネル１１が１の画素を走査する間に、光源１５が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を発光する動作を説明する図である。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）はそれぞれ、図４と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を発光させる時間領域と発光強度を示す。図６（ｄ）は、図４と同様に、液晶パネル１１が光を透過させる画素を１画素ずつ走査する時間領域と、その画素での透過率を示す。時間領域は、液晶パネル１１の走査により光を透過させる画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ６８によって示されている。
【００４４】
平面ディスプレイは、光源１５は、液晶パネル１１が１の画素を走査する間に、全ての発光波長の光源素子を発光波長ごとに順次発光する。さらに平面ディスプレイでは、光源１５は発光している光源素子の発光強度が発光波長ごとに一定であり、かつ液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させる画素の光の透過率が段階的若しくは任意に可変である。すなわち、光源１５の発光強度は、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光波長で一定である。液晶パネル１１は、図６（ｄ）に示すように、前述の図３で説明したフィールド走査を行う際に、光を透過する透過率を段階的若しくは任意に可変する。
【００４５】
平面ディスプレイの具体的な動作について説明する。光源１５はＲの発光波長のみの光源素子３１を一定の発光強度で発光する。光源素子３１が発光する時間領域に、液晶パネル１１は画素Ａ１１から段階的若しくは任意に可変された透過率で光源１５からの光を透過する。次に、光源１５はＧの発光波長のみの光源素子３２を一定の発光強度で発光する。光源素子３２が発光する時間領域に、液晶パネル１１は画素Ａ１１から段階的若しくは任意に可変された透過率で光源１５からの光を透過する。次に、光源１５はＢの発光波長のみの光源素子３３を一定の発光強度で発光する。光源素子３３が発光する時間領域に、液晶パネル１１は画素Ａ１１から段階的若しくは任意に可変された透過率で光源１５からの光を透過する。このように、平面ディスプレイは、液晶パネル１１が１の画素を走査する間に光源１５が発光波長ごとに一定の発光強度で順次発光し、かつ液晶パネル１１が光源１５から光を透過させるときの光の透過率を段階的若しくは任意に可変しながら１画素ずつ透過させる。平面ディスプレイは、画素Ａ１１と同様にして画素Ａ１２〜Ａ５８まで繰り返し、フィールド走査を行う。
【００４６】
このフィールド走査を繰り返すことにより、光源１５の発光する全ての発光波長の光を可変した透過率で液晶パネル１１のそれぞれの画素から透過させることができる。上記動作により、平面ディスプレイは、液晶パネル１１に備わる画素のそれぞれからＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を画素ごとに可変した光量で出射することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなくカラー画像を表示することができる。
【００４７】
以上述べたように、光源１５は液晶パネル１１が１の画素を走査する間に光源１５が発光波長ごとに一定の発光強度で順次発光し、かつ液晶パネル１１は光源１５から光を透過させるときの光の透過率を段階的若しくは任意に可変しながら１画素ずつ透過させる。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイの小型化が可能になる。さらに１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。さらに、少ない時間差で各発光波長の光を１つの画素から透過させることができるので、平面ディスプレイは各発光波長を合成した光を各画素に表示する効果を得ることができる。さらに、液晶パネル１１で階調制御を行うことができるので制御が簡単であり、平面ディスプレイの小型化が可能になる。したがって、更なる小型化を可能とし、かつ高解像度化及び色再現性に優れる平面ディスプレイが可能になる。
【００４８】
（実施形態４）
本発明に係る他の平面ディスプレイは、光を透過する透過率が可変である画素が行列状に配置され、光を透過させる画素を１画素ずつ走査する液晶パネルと、加法混色により白色となる発光波長で発光する少なくとも３種の光源素子が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を前記画素のそれぞれに供給する光源と、を備え、前記光源は前記液晶パネルが１の画素を走査する間に全ての発光波長の光源素子を発光波長ごとに順次発光し、かつ発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変であり、前記液晶パネルは前記光源からの光を透過させる画素の光の透過率が一定である。
