JP2002357809A - Picture display device - Google Patents

Picture display device

Info

Publication number
JP2002357809A
JP2002357809A JP2001163305A JP2001163305A JP2002357809A JP 2002357809 A JP2002357809 A JP 2002357809A JP 2001163305 A JP2001163305 A JP 2001163305A JP 2001163305 A JP2001163305 A JP 2001163305A JP 2002357809 A JP2002357809 A JP 2002357809A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
image
voltage
shift element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001163305A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nakanishi
浩 中西
Hiromi Kato
浩巳 加藤
Takeshi Shibatani
岳 柴谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2001163305A priority Critical patent/JP2002357809A/en
Publication of JP2002357809A publication Critical patent/JP2002357809A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type picture display device realizing a bright, high definition and uniform display and further suited for miniaturization and cost reduction. SOLUTION: A picture shifting element is provided with at least one liquid crystal element 10 switching a polarized state of light to another state responding to voltage application, at least one birefringent element 11 making an optical axis position shift corresponding to the polarized state of the light and a voltage applying part to selectively supply voltages of a plurality of levels to the liquid crystal element 10. Each of the voltages of a plurality of the levels has a value other than zero.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッド・マウント
・ディスプレイ(以下、「HMD」と称する。)や投影
型画像表示装置(プロジェクタ)などに好適に用いられ
る画像シフト素子、および当該画像シフト素子を備えた
画像表示装置に関している。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image shift element suitably used for a head-mounted display (hereinafter referred to as "HMD"), a projection type image display device (projector), and the like, and the image shift element. And an image display device having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子は、一対の基板と、これら
の基板間に挟まれた液晶層とを備えている。基板は、行
および列(マトリクス)状に規則的に配列された複数の
画素電極を有しており、画像信号に対応した駆動電圧が
画素電極のそれぞれに印加される。この電圧印加によっ
て液晶層の光学特性(光の透過率や反射率)が画素ごと
に変化するため、画像や文字などを表示することができ
る。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device has a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between these substrates. The substrate has a plurality of pixel electrodes regularly arranged in rows and columns (matrix), and a driving voltage corresponding to an image signal is applied to each of the pixel electrodes. The application of this voltage changes the optical characteristics (light transmittance and reflectance) of the liquid crystal layer for each pixel, so that images and characters can be displayed.

【0003】基板上の各画素電極に独立した駆動電圧を
印加する方式には、「単純マトリクス方式」と「アクテ
ィブマトリクス方式」とがある。
[0003] There are a "simple matrix system" and an "active matrix system" for applying an independent drive voltage to each pixel electrode on the substrate.

【0004】アクティブマトリクス方式の場合、各画素
電極に対応するスイッチング素子が基板上に配列され
る。このようなスイッチング素子が配列された基板をア
クティブマトリクス基板と呼ぶ。アクティブマトリクス
基板上のスイッチング素子は、対応する画素電極と信号
配線との間で電気的な導通/非導通状態を切り替える働
きをする。このようなスイッチング素子には、金属−絶
縁体−金属(MIM)素子や薄膜トランジスタ(TF
T)などが好適に用いられている。
In the case of the active matrix system, switching elements corresponding to each pixel electrode are arranged on a substrate. A substrate on which such switching elements are arranged is called an active matrix substrate. A switching element on the active matrix substrate functions to switch between an electrically conductive state and a non-conductive state between a corresponding pixel electrode and a signal wiring. Such switching elements include a metal-insulator-metal (MIM) element and a thin film transistor (TF).
T) and the like are preferably used.

