JP2002116717A - カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低解像度の液晶パネルを用いて、高解像度の
映像信号表示を行い、低価格で高画質な表示装置を提供
する。 【解決手段】 Ｒ，Ｇ，Ｂを時分割表示する２枚の液晶
パネルを用い、第１の液晶パネルの画素と第２の液晶パ
ネルの画素とが、五の目配置となるようずらせて光学的
に合成する。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの時分割表示タイミング
を第１の液晶パネルの画素と第２の液晶パネルとで表示
タイミングを異ならせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号の表示装
置に係わり、特にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の画素
を、画素単位で光学的に合成して表示を行うカラー表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応した液晶など
の表示パネルを用いて、表示部において画素単位で光学
的に3原色を合成して表示を行うカラー表示装置の代表
的なものに、３板式液晶プロジェクタがある。３板式液
晶プロジェクタは、入力信号に応じて画素単位で透過率
や反射率の制御可能な液晶パネルをＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ
独立に持ち、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源に対して出射光量を画素単
位で制御することによりスクリーン上にカラー画像を表
示するものである。

【０００３】光の出射量を画素単位で制御する素子（以
下光学制御素子）としては、従来からの透過型液晶、反
射型液晶、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭ
Ｄ）などがそれぞれの用途により使い分けられている。

【０００４】しかし一般に光学制御素子は高価な部品で
あり、光学制御素子を３個用いた３板式液晶プロジェク
タは一部の高級機種に限られている。通常はローコスト
化を実現するため、これらのＲ，Ｇ，Ｂに対応した3つ
の光学制御素子を独立して用いずに、単一の光学制御素
子を時分割で用いてカラー表示を行う方式がよく用いら
れている。すなわち１フィールドの期間を３つの期間に
分割して、Ｒ画像の表示、Ｇ画像の表示、Ｂ画像の表示
を時分割で行い、カラー画像を表示するものである。無
色（白色）の単一の光学制御素子で時分割してＲ、Ｇ、
Ｂの画像を表示させためには、映像信号の垂直同期信号
に同期して回転する色フィルタなどによって１フィール
ド内の所望の期間においてＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長が
通過する機構を用いて、各色の画像を表示するよう構成
されている。

【０００５】また、これらの表示装置には表示部のスク
リーン裏側から投影する背面投射型の表示装置や、表示
装置には表示部を持たず表示装置投射レンズから外部の
スクリーンに映像信号を表示する前面投射型の表示装置
などがある。いずれも表示部（スクリーン）において
Ｒ、Ｇ、Ｂ出射光を合成表示する構成である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの表示装置で
は、表示画像の解像度は用いる液晶パネルなどの光学制
御素子により決定されており、この光学制御素子の解像
度を超える入力映像信号を表示する際には、解像度を低
下させ表示させていた。一般に高い解像度の光学制御素
子ほど、素子面積が増えたり、微細なプロセスが必要と
なるため、画素欠陥の無い素子を得るため高度な技術が
必要とされる。このためため高解像度の光学制御素子は
高価であり、回転カラーフィルタを用いた単板構成であ
っても高解像度の信号を高画質で表示しようとすると、
高価な高解像度の光学制御素子が必要となるため低価格
で高解像度の表示装置を実現することは困難であった。
たとえば従来のＮＴＳＣ信号やＶＧＡ信号を表示するた
めの水平６４０画素、垂直４８０ラインの光学制御素子
を用いた場合には、ＮＴＳＣ信号やＶＧＡ信号は良好に
表示できても、高解像度のハイビジョン信号を表示しよ
うとすると大幅に解像度を低下させなければならず、ハ
イビジョンならではの高画質表示はできなかった。水平
１２８０画素、垂直７２０ラインあるいは水平１９２０
画素、垂直１０８０ラインの光学制御素子を用いれば、
高画質の表示が可能であるが、高解像度の高価な光学制
御素子を用いる必要があり、低価格な表示装置を実現す
ることは困難であった。

【０００７】また、単一の光学制御素子を時分割で用い
てカラー表示を行う回転カラーフィルタ方式などにおい
ては、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像が時間的にずれてスクリーン上
に表示されるため、動きの速い信号を表示した際には画
像のエッジ部などで色ずれによる偽色が発生したり、動
解像度が劣化する問題があった。これらの色ずれや動解
像度劣化、ならびに色情報の時分割多重に伴うフリッカ
を低減させるため、1色の１画面を表示する垂直走査周
期を（通常の1/3以下に）短くするなどの手法が用いら
れている。しかし、垂直走査周期を短くすることは1画
面に相当する画像データを高速に転送することを意味
し、デバイスの応答速度や、動作クロックの高周波化な
どの点から限界があり、むやみに垂直走査周期を短くす
ることはできず、色ずれや動解像度の劣化、ならびに色
情報の時分割多重に伴うフリッカを完全に無くすことは
困難であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では低価格で高解
像度の表示装置を提供することを目的とし、以下の手段
を用いた。

【０００９】１． Ｒ，Ｇ，Ｂを時分割表示する第1の光
学制御素子と、同じく第２の光学制御素子により映像信
号を表示する構成とした。

【００１０】２． 表示部において、第1の光学制御素子
の画素と、第２の光学制御素子による画素とが水平画素
間隔Ｄｈに対し、Ｄｈ／２水平にずれた位置に表示され
るように光学的に合成する構成とした。

【００１１】３． 入力映像信号のＲ，Ｇ，Ｂを時分割
表示する際に、第１の光学制御素子と第２の光学制御素
子とでＲ，Ｇ，Ｂ画像の表示タイミングが異なるように
構成した。

【００１２】４． 具体的な表示タイミングとして、第1
の光学制御素子のＧ表示と、第２の光学制御素子のＧ表
示のタイミングが略１/２フィールドずれて表示するよ
う構成した。