【００４９】
本発明に係る平面ディスプレイの実施形態について説明する。本実施形態に係る平面ディスプレイは、前述の実施形態１で説明した図１に示す平面ディスプレイ９１と同じ構成及び配置を有する。
【００５０】
本実施形態の液晶パネル１１の実施形態１との違いは、それぞれの画素の透過率である。実施形態１の液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させるときの透過率が段階的若しくは任意に可変であるが、本実施形態では光源１５からの光を透過させるときの透過率が一定である。液晶パネル１１は、前述の実施形態１の図３で示した液晶パネル１１と同じ６×８の画素を有し、同様の動作により光を透過させる画素を１画素ずつ走査する。
【００５１】
本実施形態の光源１５の実施形態１との違いは、発光しているときの発光強度である。実施形態１の光源１５は発光しているときの発光強度が発光波長ごとに一定であったが、本実施形態では発光しているときの発光強度が同一発光波長で段階的若しくは任意に可変である。
【００５２】
本実施形態の平面ディスプレイの動作について図１を参照しながら図３及び図７を用いて説明する。図７は、液晶パネル１１が１の画素を走査する間に、光源１５が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を発光する動作を説明する図である。図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）はそれぞれ、図４と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を発光させる時間領域と発光強度を示す。図７（ｄ）は、図４と同様に、液晶パネル１１が光を透過させる画素を１画素ずつ走査する時間領域と、その画素での透過率を示す。時間領域は、液晶パネル１１の走査により光を透過させる画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ６８によって示されている。
【００５３】
平面ディスプレイは、光源１５は、液晶パネル１１が１の画素を走査する間に、全ての発光波長の光源素子３１〜３３を発光波長ごとに順次発光する。さらに平面ディスプレイは、液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させるがその光の透過率が一定であり、かつ光源１５は発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変である。すなわち、光源１５の発光強度は、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、画素Ａ１１、Ａ１２、・・・Ａ６８のそれぞれに各発光波長の光を供給するときに、発光している光源素子の発光強度が段階的若しくは任意に可変である。液晶パネル１１は、図７（ｄ）に示すように、光を透過させる画素の光の透過率が一定である。
【００５４】
平面ディスプレイの具体的な動作について説明する。光源１５は、Ｒの発光波長の光を発光する光源素子３１で発光する。液晶パネル１１が画素Ａ１１からＲの発光波長の光を透過させるとき、光源素子３１は画素Ａ１１から出射するＲの発光波長の光量を供給することのできる発光強度で発光する。光源１５は、Ｒの発光波長が発光した後、Ｇの発光波長の光を発光する光源素子３２で発光する。液晶パネル１１が画素Ａ１１からＧの発光波長の光を透過させるとき、光源素子３２は画素Ａ１１から出射するＧの発光波長の光量を供給することのできる発光強度で発光する。光源１５は、Ｇの発光波長が発光した後、Ｂの発光波長の光を発光する光源素子３３で発光する。液晶パネル１１が画素Ａ１１からＢの発光波長の光を透過させるとき、光源素子３３は画素Ａ１１から出射するＢの発光波長の光量を供給することのできる発光強度で発光する。画素Ａ１２〜Ａ５８についても同様にして、光源１５は、液晶パネル１１が光を透過させる画素に合わせて順次発光強度を可変して発光する。このようにして、液晶パネル１１はフィールド走査を行う。このフィールド走査を繰り返すことにより、光源１５の発光する全ての発光波長の光を可変した透過率で液晶パネル１１のそれぞれの画素から透過させることができる。上記動作により、平面ディスプレイは、液晶パネル１１に備わる画素のそれぞれからＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光を画素ごとに可変した光量で出射することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長ごとに異なる位置に配置された個別の液晶パネルを用いることなくカラー画像を表示することができる。
【００５５】