【0005】スイッチング素子は、非導通状態のとき、
可能な限り高い電気抵抗を示すことが要求される。しか
し、非導通状態にあるスイッチング素子に対して強い光
が入射すると、スイッチング素子の電気抵抗が低下し、
リーク電流が発生するため、画素電極に蓄えられていた
電荷が放電されてしまうという問題が生じる。また、画
素電極に適切なレベルの駆動電圧が印加されず、本来の
表示動作が実行されなくなり、黒状態でも光が漏れてコ
ントラスト比が低下するという問題も生じる。
When the switching element is in a non-conductive state,
It is required to exhibit as high an electrical resistance as possible. However, when strong light enters the non-conducting switching element, the electrical resistance of the switching element decreases,
Since a leak current is generated, there is a problem that charges stored in the pixel electrodes are discharged. In addition, an appropriate level of drive voltage is not applied to the pixel electrode, so that the original display operation is not performed. Even in a black state, light leaks and the contrast ratio is reduced.

【0006】液晶表示素子が透過型の場合は、上記問題
を解決するため、アクティブマトリクス基板上、また
は、アクティブマトリクス基板とは液晶層を挟んで対向
する対向基板に、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光層
が配置される。このブラックマトリクスの存在は、画素
開口部の面積割合(開口率)を小さくしてしまう。ブラ
ックマトリクスの占有面積を縮小して高精細化を達成す
るには、スイッチング素子や配線を微細化すればよい
が、スイッチング素子や配線を微細化すると、駆動力の
低下や配線抵抗の増加を招くことになる。また、製造技
術上の制約からも、スイッチング素子や配線を微細化す
るのは難しい。
When the liquid crystal display element is of a transmission type, a light shielding layer called a black matrix is provided on an active matrix substrate or on a counter substrate facing the active matrix substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween in order to solve the above problem. Be placed. The presence of the black matrix reduces the area ratio (opening ratio) of the pixel opening. In order to achieve high definition by reducing the occupation area of the black matrix, it is necessary to make the switching elements and wiring finer. However, if the switching elements and wiring are made finer, the driving force decreases and the wiring resistance increases. Will be. Also, it is difficult to miniaturize the switching elements and wirings due to restrictions on manufacturing technology.

【0007】ブラックマトリクス上の非表示領域を利用
して高精細化をはかる目的で、表示画像を画素ピッチ程
度だけ光学的に移動させる技術が米国特許第4,984,
091に開示されている。この技術によれば、画素の移
動に同期させ、移動した画素位置に対応する映像を表示
される。その結果、見かけ上の画素数が増えるため、解
像度の低い表示素子を用いても、高精細の表示パネルを
用いた場合と同様の表示が可能となる。
A technique for optically moving a display image by about a pixel pitch for the purpose of achieving higher definition using a non-display area on a black matrix is disclosed in US Pat.
091. According to this technique, an image corresponding to the moved pixel position is displayed in synchronization with the movement of the pixel. As a result, the apparent number of pixels increases, so that the same display as that using a high-definition display panel can be performed even when a display element with a low resolution is used.

【0008】米国特許第6,061,103号は、赤、
緑、青(以下、「RGB」と称する。)の各画素をシフ
ト素子によって光学的に順次シフトさせ、シフトした画
素を重ね合わせて表示する方法を開示している。この方
法では、1つの画素に対応する領域において、RGBの
各画素が時分割で表示される。その結果、表示パネル上
の画素ピッチを縮小せずに、見かけの解像度を3倍に向
上させることができる。
US Pat. No. 6,061,103 discloses red,
A method is disclosed in which pixels of green and blue (hereinafter, referred to as “RGB”) are optically sequentially shifted by a shift element, and the shifted pixels are displayed in a superimposed manner. In this method, RGB pixels are displayed in a time-division manner in a region corresponding to one pixel. As a result, the apparent resolution can be tripled without reducing the pixel pitch on the display panel.