【００１３】５． また表示部において、第1の光学制御
素子の画素と、第２の光学制御素子による画素とが水平
画素間隔Ｄｈに対し、Ｄｈ／２水平にずれ、垂直画素間
隔Ｄｖに対しＤｖ／２垂直にずれた位置に表示されるよ
うに光学的に合成する構成とした。

【００１４】６． また、Ｒ，Ｇ，Ｂの入力映像信号
を、第1の光学制御素子を駆動する第１の駆動信号と、
第２の光学制御素子を駆動する第２の駆動信号とに分離
する前に、斜め解像度成分のエネルギーを低下させる２
次元フィルタを用いる構成とした。

【００１５】７． また、光学合成系に斜め解像度成分
のエネルギーを低下させる特性を有する構成とした。

【００１６】８． また、回転カラーフィルタに２つの
光路を設け、単一の回転カラーフィルタで第１の光学制
御素子と第２の光学制御素子の表示色を制御する構成と
した。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態に
つき、主として６４０×４８０（ＶＧＡ相当）液晶を光
学制御素子として用いて水平解像度が２倍の１２８０画
素×４８０ライン相当の表示が可能な表示装置を実現す
る構成につき図を用いて説明する。

【００１８】図１は、本発明の第１の光学制御素子によ
る表示部での画素配置を示したものである。１は表示
部、１００は第１の光学制御素子による画素であり、Ｖ
ＧＡの表示解像度を有する光学制御素子を用いた場合に
は水平方向に６４０個、垂直方向に４８０個の画素が水
平画素間隔Ｄｈ、垂直画素間隔Ｄｖで配置される。各画
素は、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像が時分割で照射され、Ｒ，Ｇ，
Ｂの画像の各画素が重なり合うよう同じ位置に光学的に
合成され表示されている。

【００１９】図２は第２の光学制御素子による画素の表
示部での位置を示すものである。

【００２０】図２おいて１は表示部、２００は第２の光
学制御素子による画素であり、図１に示した第１の光学
制御素子による画素１００から水平方向にＤｈ／２ずれ
た位置に表示されるよう構成されている。水平、垂直の
ライン数は画素１００と同じ（６４０×４８０）であ
り、また各画素の水平画素間隔Ｄｈ、垂直画素間隔Ｄｖ
も画素１００と等しくなるよう構成する。

【００２１】図３は本発明の表示装置の表示部での画素
配置を示すものであり、第１の光学制御素子による画素
１００と第２の光学制御素子による画素２００が水平方
向にＤｈ／２間隔で交互に配置される。この構成により
等価的に水平方向の画素数は１２８０（＝６４０×２）
となる。垂直方向のライン数に変更は無いため、本実施
形態では水平１２８０画素×４８０ラインの表示が可能
となる。

【００２２】図４は図３に示す画素配置を用いて高解像
度・高画質表示を実現する際の信号処理を示すブロック
図である。図４のＲＩ、ＧＩ、ＢＩは赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）に対応した入力信号であり、これらの
信号を処理して第１の光学制御素子の表示信号Ｃｏ、お
よび第２の光学制御素子の表示信号Ｃｅを出力する信号
処理回路３の構成を示したものである。なお入力信号Ｒ
Ｉ、ＧＩ、ＢＩは水平１２８０画素×４８０画素の信号
であり、表示信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、は水平６４０画素
×４８０画素の表示信号である。

【００２３】図４において、３は信号処理回路、３０１
は入力信号ＲＩを奇数番目の画素Ｒｏと、偶数番目の画
素Ｒｅに切り換えて分離する切換回路、３０２、３０３
も、３０１と同様にＧＩ、ＢＩの入力信号に対して奇数
番目の画素Ｇｏ、Ｂｏと、偶数番目の画素Ｇｅ、Ｂｅに
切り換えて分離する切換回路である。３０４はＲｏ、Ｇ
ｏ、Ｂｏの３つの色信号を１つの光学制御素子で時分割
表示するための面順次化回路、３０５はＲｅ、Ｇｅ、Ｂ
ｅの３つの色信号を１つの光学制御素子で時分割表示す
るための面順次化回路である。面順次化回路３０４から
は第１の光学制御素子を駆動するための表示信号Ｃｏ
が、面順次化回路３０５からは第２の光学制御素子を駆
動するための表示信号Ｃｅが出力される。

【００２４】切換回路３０１〜３０３の動作については
後で詳しく説明するが、先に面順次回路３０４と面順次
回路３０５の動作について図５を用いて説明する。

【００２５】図５は、入力信号ＲＩ、ＧＩ、ＢＩと、第
１および第２の光学制御素子を駆動するための駆動信号
Ｃｏ、Ｃｅの時間的関係を示す図である。

【００２６】図５（ａ）〜（ｃ）は入力信号ＲＩ、Ｇ
Ｉ、ＢＩを示しており、切換回路３０１〜３０３で選択
された奇数番目の画素からなる信号Ｒｏ、Ｇｏ，Ｂｏ
を、時間軸で１／３に圧縮し、図５（ｄ）に示すように
１フィールドの期間に３色の信号を時間軸多重する構成
となっている。これに対し、切換回路３０１〜３０３で
選択された偶数番目の画素からなる信号Ｒｅ、Ｇｅ，Ｂ
ｅは、時間軸が１／３に圧縮されるのは同様であるが、
図５（ｅ）に示すように、同図（ｄ）のＣｏと異なるタ
イミングで３色の信号を時間軸多重するよう構成されて
いる。Ｇ（緑）信号のみに着目すると、第１の光学制御
素子への表示信号ＣｏでのＧｏ表示に対し、第２の光学
制御素子への表示信号ＣｅでのＧｅ表示が、約１／２フ
ィールド遅れて表示される構成となっている。このよう
な構成により第１の光学制御素子、第２の光学制御素子
に交互にＧ（緑）信号を約１／２フィールドの間隔で表
示することができる。同様にＲ（赤）、Ｂ（青）につい
ても第１の光学制御素子、第２の光学制御素子に交互に
Ｒ（赤）、Ｂ（青）信号を約１／２フィールドの間隔で
表示することができる。これにより表示信号のフィール
ド周波数を等価的に２倍の周波数にすることができ、色
面順次にともなうフリッカを低減させることができる。
また、第１の光学制御素子による画素と第２の光学制御
素子による画素は、図３に示したように画面全面にわた
って交互に配置されているため、第１の光学制御素子に
よる画像のエッジ部での色つきと、第２の光学制御素子
による画像のエッジ部での色つきとが異なる位相で交互
に表示され、視覚的に平均化されることにより表示画像
全体で、エッジ部での色つきを目立ちにくくさせる効果
がある。