なお、光源１５が発光しているときの発光強度を段階的若しくは任意に可変する具体的な方法は限定しない。ただし、光源素子３１〜３３は、駆動信号の振幅及び又はデューティの制御により発光強度を可変することが好ましい。これにより、光源素子の発光強度の可変範囲を広くすることができるので、光源１５での階調制御の可変範囲を広くすることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ細やかな色再現性を有する平面ディスプレイが可能になる。
【００５６】
以上述べたように、液晶パネル１１は光源１５からの光を透過させる画素の光の透過率が一定であり、かつ光源１５は液晶パネル１１が１の画素を走査する間に段階的若しくは任意に可変した発光強度で全ての発光波長の光源素子を発光波長ごとに順次発光する。これにより、発光波長ごとに分離された光を光学装置で合成しなくてもよいので、平面ディスプレイの小型化が可能になる。さらに１つの画素から光量を可変された各発光波長の光を出射するので、高解像度化が可能になる。また、少ない時間差で各発光波長の光を１つの画素から透過させることができるので、平面ディスプレイは各発光波長を合成した光を各画素に表示する効果を得ることができる。さらに、光源で階調制御を行うことにより、液晶パネル１１は、光源１５からの光を透過又は遮蔽の２通りで切り替えればよいので、液晶パネル１１の透過率を液晶パネル１１の上限まで高くすることができる。したがって、高解像度化及び小型化を可能とし、かつ輝度の高い鮮明な平面ディスプレイが可能になる。
【００５７】
なお、前述の実施形態１〜４にわたり説明した本発明に係る平面ディスプレイは、液晶パネルが光を透過する画素を走査する時間は人間の認識できる時間よりも短いことが好ましい。光を透過させる画素を液晶パネル全体にわたって走査する時間が人間の認識できる時間よりも短いとき、鑑賞者に対して各発光波長の合成された光を各画素にほぼ同時に表示したカラー画像として表示することができる。
【００５８】
また、前述の実施形態１〜４において使用している図３では、液晶パネルは６×８個の画素を配列しているが、液晶パネルに備わる画素は６×８個に限定されない。より多くの画素を備えることで、より精細なカラー画像を表示することができる。また、走査の方法も図３にて説明したものに限られるものではない。
【００５９】
また、前述の光源１５に備わる光源素子の数は限定しない。図１では光源素子３１〜３３をそれぞれ１つずつ配置しているが、複数の光源素子を備えて、発光波長ごとの光を液晶パネル１１に備わる画素のそれぞれに均等に供給してもよい。また、光源素子の比率を発光波長ごとに変えてもよい。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光波長で発光する光源素子の比率を２：２：１とすれば、Ｂの発光波長の光を他の発光波長の光に比べて弱めることができる。
【００６０】
また、前述の光源１５に備わる光源素子３１〜３３の配置は、限定しない。図１ではＲ、Ｇ、Ｂの発光波長の光源素子をＲ、Ｇ、Ｂの順で配置しているが、Ｒ、Ｇ、Ｂの順でなくてもよい。また図１では光源素子は、同一平面上に配置されているが、同一平面上でなくてもよい。
【００６１】
また、前述の光源１５は、光源素子３１〜３３と液晶パネル１１との間に導光板などの導光体を備えていてもよい。導光体を備えることで、光源素子からの光を液晶パネル１１に備わるそれぞれの画素へ均等な光量で供給することも可能になる。
また、上記の各実施形態の平面ディスプレイは、表示輝度を可変にしてもよい。平面ディスプレイの表示輝度を可変にするために、光源素子の発光強度を可変にしてもよい。平面ディスプレイの表示輝度を可変にするために、液晶パネルの透過率を可変にしてもよい。
【００６２】
また、上記の各実施形態の平面ディスプレイは彩度を可変にしてもよい。手動又は自動で光源の発光波長ごとの発光強度を可変にすることにより、平面ディスプレイの彩度を調整可能にすることもできる。
【００６３】
また、光源素子３１〜３３の発光強度は、光源１５が制御した駆動信号により制御する。光源１５が駆動信号を制御することにより、光源素子３１〜３３を順次発光させ、光源１５の発光する発光波長を順次変化させてもよい。光源素子３１〜３３は、駆動信号の振幅及びデューティ又は振幅若しくはデューティの制御により発光強度を可変することが好ましい。光源素子３１〜３３は、駆動信号の振幅を制御することにより発光強度を可変してもよい。駆動信号の振幅を制御して発光強度を可変することにより、簡単な回路構造で発光強度を可変することができる。又、光源素子３１〜３３は、駆動信号のデューティを制御することにより発光強度を可変してもよい。デューティを制御して発光強度を可変することにより、印加される電圧の変化による光源素子の短寿命化を防ぐことができる。又、光源素子３１〜３３は、駆動信号の信号振幅及びデューティを可変することにより発光強度を可変してもよい。駆動信号の信号振幅及びデューティを可変して発光強度を可変することにより、印加される電圧の変化による光源素子の短寿命化を防ぎ、かつ発光強度の可変範囲を拡げることができる。
【００６４】