【0009】上記米国特許第6,061,103には、画
像を光学的にシフトさせる手段として、液晶素子と複屈
折素子とを組み合わせた画像シフト素子が開示されてい
る。複屈折素子は、入射する光の偏光方向によって光の
屈折方向が変わる材料から形成されたものである。複屈
折素子に入射する光の偏光方向を液晶素子によって変え
れば、複屈折素子から出る光の光軸をシフトざることが
できる。
US Pat. No. 6,061,103 discloses an image shift element combining a liquid crystal element and a birefringent element as means for optically shifting an image. The birefringent element is formed of a material whose light refraction direction changes depending on the polarization direction of incident light. If the polarization direction of the light incident on the birefringent element is changed by the liquid crystal element, the optical axis of the light emitted from the birefringent element can be shifted.

【0010】図1は、公知の画像シフト素子を示してい
る。この画像シフト素子は、光線の伝搬方向に沿って直
列的に配列された液晶素子10および複屈折素子11を
備えている。液晶素子10は、入射してきた直線偏光の
電場ベクトル振動面(以下、「偏光面」と称する。)を
90°回転される状態と、回転させずにそのまま透過す
る状態との間をスイッチングする。複屈折素子11は、
入射する直線偏光の偏光面の向きに応じて、光線をシフ
トさせることができる。
FIG. 1 shows a known image shift element. This image shift element includes a liquid crystal element 10 and a birefringent element 11 arranged in series along the propagation direction of light rays. The liquid crystal element 10 switches between a state in which an incident electric field vector vibration plane of linearly polarized light (hereinafter, referred to as a “polarization plane”) is rotated by 90 ° and a state in which the plane is transmitted without being rotated. The birefringent element 11
The light beam can be shifted according to the direction of the plane of polarization of the linearly polarized light that enters.

【0011】図1に示されている例では、液晶素子10
に入射する光の電場ベクトル方向(偏光方向)は紙面に
垂直である。液晶素子10はTNモードの液晶(TN液
晶)を用いているため、液晶素子10に電圧が印加され
ていない時(OFF状態)、入射光の偏光面は90°回
転し、液晶素子10に所定レベル以上の電圧が印加され
ている時(ON状態)、入射光の偏光面は紙面に垂直な
まま出射される。そして、複屈折素子11は、偏光面が
紙面に垂直な光はそのまま透過させるが、紙面に平行な
光はシフトさせる。
In the example shown in FIG.
The electric field vector direction (polarization direction) of the light incident on is perpendicular to the paper surface. Since the liquid crystal element 10 uses a TN mode liquid crystal (TN liquid crystal), when no voltage is applied to the liquid crystal element 10 (OFF state), the plane of polarization of the incident light is rotated by 90 °, and When a voltage higher than the level is applied (ON state), the polarization plane of the incident light is emitted while being perpendicular to the paper surface. The birefringent element 11 transmits the light whose polarization plane is perpendicular to the paper surface as it is, but shifts the light parallel to the paper surface.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
画像シフト素子には、以下に述べる問題がある。
However, the above-mentioned image shift element has the following problems.

【0013】図1に示すような画像シフト素子内の液晶
素子は、印加される電圧の大きさに応じて、第1の直線
偏光を出射する状態と、これに垂直な偏光面を有する第
2の直線偏光を出射する状態との間を適切かつ迅速に切
り替わることが求められる。TN液晶を用いた液晶素子
の場合、電圧をTN液晶に印加しないとき、液晶素子に
入射した直線偏光は偏光面が90°回転した直線偏光と
して出射されるが、その光は、必ずも完全な直線偏光と
はなりえず、残留旋光分散によって楕円偏光となってし
まう。上記の直線偏光を遮断するように液晶素子の出射
側に検光子を配置して、液晶素子と検光子の組み合わせ
に関する「電圧透過率特性」を測定すると、図2に示す
曲線が得られる。本来、液晶への印加電圧がゼロであれ
ば、液晶素子から出る光は検光子によって略100%遮
断される直線偏光になるはずだが、上記の残留旋光分散
に起因して検光子を透過する成分が存在してしまうこと
になる。図2のグラフにおける値αは、検光子を透過す
る偏光成分の存在を示している。
The liquid crystal element in the image shift element as shown in FIG. 1 emits a first linearly polarized light according to the magnitude of the applied voltage, and a second state having a polarization plane perpendicular to the first linearly polarized light. It is required to switch appropriately and promptly to a state of emitting linearly polarized light. In the case of a liquid crystal element using a TN liquid crystal, when no voltage is applied to the TN liquid crystal, the linearly polarized light incident on the liquid crystal element is emitted as a linearly polarized light having a plane of polarization rotated by 90 °, but the light is always perfect. It cannot be linearly polarized light but becomes elliptically polarized light due to residual optical rotation dispersion. When the analyzer is arranged on the emission side of the liquid crystal element so as to block the linearly polarized light and the "voltage transmittance characteristic" of the combination of the liquid crystal element and the analyzer is measured, a curve shown in FIG. 2 is obtained. Originally, if the voltage applied to the liquid crystal is zero, the light emitted from the liquid crystal element should be linearly polarized light, which is almost 100% cut off by the analyzer. However, the component transmitted through the analyzer due to the residual optical rotation dispersion described above. Will exist. The value α in the graph of FIG. 2 indicates the presence of a polarization component that passes through the analyzer.