【００２７】図５（ｄ）、（ｅ）はＲ，Ｇ，Ｂをそれぞ
れ１/３に時間軸圧縮する例であったが、Ｒ、Ｂを１／
４に時間圧縮しＧを１／２に時間軸圧縮する場合の、第
１の光学制御素子への表示信号Ｃｏならびに第２の光学
制御素子への表示信号Ｃｅについて図５（ｆ）、（ｇ）
を用いて説明する。図５（ｆ）は第１の光学制御素子へ
の表示信号Ｃｏを示したものであり、１／４に時間軸圧
縮したＲｏにつづいて、１／４に時間軸圧縮したＢｏ、
さらに１／２に時間軸圧縮したＧｏを多重する構成とな
っている。一方図５（ｇ）は、第２の光学制御素子への
表示信号Ｃｅを示したものであり、１／２に時間軸圧縮
したＧｅにつづいて、１／４に時間軸圧縮したＲｅ、１
／４に時間軸圧縮したＢｅを多重する構成となってい
る。Ｇ（緑）信号のみに着目すると、第１の光学制御素
子への表示信号ＣｏでのＧｏ表示に対し、第２の光学制
御素子への表示信号ＣｅでのＧｅ表示が、約１／２フィ
ールド遅れて交互に表示される構成となっている。また
Ｒ（赤）、Ｂ（青）についても第１の光学制御素子、第
２の光学制御素子に交互にＲ（赤）、Ｂ（青）信号が約
１／２フィールドの間隔で表示される構成となってお
り、これにより表示信号のフィールド周波数を等価的に
２倍の周波数にすることができる。これにともない色面
順次にともなうフリッカを低減させることができる。ま
た、第１の光学制御素子による画素と第２の光学制御素
子による画素は、図３に示したように画面全面にわたっ
て交互に配置されているため、第１の光学制御素子によ
る画像のエッジ部での色つきと、第２の光学制御素子に
よる画像のエッジ部での色つきとが異なる位相で交互に
表示され、視覚的に平均化されることにより表示画像全
体で、エッジ部での色つきを目立ちにくくさせる効果が
ある。

【００２８】なお、本発明では第１の光学制御素子によ
る画素１００と第２の光学制御素子による画素２００と
が表示部において、交互に配置されるよう構成したもの
であったが、画素１００と画素２００とが完全に重なり
合うよう構成してもよい。この際には、画素２００の表
示部１での位置は図１に示す画素１００と全く同じ位置
に表示するよう構成すればよい。

【００２９】これにより、水平あるいは垂直の解像度を
増すことはできないが、図５のように第１の光学制御素
子および第２の光学制御素子への表示信号を制御するこ
とにより、色面順次にともなうフリッカを低減、画像の
エッジ部での色つきを目立ちにくくさせる効果などが同
様に得られ高画質の表示装置を実現することができる。
この際の信号処理回路３の構成は、切換回路３０１、３
０２、３０３により、入力信号ＲＩ、ＧＩ、ＢＩの信号
を奇数画素Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏおよび偶数画素Ｒｅ、Ｇ
ｅ、Ｂｅに分離する必要はなく、入力信号ＲＩ、ＧＩ、
ＢＩを２分岐してそのまま面順次回路３０４と３０５に
入力する構成とすればよい。

【００３０】次に図６を用いて、図４に示した切換回路
３０１、３０２、３０３の第１の実施形態での具体的な
動作について説明する。

【００３１】図６（ａ）はＲＩ、ＧＩ，ＢＩとして入力
される画素を示したもので、説明を容易にするため水平
８画素、垂直４ラインの信号を仮定して説明を行う。図
６（ａ）において、１１、１２、１３、１４…は第１ラ
インの画素、２１、２２、２３…は第２ラインの画素を
示しており、［ｎｍ］は第ｎラインのｍ番めの画素を示
している。なお実際の入力信号は、水平、垂直の同期信
号やあるいはクロックと共にラスタスキャンの形態で入
力され処理される。

【００３２】図６（ｂ）、（ｃ）は切換回路３０１、３
０２、３０３により間引かれた後の出力画素を示してお
り、図６（ｂ）は図４に示した面順次回路３０４への入
力信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏの画素を、図６（ｃ）は図４に
示した面順次回路３０５への入力信号Ｒｅ、Ｇｅ、Ｂｅ
の画素を示している。切換回路に入力された水平８画
素、垂直４ラインの信号は、各ラインの奇数番目の画素
は面順次回路３０４に、偶数番目の画素は面順次回路３
０５に切換えられて出力される。上記切換回路の処理に
より水平４画素、垂直４ラインに変換される。この水平
４画素、垂直４ラインの信号はそれぞれＲ，Ｇ，Ｂを時
分割表示する第１および第２の光学制御素子の解像度に
一致しており、画素単位で出射光量の制御が行われる。

【００３３】第１の光学制御素子による画素と第２の光
学制御素子による画素は、図３に示すようにスクリーン
上で、交互に配列するよう構成となっている。これによ
り奇数画素のみ、偶数画素のみを選択して第１の光学制
御素子および第２の光学制御素子を駆動することにより
スクリーン上には入力されたすべての画素を欠落無く表
示することが可能となる。