さらに、前述の図１で説明した液晶パネル１１の具体例について説明する。図２は液晶パネル１１の一例を説明する図である。図２において、６１はガラス、６２は液晶、６３は透明電極、６５はスペーサである。液晶パネル１１は、２枚のガラス６１と、２枚の透明電極６３と、液晶層６２と、複数のスペーサ６５とを備える。液晶層６２及びスペーサ６５が２枚の透明電極６３の間に配置される。液晶層６２等を挟んだ２枚の透明電極６３は、２枚のガラス６１の間に配置される。
【００６５】
ガラス６１は、液晶層６２等の液晶パネル１１の構成要素を固定するものである。ガラス６１は、光を透過することのできる透明な従来のガラスでもよい。
【００６６】
液晶層６２は、光の透過率を可変する液晶の封入された層である。液晶層６２は、透明電極６３の印加する電界によって光の透過率が変化する。液晶層６２は、人の視認できる速度である１／３０秒よりも速い速度で透過率を可変することのできるものが好ましい。このような速い速度で透過率を可変することのできる液晶に、強誘電性液晶がある。
【００６７】
スペーサ６５は、液体である液晶層６２の厚みを均一に保つ微粒子である。スペーサ６５は、液晶層６２の厚みを均一に保つことのできる従来のものでもよい。
【００６８】
透明電極６３は、光源１５からの光を透過し、かつ選択的に導電することのできるものである。光を透過することができ、かつ選択的に導電することのできる従来のものでもよい。透明電極６３は、液晶パネル１１の透過率を制御する制御部と接続されており、該制御部からの制御によって画素ごとに液晶層６２に印加する電界を可変する。透明電極６３が画素ごとに印加する電界を可変することにより、液晶パネル１１は画素ごとに透過率を可変することが可能になる。
【００６９】
透明電極６３は、印加する電界が段階的に可変であってもよい。例えば、電界の印加を液晶層６２の透過率を透過又は遮蔽に可変する２通りにしてもよい。これにより、液晶パネル１１が光を透過させる画素を１画素ずつ走査する制御回路の処理速度を高めることを可能にすることもできる。また、透明電極６３は、例えば２５６段階のように、印加する電界の段階をさらに多くしてもよい。これにより、液晶パネル１１の表示面から出射する光量を段階的に可変することができるので、平面ディスプレイ９１の表示色を階調制御することができる。さらに、透明電極６３は、任意の電界で印加してもよい。これにより、液晶パネル１１の表示面から出射する光量を任意に可変することができるので、任意の表示色を平面ディスプレイ９１で表示することが可能になる。
【００７０】
上記構成により、液晶パネル１１を構成してもよい。これにより、透明電極６３により光を透過させる画素に電界を印加し、該画素に配置されている液晶層６２内の液晶の透過率を可変する。光源１５が発光した光は、ガラス６１から液晶層６２へ入射する。液晶層６２へ入射した光は、透過率を可変された該画素からのみ透過される。このとき、透明電極６３の印加する電界によって、液晶層６２の透過率を段階的若しくは任意に可変することができる。このように、液晶パネル１１は、透明電極６３の印加する電界を画素ごとに可変することにより、光の透過する透過率を画素ごとに可変し、光を透過させる画素を１画素ずつ走査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本平面ディスプレイは、１枚の液晶パネルを用いてより小さな画素でカラー画像を表示できるので、液晶を用いたより高精細の液晶プロジェクタ及び液晶ディスプレイが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る平面ディスプレイの構成の一部を説明する図である。
【図２】液晶パネルの一例を説明する図である。
【図３】６×８個の画素が配置されている液晶パネルが光を透過させる様子を説明する図である。
【図４】液晶パネルが画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる動作を説明する図である。
【図５】液晶パネルが画素を少なくともフィールド走査する毎に、発光波長を順次変化させる動作を説明する図である。
【図６】液晶パネルが１の画素を走査する間に、光源が発光波長ごとに順次発光して全ての発光波長の光を発光する動作を説明する図である。
【図７】液晶パネルが１の画素を走査する間に、光源が発光波長ごとに順次発光して発光波長の全てを発光する動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１  液晶パネル
１５  光源
３１、３２、３３  光源素子
６１  ガラス
６２  液晶層
６３  透明電極
６５  スペーサ
９１  平面ディスプレイ
Ａ１１〜Ａ１８、Ａ２１〜Ａ２８、Ａ３１〜Ａ３８、Ａ４１〜Ａ４８、Ａ５１〜Ａ５８、Ａ６１〜Ａ６８  画素
【図１】
2005331620.tif 000003
【図２】
2005331620.tif 000004
【図３】
2005331620.tif 000005
【図４】
2005331620.tif 000006
【図５】
2005331620.tif 000007
【図６】
2005331620.tif 000008
【図７】
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