【0014】図1に示すように、液晶素子10のON/
OFFにより、直線偏光の偏光方向が正確に90°回転
した状態間をスイッチングできるば、複屈折素子11か
らの出射光の光軸は図1の位置Aに移動する。しかし、
上記残留旋光分散によって直線偏光が崩れ、楕円偏光化
した光が複屈折素子に入射すると、複屈折素子11から
の出射光の一部は位置Aにシフトされず、位置Bに移動
することになる。よって、位置Aおよび位置Bの両方に
同じ映像が2重に表示されてしまいため、解像度が低下
することになる。
As shown in FIG.
If the switching between the states in which the polarization direction of the linearly polarized light is accurately rotated by 90 ° can be performed by turning OFF, the optical axis of the light emitted from the birefringent element 11 moves to the position A in FIG. But,
When the linearly polarized light is broken by the residual optical rotation dispersion and the elliptically polarized light is incident on the birefringent element, a part of the light emitted from the birefringent element 11 is not shifted to the position A but moves to the position B. . Therefore, the same image is displayed twice at both the position A and the position B, and the resolution is reduced.

【0015】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、液晶素子の残留旋光分散など
に起因する画像の不適切なシフトを抑制することができ
る画像シフト素子、および、当該画像シフト素子を用い
た画像表示装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide an image shift element capable of suppressing an inappropriate shift of an image due to residual optical rotation dispersion of a liquid crystal element, Another object of the present invention is to provide an image display device using the image shift element.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明による画像シフト
素子は、電圧印加に応答して光の偏光状態を切り替える
ことができる少なくとも1つの液晶素子と、光の偏光状
態に応じて光軸位置をシフトさせることができる少なく
とも1つの複屈折素子と、前記液晶素子に対して複数レ
ベルの電圧を選択的に供給する電圧印加部とを備え、前
記複数レベルの電圧は、いずれもゼロでない値を有して
いる。
An image shift element according to the present invention comprises at least one liquid crystal element capable of switching the polarization state of light in response to application of a voltage, and an optical axis position according to the polarization state of light. At least one birefringent element that can be shifted; and a voltage application unit that selectively supplies a plurality of levels of voltages to the liquid crystal element, wherein each of the plurality of levels has a non-zero value. are doing.

【0017】ある好ましい実施形態において、前記液晶
素子は、前記複数レベルの電圧に含まれる第1の電圧が
印加されたとき、第1の偏光を出射し、前記複数レベル
の電圧に含まれる第2の電圧が印加されたとき、前記第
1の偏光に対して偏光面が実質的に90°回転した第2
の偏光を出射する。
In a preferred embodiment, the liquid crystal element emits a first polarized light when a first voltage included in the plurality of levels of voltage is applied, and outputs a second polarized light included in the plurality of levels of voltage. Is applied, the plane of polarization is substantially 90 ° rotated with respect to the first polarized light.
Out of the polarized light.