【００３４】以上のような処理により、４画素×４ライ
ンの光学制御素子２枚を用いて、８画素×４ラインの高
解像度表示を実現することができる。以上は４画素×４
ラインの光学制御素子を用いた説明であったが、これま
で示した６４０画素×４８０ラインの光学制御素子を用
いて、１２８０画素×４８０ラインの表示が可能であ
る。またこれらの解像度に限ることなくＮ画素×Ｍライ
ンの光学制御素子を２個用いて２Ｎ画素×Ｍラインの高
解像度表示が可能である。たとえば８００画素×６００
ライン（ＳＶＧＡ相当）の光学制御素子を２個用いて１
６００画素×６００ラインの表示、あるいは１０２４画
素×７６８ライン（ＸＧＡ相当）光学制御素子を２個用
いて２０４８画素×７６８ラインの表示が可能である。
すなわち、高価な高解像度パネルを用いなくても、低コ
ストの低解像度のパネル２枚で実現でき、しかもＲ，
Ｇ，Ｂ時分割多重に伴う画質劣化を低減させた高画質の
表示装置を実現することができる。

【００３５】なお、用いる光学制御素子の水平画素、垂
直画素の画素間隔（表示部のＤｈ、Ｄｖに比例）が１：
１である場合には、高解像度化して表示される画素アス
ペクト比が１：２の縦長の画素になるが、アナモルフィ
ックレンズなどを用いて表示部へ投影する際の拡大率を
水平方向と垂直方向で変える事により、所望の画素アス
ペクト比に変換する構成とすればよい。

【００３６】また、本実施形態では図２、図３に示すよ
うに、第１の光学制御素子と第２の光学制御素子を水平
方向にＤｈ／２だけずらせて配置することにより、水平
解像度を２倍にするものであったが、第１、第２の光学
制御素子を追加画素Ｗを垂直方向にＤｖ／２だけずらせ
て配置することにより、垂直解像度を２倍とする構成で
あってもよい。この際にはＮ画素×Ｍラインの光学制御
素子を２個用いてＮ画素×２Ｍラインの高解像度表示が
可能である。

【００３７】また、水平方向にＤｈ／３ずつずらした画
素を形成する３つの光学制御素子を用いて水平解像度を
３倍にする構成であってもよい。この構成によりＮ画素
×Ｍラインの３個の光学制御素子により３Ｎ画素×Ｍラ
インの表示することができる。

【００３８】これまで示した実施形態は、水平あるいは
垂直のいずれかの方向にずらした画素を追加することに
より水平解像度あるいは垂直解像度の向上を図るもので
あったが、以下に水平と垂直の両者に方向にずらした画
素を追加することにより、水平解像度と垂直解像度の両
者の改善を図る第２の実施形態の構成につき説明する。
これまでの実施形態と同様に主として６４０×４８０
（ＶＧＡ相当）液晶を光学制御素子として用い、水平解
像度ならびに垂直解像度が２倍の１２８０画素×９６０
ライン相当の表示が可能な表示装置を実現する構成につ
いて説明する。

【００３９】図７は、表示部１に表示される第２の光学
制御素子による画素２００の位置を示すものである。第
１の光学制御素子による画素１００は図１に示す配置と
同じになっており、画素２００は画素１００に対して水
平方向にＤｈ／２、垂直方向にＤｖ／２ずれて表示され
るよう構成されている。水平、垂直のライン数はＲ，
Ｇ，Ｂ画素１００と同じ（６４０×４８０）であり、ま
た各画素の水平画素間隔Ｄｈ、垂直画素間隔Ｄｖも画素
１００と等しくなるよう構成する。

【００４０】これにより 図８に示すように表示部１に
おいて、第１の光学制御素子による画素１００と、第２
の光学制御素子による画素２００とが水平方向にＤｈ／
２、垂直方向にＤｖ／２間隔で配置する構成となってい
る。基本画素１００と画素２００とはＤｖ／２間隔のラ
イン単位でＤｈ／２づつ位相のずれたいわゆるサイコロ
の五の目状の画素配置（Quincunx pattern）となる。

【００４１】図８に示す画素配置を用いて高解像度表示
を実現する際の信号処理の構成を図９に示す。図９に示
す構成は図４で示した構成の切換回路３０１、３０２、
３０３の前段に２次元フィルタ３０６、３０７、３０８
を追加したもので他の構成は同様である。

【００４２】この２次元フィルタ３０６、３０７、３０
８は、正方格子状にサンプリングされた画素データをQu
incunx patternで間引いた際の妨害を低減させるため、
斜め解像度情報を低下させる目的で設けられている。具
体的構成は、水平・垂直に隣接する３×３画素を参照す
る９タップの２次元フィルタにより実現でき、具体的に
は３×３画素に対する係数を以下のように設定すればよ
い。

【００４３】 ［−１／１６］［＋１／８］[−１／１６] ［ ＋１／８ ］［＋３／４］[ ＋１／８ ] ［−１／１６］［＋１／８］[−１／１６］ 切換回路３０１〜３０３の動作については後で詳しく説
明する。面順次化回路３０４、３０５の動作は、第１の
実施例で示した図５と同様であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号
を１／３に時間軸圧縮する場合であっても、Ｒ、Ｂを１
／４に、Ｇを１／２に時間軸圧縮する構成であっても、
第１の光学制御素子への表示信号ＣｏでのＲｏ、Ｇｏ、
Ｂｏ表示に対し、第２の光学制御素子への表示信号Ｃｅ
でのＲｅ、Ｇｅ、Ｂｅ表示を、約１／２フィールド遅れて
表示する構成とすることにより、色面順次にともなうフ
リッカを低減させることができる。また、第１の光学制
御素子による画素と第２の光学制御素子による画素は、
図８に示したように画面全面にわたって交互に配置され
ているため、第１の光学制御素子による画像のエッジ部
での色つきと、第２の光学制御素子による画像のエッジ
部での色つきとが異なる位相で交互に表示され、視覚的
に平均化されることにより表示画像全体で、エッジ部で
の色つきを目立ちにくくさせる効果がある。