【0018】ある好ましい実施形態において、前記液晶
素子は、第1の面と第2の面との間に挟まれた液晶層を
有しており、前記液晶層は、前記第1の電圧が印加され
たとき、前記第1の面から入射してきた直線偏光の偏光
面を光軸に関して約90°回転させて出射する第1の状
態をとる一方、前記第2の電圧が印加されたとき、前記
直線偏光の偏光面を実質的に回転させずに出射する第2
の状態をとる。
In a preferred embodiment, the liquid crystal element has a liquid crystal layer sandwiched between a first surface and a second surface, and the liquid crystal layer is applied with the first voltage. When the second voltage is applied, the first state in which the plane of polarization of the linearly polarized light incident from the first surface is rotated by about 90 ° with respect to the optical axis and emitted is adopted. A second light beam that is emitted without substantially rotating the plane of polarization of linearly polarized light
Take the state of.

【0019】ある好ましい実施形態において、前記液晶
層は、前記第1の電圧が印加されたとき、前記第1の面
から入射してきた直線偏光の偏光面に平行な方向に電場
ベクトルが振動する偏光成分の出射光における割合を最
低にするように設計されている。
In a preferred embodiment, when the first voltage is applied, the liquid crystal layer has a polarization state in which an electric field vector oscillates in a direction parallel to a plane of polarization of linearly polarized light incident from the first plane. It is designed to minimize the proportion of the component in the emitted light.

【0020】ある好ましい実施形態において、前記第1
の電圧の絶対値は前記第2の電圧の絶対値よりも小さ
い。
In one preferred embodiment, the first
Is smaller than the absolute value of the second voltage.

【0021】ある好ましい実施形態において、前記第1
の電圧の絶対値は、前記複数レベルの電圧の絶対値の中
で最も小さい。
In one preferred embodiment, the first
Is the smallest of the absolute values of the voltages of the plurality of levels.

【0022】ある好ましい実施形態において、前記第1
の電圧は、前記液晶素子の温度に応じて制御されるオフ
セット値を有している。
In one preferred embodiment, the first
Has an offset value controlled according to the temperature of the liquid crystal element.

【0023】ある好ましい実施形態においては、前記液
晶素子の温度に応じて前記第1の電圧のオフセット値を
調節し、それによって、前記第1の偏光に含まれる直線
偏光成分の比率を高める電圧調節手段を更に備えてい
る。
In one preferred embodiment, an offset value of the first voltage is adjusted according to a temperature of the liquid crystal element, thereby increasing a ratio of a linearly polarized light component included in the first polarized light. Means are further provided.

【0024】本発明による画像シフト素子は、電圧印加
に応答して光の偏光状態を切り替えることができる少な
くとも1つの液晶素子と、光の偏光状態に応じて光軸位
置をシフトさせることができる少なくとも1つの複屈折
素子と、前記液晶素子に対して複数レベルの電圧を選択
的に供給する電圧印加部とを備え、前記複数レベルの電
圧のうち、少なくとも絶対値が最小レベルの電圧は、前
記液晶素子の温度に応じて変化する値を有している。
The image shift element according to the present invention has at least one liquid crystal element that can switch the polarization state of light in response to voltage application, and at least can shift the optical axis position according to the polarization state of light. A single birefringent element, and a voltage application unit for selectively supplying a plurality of levels of voltages to the liquid crystal element, wherein at least the absolute value of the plurality of levels of the voltage has a minimum level. It has a value that changes according to the temperature of the element.

【0025】ある好ましい実施形態においては、前記液
晶素子の温度に応じて前記電圧の値を調節することによ
り、前記液晶素子から出射する偏光に含まれる直線偏光
成分の比率を高める電圧調節手段を更に備えている。
In a preferred embodiment, a voltage adjusting means for adjusting a value of the voltage according to a temperature of the liquid crystal element to increase a ratio of a linearly polarized light component included in polarized light emitted from the liquid crystal element is further provided. Have.