【００４４】次に図１０を用いて、図９に示した切換回
路３０１、３０２、３０３の第２の実施形態での具体的
な動作について説明する。

【００４５】図１０（ａ）はＲＩ、ＧＩ，ＢＩとして入
力される画素を示したもので、説明を容易にするため水
平８画素、垂直６ラインの信号を仮定して説明を行う。
図１０（ａ）において、１１、１２、１３、１４…は第
１ラインの画素、２１、２２、２３…は第２ラインの画
素を示しており、［ｎｍ］は第ｎラインのｍ番めの画素
を示している。なお実際の入力信号は、水平、垂直の同
期信号やあるいはクロックと共にラスタスキャンの形態
で入力され処理される。

【００４６】図１０（ｂ）、（ｃ）は切換回路３０１、
３０２、３０３により間引かれた後の出力画素を示して
おり、図１０（ｂ）は図９に示した面順次回路３０４へ
の入力信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏの画素を、図１０（ｃ）は
図９に示した面順次回路３０５への入力信号Ｒｅ、Ｇ
ｅ、Ｂｅの画素を示している。切換回路に入力された水
平８画素、垂直６ラインの信号は、奇数ラインの奇数番
目の画素は面順次回路３０４に、偶数ラインの偶数番目
の画素は面順次回路３０５に出力される。上記切換回路
の処理により水平４画素、垂直３ラインに変換される。
この水平４画素、垂直３ラインの信号はそれぞれＲ，
Ｇ，Ｂを時分割表示する第１および第２の光学制御素子
の解像度に一致しており、画素単位で出射光量の制御が
行われる。

【００４７】第１の光学制御素子による画素と第２の光
学制御素子による画素は、図８に示すようにスクリーン
上で、サイコロの五の目状の画素配置（Quincunx patte
rn）となるよう構成されている。これにより奇数ライン
の奇数画素のみ、偶数ラインの偶数画素のみを選択して
第１の光学制御素子および第２の光学制御素子を駆動す
ることで、入力された画素から、奇数ラインの偶数画素
と偶数ラインの奇数画素を除いたQuincunx patternの画
素をスクリ−ン上に表示することが可能となる。なお、
正方格子状にサンプリングされた画素データをQuincunx
patternで間引いて表示を行う際にあらかじめ斜め解像
度情報を低下させておく必要があるが、切換回路３０１
〜３０３の前段に設けられた２次元フィルタ３０６〜３
０８によりこの斜め解像度情報の低減処理が行われる。

【００４８】以上のような処理により、４画素×３ライ
ンの光学制御素子２個を用いて、８画素×６ラインの高
解像度表示を実現することができる。以上は４画素×３
ラインの光学制御素子を用いた説明であったが、これま
で示した６４０画素×４８０ラインの光学制御素子を用
いて、１２８０画素×９６０ラインの表示が可能であ
る。またこれらの解像度に限ることなくＮ画素×Ｍライ
ンの光学制御素子を２個用いて２Ｎ画素×２Ｍラインの
高解像度表示が可能である。たとえば８００画素×６０
０ライン（ＳＶＧＡ相当）の光学制御素子を２個用いて
１６００画素×１２００ラインの表示、あるいは１０２
４画素×７６８ライン（ＸＧＡ相当）光学制御素子を２
個用いて２０４８画素×１５３６ラインの表示が可能で
ある。

【００４９】本発明の第２の実施例では、Quincunx pat
tern状に画素を間引いて表示することにより水平垂直と
もに２倍の高解像度を得ることができる。この反面斜め
解像度情報を２次元フィルタを用いて低減させている
が、一般の自然画像では斜めの高い解像度情報へのエネ
ルギーの集中は少なく、人間の視覚特性上からも斜め方
向の高い解像度に感度が低い点からも大きな画質劣化な
く実質的に解像度感の高い表示を行うことができる。

【００５０】第１の実施形態と同様に、高価な高解像度
パネルを用いなくても低コストの低解像度のパネル２枚
で実現でき、しかもＲ，Ｇ，Ｂ時分割多重に伴う画質劣
化を低減させることにより大幅に低価格で高画質の表示
装置実現が可能である。

【００５１】次に本発明による表示装置９の構成につき
図１１を用いて説明する。

【００５２】図１１において、６０１、６０２、６０３
は映像信号の入力端子、６０４は同期信号の入力端子、
５０１、５０２、５０３はＡ／Ｄ変換回路、４は入力信
号の形態や画素数を変換する入力処理回路、３は図９に
構成を示した信号処理回路、７は制御回路、８０１、８
０２は液晶パネルを駆動するための駆動回路、１０は光
学合成部、１１、２０は光学合成部１０の内部に設けら
れた液晶パネル、１２は光学合成部１０の内部に設けら
れた回転色フィルタ、１は表示スクリーン、９は本発明
の表示装置である。

【００５３】入力端子６０１、６０２、６０３からは
Ｒ、Ｇ、ＢあるいはＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙなどのカラー映
像信号が入力される。入力端子６０４には水平垂直の同
期信号が入力される。制御回路７では入力端子６０４か
ら入力された同期信号に基づいて基本クロックや各部へ
の制御信号が生成される。Ａ／Ｄ変換回路５０１、５０
２、５０３は入力端子６０１、６０２、６０３から入力
された映像信号をディジタル信号に変換する。入力処理
回路４はＡ／Ｄ変換回路５０１、５０２、５０３でディ
ジタル信号に変換された映像信号の信号形態および解像
度を変換するスキャンコンバータである。端子６０１、
６０２、６０３から入力された種々の形態の映像信号は
入力処理回路４により、ＲＧＢ形式の水平１２８０画
素、垂直９６０ラインの信号ＲＩ、ＧＩ，ＢＩに変換さ
れる。信号処理回路３の動作はこれまで説明した第２の
実施形態に基づくもので、第１の光学制御素子への表示
信号Ｃo、および第２の光学制御素子への表示信号Ｃｅ
を生成する。駆動回路８０１、８０２は液晶パネル１
１、２０を駆動するために必要な電圧やタイミングに信
号を変換する。液晶パネル１１、２０はいずれも水平６
４０画素、垂直４８０ラインの液晶パネルである。光学
合成部１０では液晶パネル１１、２０と回転カラーフィ
ルタ１２a、１２ｂによりＲ，Ｇ，Ｂの光源を制御し、
表示部１に図８に示す画素配置となるよう光学的に合成
し表示を行う。

【００５４】なお回転カラーフィルタ１２a、１２ｂ
は、図５に示した表示タイミングにあわせてＲ，Ｇ，Ｂ
に対応した波長が通過するよう構成されている。また、
第１の光学制御素子に用いる回転カラーフィルタ１２ａ
と第２の光学制御素子に用いる回転カラーフィルタ１２
ｂとは、表示信号のフィールド周波数に同期して回転す
るフィルタで、図５に示すタイミングで波長通過特性が
制御できるよう、１２ａ、１２ｂ間で回転角に約１８０
度位相差が設けられている。

【００５５】以上のような構成により、低価格の水平６
４０画素、垂直４８０ラインの液晶パネルを２枚用いて
水平１２８０画素、垂直９６０ライン相当の高解像度表
示を行うことができる。

【００５６】次に本発明による前面投射型表示装置の構
成につき図１２を用いて説明する。

【００５７】図１２において、１４は光学合成部１０に
設けられた出射レンズ、１は表示装置外部に設けられた
表示スクリーン、９は本発明の表示装置である。光学合
成部１０に設けられた回転カラーフィルタ１２は、図１
１の構成と異なり単一のカラーフィルタで第１の光学制
御素子および第２の光学制御素子の両者の通過波長を制
御する構成となっている。その他は図１１と同一であ
る。

【００５８】図１１に示した構成例は、表示装置と表示
スクリーンが一体となった背面投射型の表示装置である
のに対し、図１２の構成は光学合成部１０に設けられた
出射レンズ１４より、外部に設けられた表示スクリーン
１に投影する前面投射型の表示装置である点が異なって
いる。

【００５９】以上のように光学合成部の構成により、背
面投射あるいは前面投射の表示装置いずれへも本発明を
適用することができる。なお単一のカラーフィルタで第
１の光学制御素子および第２の光学制御素子の両者の通
過波長を制御する構成詳細については後述するが、図１
１に示した独立した２個の回転フィルタを特定の回転角
差を有するよう位相同期させて回転させる構成であって
も、図１２に示した単一のカラーフィルタを用いる方式
のいずれであってもよい。

【００６０】また、光学合成部の必要に応じて、表示映
像信号の左右、上下反転などの処理は、駆動回路８０
１、８０２あるいは入力処理回路４において所望の反転
処理を行う構成とすればよい。

【００６１】なお、図８に示した画素配置で表示装置を
実現する際には、光学合成部１０の解像度特性が図９に
示すように、斜め解像度情報を低減させる構成としても
よい。一般にレンズによる光学系は、空間周波数領域へ
の変換過程を含むため、空間周波数領域において斜め解
像度情報の透過率を制御することにより、斜め解像度情
報を低減させた光学系を実現することができる。このよ
うにすることにより、水平、垂直エッジの滑らかな良好
な画質を得ることができる。

【００６２】さらに、入力信号がパーソナルコンピュー
タや、ワークステーションなどの信号である場合には、
第１の光学制御素子のみによる表示を行う構成としても
よい。このように切り換える事により、第１の光学制御
素子のみにより１０２４画素×７６８ラインのＸＧＡに
よるパーソナルコンピュータ表示をおこない、本発明に
よる第２の光学制御素子追加により２０４８画素×１５
３６画素に高解像度化し、１９２０画素×１０８０画素
のハイビジョン信号を表示行う構成としてもよい。

【００６３】上記本発明の実施形態の構成は、第１の光
学制御素子による画素１００と第２の光学制御素子によ
る画素２００とが表示部において図３、図８のように配
置された場合についてであったが、第１の光学制御素子
による画素１００と第２の光学制御素子による画素２０
０とを表示部において完全に重なり合うよう構成した場
合には、以下に示す動作を行う構成とする。

【００６４】液晶パネル１１、２０をいずれも水平６４
０画素、垂直４８０ラインの解像度とした場合、端子６
０１、６０２、６０３から入力された映像信号は入力処
理回路４により、ＲＧＢ形式の水平６４０画素、垂直４
８０ラインの信号に変換する。図４に示した信号処理回
路３の構成は、切換回路３０１、３０２、３０３によ
り、入力信号ＲＩ、ＧＩ、ＢＩの信号を奇数画素Ｒｏ、
Ｇｏ、Ｂｏおよび偶数画素Ｒｅ、Ｇｅ、Ｂｅに分離せ
ず、入力信号ＲＩ、ＧＩ、ＢＩを２分岐してそのまま面
順次回路３０４と３０５に入力する構成とする。これに
より入力された水平６４０画素、垂直４８０ラインの信
号が、２分岐され第１の光学制御素子と第２の光学制御
素子とには全く同じ信号が、Ｒ，Ｇ，Ｂの時間軸多重の
順序のみ変えて供給される。

【００６５】以上の構成により、水平あるいは垂直の解
像度を増すことはできないが、図５のように第１の光学
制御素子および第２の光学制御素子への表示信号を制御
することにより、色面順次にともなうフリッカを低減、
画像のエッジ部での色つきを目立ちにくくさせる効果な
どが同様に得られ高画質の表示装置を実現することがで
きる。

【００６６】次に、単一の回転カラーフィルタで第１の
光学制御素子および第２の光学制御素子の両者の通過波
長を制御する構成につき、図１３、図１４を用いて説明
する。

【００６７】図１３は、図５（ｄ），（ｅ）に示した面
順次回路の動作に対応する回転カラーフィルタの構成を
示すものである。円板をＲ，Ｇ，Ｂに対応した透過特性
となるよう１２０度づつ塗り分けた構成となっている。
この円板状のカラーフィルタを、垂直同期信号に同期さ
せ１フィールドに１回転させることにより、光学制御素
子の制御する光を、1フィールドの前半１／３の期間を
Ｒに対応する波長に、次の１／３の期間をＧに対応する
波長に、１フィールドの後半１／３の期間をＢに対応す
る波長に対応させることができる。また、フィルタに対
する第１の光学制御素子の光路を図１３に示す１２ｏに
示す位置に配置し、第２の光学制御素子の光路を１２ｅ
に示す位置に１８０度ずらせて配置することで、第１の
光学制御素子と第２の光学制御素子の光路へ適用される
フィルタが、１８０度回転角がずれたものとなり、これ
により単一の回転カラーフィルタで第１の光学制御素子
および第２の光学制御素子の両者の通過波長を制御する
ことができる。

【００６８】図１４は、図５（ｆ），（ｇ）に示した面
順次回路の動作に対応する回転カラーフィルタの構成を
示すものである。円板をＲ，Ｂに対応した透過特性とな
るよう９０度づつ塗り分け、Ｇに対応した透過特性が残
りの１８０度となるよう構成している。この円板状のカ
ラーフィルタを、垂直同期信号に同期させ１フィールド
に１回転させることにより、光学制御素子の制御する光
を、1フィールドの前半１／４の期間をＲに対応する波
長に、次の１／２の期間をＧに対応する波長に、1フィ
ールドの後半１／４の期間をＢに対応する波長に対応さ
せることができる。また、フィルタに対する第１の光学
制御素子の光路を図１４に示す１２ｏに示す位置に配置
し、第２の光学制御素子の光路を１２ｅに示す位置に１
８０度ずらせて配置することで、第１の光学制御素子と
第２の光学制御素子の光路へ適用されるフィルタが、１
８０度回転角がずれたものとなり、これにより単一の回
転カラーフィルタで第１の光学制御素子および第２の光
学制御素子の両者の通過波長を制御することができる。

【００６９】図１３、図１４は単一の回転カラーフィル
タで第１の光学制御素子および第２の光学制御素子の両
者の通過波長を制御するものであったが、第１および第
２の光学制御素子に対し独立した２つの回転カラーフィ
ルタを適用し、両者を所定の回転角差をもうけてフィー
ルド周波数に位相同期させて回転させる構成であっても
良い。また、回転カラーフィルタ１２は、このように物
理的に回転するフィルタを所望の回転角により塗り分け
たもので構成したが、１フィールド内の所望の期間にお
いてＲ、Ｇ、Ｂに対応した波長が通過する機構であれ
ば、液晶のシャッタ機能を用いてフィルタを切り換える
など他の構成であってもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、安価な低解像度の光学
制御素子を２枚用いることにより、高解像度の表示を高
画質で実現することができる。

【００７１】これにより低価格で高画質の表示装置を実
現できる。

【００７２】またフルカラーのコンピュータ画像と、高
解像度の映像信号表示を1台の表示装置で実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１および第２の実施形態における第
１の光学制御素子による画素１００の表示部１での配置
を示す説明図である。

【図２】本発明の第１の実施形態の第２の光学制御素子
による画素２００の表示部１での位置を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施形態での表示部１での画素
１００、２００の配置を示する説明図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における信号処理回路
３の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第１および第２の実施形態における面
順次化回路３０４、３０５の動作を示す説明図である。

【図６】本発明の第１の実施形態における入力画素と切
換回路３０１、３０２、３０３の動作を説明する説明図
である。

【図７】本発明の第２の実施形態の第２の光学制御素子
による画素２００の表示部１での位置を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施形態での表示部１での画素
１００、２００の配置を示する説明図である。

【図９】本発明の第２の実施形態における信号処理回路
３の構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第１の実施形態における入力画素と
切換回路３０１、３０２、３０３の動作を説明する説明
図である。

【図１１】本発明による背面投射型表示装置の具体的構
成を示すブロック図である。

【図１２】本発明による前面投射型表示装置の具体的構
成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第１および第２の実施形態における
回転カラーフィルタ１２の構成を示す説明図である。

【図１４】本発明の第１および第２の実施形態における
回転カラーフィルタ１２の他の構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ … 表示部（スクリーン） １０ … 光学合成部 １１、２０ … 光学制御素子 １２、１２ａ，１２ｂ … 回転カラーフィルタ １４ … 出射レンズ １００ … 基本光学制御素子による画素 ２００ … 追加光学制御素子による画素 ３ … 信号処理回路 ３０１、３０２、３０３ … 切換回路 ３０４、３０５ … 面順次化回路 ３０６、３０７、３０８ … ２次元フィルタ ４ … 入力処理回路 ５０１、５０２、５０３ … Ａ／Ｄ変換回路 ６０１、６０２、６０３、６０４ … 入力端子 ７ … 制御回路 ８０１、８０２ … 駆動回路 ９ … 表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６８０ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６８０Ｃ ５Ｃ０８０ 3/36 3/36 ５Ｃ０９４ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ 9/12 9/12 Ａ (72)発明者 春名 史雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA15 EA18 HA12 MA03 2H093 NA43 NA65 NC43 ND17 ND20 ND52 NG02 5C006 AA22 AC25 AF01 AF23 AF34 AF44 AF85 BB11 BF02 EC11 FA12 FA56 5C058 AA07 AA08 AB02 AB06 BA09 BA25 BB23 EA14 EA26 5C060 AA07 BB09 BC01 DA01 DB13 GA02 HC17 JA22 JA24 JB06 5C080 AA10 BB06 CC03 DD07 DD08 EE29 EE30 FF09 JJ01 JJ02 JJ04 KK43 5C094 AA05 AA08 AA44 AA48 BA15 BA16 BA43 CA19 CA20 CA24 DA01 EA04 EA05 EB02 ED03 FA01 GA10 HA10 JA01

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号により光学制御素子を制御し表示
   部に画像を表示する表示装置において、Ｒ（赤）、Ｇ
   （緑）、Ｂ（青）の各色を時分割で表示する第１の光学
   制御素子と、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色を時
   分割で表示する第２の光学制御素子と、前記第１の光学
   制御素子による画素と画素との間に前記第２の光学制御
   素子による画素を配置表示する光学合成手段とを有する
   ことを特徴とするカラー表示装置。
2. 【請求項２】前記光学合成手段は、前記第１の光学制御
   素子による画素の水平画素間隔Ｄｈに対して、前記第２
   の光学制御素子による画素を水平方向に実質的にＤｈ／
   ２ずらして配置表示することを特徴とする請求項１に記
   載のカラー表示装置。
3. 【請求項３】前記光学合成手段は、前記第１の光学制御
   素子による画素の水平画素間隔Ｄｈ、垂直画素間隔Ｄｖ
   に対して、前記第２の光学制御素子による画素を水平方
   向に実質的にＤｈ／２、垂直方向に実質的にＤｖ／２ず
   らして配置表示することを特徴とする 請求項１に記載
   のカラー表示装置。
4. 【請求項４】前記第１の光学制御素子と前記第２の光学
   制御素子は、水平解像度と垂直解像度が等しいことを特
   徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
5. 【請求項５】入力信号により光学制御素子を制御し表示
   部に画像を表示する表示装置において、Ｒ（赤）、Ｇ
   （緑）、Ｂ（青）の各色を時分割で表示する第１の光学
   制御素子と、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を時
   分割で表示する第２の光学制御素子と、前記第１の光学
   制御素子による画素と前記第２の光学制御素子による画
   素を配置表示する光学合成手段と、前記第１の光学制御
   素子へのＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各信号を時分
   割合成する第１の時分割合成手段と、前記第１の光学制
   御素子の時分割合成タイミングとは異なるタイミングで
   前記第２の光学制御素子へのＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
   （青）の各信号を時分割合成する第２の時分割合成手段
   とを有することを特徴とするカラー表示装置。
6. 【請求項６】前記光学合成手段は、前記第１の光学制御
   素子による画素の水平画素間隔Ｄｈに対して、前記第２
   の光学制御素子による画素を水平方向に略Ｄｈ／２ずら
   して合成することを特徴とする請求項５に記載のカラー
   表示装置。
7. 【請求項７】前記光学合成手段は、前記第１の光学制御
   素子による画素の水平画素間隔Ｄｈ、垂直画素間隔Ｄｖ
   に対して、前記第２の光学制御素子による画素を水平方
   向に略Ｄｈ／２、垂直方向に略Ｄｖ／２ずらして配置表
   示することを特徴とする請求項５に記載のカラー表示装
   置。
8. 【請求項８】Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応した
   波長の光を、回転することにより時分割して通過させ、
   前記第１と第２の光学制御素子に導く回転カラ−フィル
   タを備え、前記カラーフィルタは異なる２つの光路を有
   しており、前記第１の光学制御素子と前記第２の光学制
   御素子の表示色を単一の前記回転カラーフィルタからの
   各色信号により生成することを特徴とする請求項５に記
   載のカラー表示装置。
9. 【請求項９】前記第１の光学制御素子と前記第２の光学
   制御素子は、水平解像度と垂直解像度が等しいことを特
   徴とする請求項５に記載のカラー表示装置。
10. 【請求項１０】前記光学合成手段は、前記第１の光学制
    御素子による画素と前記第２の光学制御素子による画素
    とが、表示部でほぼ等しい位置に重なり合う構成である
    ことを特徴とする請求項９に記載のカラー表示装置。
11. 【請求項１１】前記第１の時分割合成手段と前記第２の
    時分割合成手段は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各
    信号を、前記第１の光学制御素子と前記第２の光学制御
    素子とで交互に略１/２フィールド間隔で表示するよう
    に時分割合成する構成であることを特徴とする請求項５
    に記載のカラー表示装置。
12. 【請求項１２】入力信号により光学制御素子を制御し表
    示部に画像を表示する表示装置において、Ｒ（赤），Ｇ
    （緑），Ｂ（青）の各色を時分割で表示する第１の光学
    制御素子と、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色を時
    分割で表示する第２の光学制御素子と、前記第１の光学
    制御素子による画素と画素との間に前記第２の光学制御
    素子による画素をサイコロの５の目状（Quincunx）に配
    置表示する光学合成手段と、入力信号から斜め方向の高
    周波成分を低減させる２次元フィルタと、前記第１の光
    学制御素子へのＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各信号
    を時分割合成する第１の時分割合成手段と、前記第１の
    光学制御素子の時分割合成タイミングと異なるタイミン
    グで前記第２の光学制御素子へのＲ（赤），Ｇ（緑），
    Ｂ（青）の各信号を時分割合成する第２の時分割合成手
    段とを有することを特徴とするカラー表示装置。
13. 【請求項１３】前記光学合成手段は、斜め解像度を制限
    する空間解像度特性を有することを特徴とする請求項１
    ２に記載のカラー表示装置。
14. 【請求項１４】Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応し
    た波長の光を、回転することにより時分割して通過さ
    せ、前記第１と第２の光学制御素子に導く回転カラ−フ
    ィルタを備え、前記カラ−フィルタは異なる２つの光路
    を有しており、前記第１の光学制御素子と前記第２の光
    学制御素子の表示色を単一の前記回転カラーフィルタか
    らの各色信号により生成することを特徴とする請求項１
    ２に記載のカラー表示装置。
15. 【請求項１５】前記第１の光学制御素子と前記第２の光
    学制御素子は、水平解像度と垂直解像度が等しいことを
    特徴とする請求項１２に記載のカラー表示装置。
16. 【請求項１６】前記第１の時分割合成手段と前記第２の
    時分割合成手段は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各
    信号を、前記第１の光学制御素子と前記第２の光学制御
    素子とで交互に略１/２フィールド間隔で表示するよう
    時分割合成する構成であることを特徴とする請求項１２
    に記載のカラー表示装置。