【0026】ある好ましい実施形態において、前記第1
の電圧は前記液晶素子を透過する可視光の電圧透過率特
性に基づいて設定されているオフセット値を有してい
る。
In one preferred embodiment, the first
Has an offset value set based on the voltage transmittance characteristic of visible light transmitted through the liquid crystal element.

【0027】ある好ましい実施形態において、前記オフ
セット値は、前記液晶素子を透過する緑色光の電圧透過
率特性に基づいて設定されている。
In a preferred embodiment, the offset value is set based on a voltage transmittance characteristic of green light transmitted through the liquid crystal element.

【0028】ある好ましい実施形態において、前記液晶
素子および前記複屈折素子の個数はいずれも複数であ
り、前記光軸位置は、異なる3点以上の位置を移動する
ようにシフトさせられる。
In a preferred embodiment, the number of the liquid crystal element and the number of the birefringent elements are both plural, and the optical axis position is shifted so as to move at three or more different positions.

【0029】本発明による画像表示装置は、画像を表示
する画像表示部と、請求項1から10のいずれかに記載
の画像シフト素子とを備えた画像表示装置であって、前
記画像シフト素子を用いることにより、前記画像表示部
から出た光を前記画像表示部の表示に同期させながらシ
フトさせる。
An image display device according to the present invention is an image display device comprising: an image display unit for displaying an image; and the image shift element according to claim 1. By using the light, the light emitted from the image display unit is shifted while being synchronized with the display of the image display unit.

【0030】ある好ましい実施形態において、前記画像
表示部から出て前記画像シフト素子に入射する光は直線
偏光である。
In a preferred embodiment, light emitted from the image display section and incident on the image shift element is linearly polarized light.

【0031】ある好ましい実施形態において、前記画像
シフト素子に含まれる前記液晶素子および前記複屈折素
子の個数は、いずれも複数であり、前記画像は、ある面
内における異なる3点以上の位置を移動するようにシフ
トさせられる。
In one preferred embodiment, the number of the liquid crystal element and the number of the birefringent elements included in the image shift element are both plural, and the image moves at three or more different positions in a certain plane. To be shifted.

【0032】ある好ましい実施形態において、前記画像
のシフトより、前記画像を構成する画素が重畳されて観
察される。
In a preferred embodiment, pixels constituting the image are observed in a superimposed manner due to the shift of the image.

【0033】本発明による画像表示装置は、光源と、各
々が光を変調することができる複数の画素領域を有する
画像表示パネルと、前記光源からの光を波長域に応じ
て、前記複数の画素領域のうちの対応する画素領域に集
光させる光制御手段と、前記画像表示パネルで変調され
た光によって被投影面上に画像を形成する光学系とを備
えた投影型画像表示装置であって、前記画像を構成する
各フレーム画像のデータから複数のサブフレーム画像の
データを生成し、前記画像表示パネルによって前記複数
のサブフレーム画像を時分割で表示させる回路と、前記
画像表示パネルによって表示される前記複数のサブフレ
ーム画像のうち選択されたサブフレーム画像を前記被投
影面上でシフトさせる上記いずれかの画像シフト素子と
を備え、前記画像表示パネルの異なる画素領域で変調さ
れた異なる波長域に属する光で前記被投影面上の同一領
域を順次照射する。
An image display device according to the present invention comprises: a light source; an image display panel having a plurality of pixel regions each of which can modulate light; and a light source for converting the light from the light source into a plurality of pixels according to a wavelength range. A projection-type image display device, comprising: a light control unit that focuses light on a corresponding pixel region of a region; and an optical system that forms an image on a projection target surface by light modulated by the image display panel. A circuit for generating data of a plurality of sub-frame images from the data of each frame image constituting the image, displaying the plurality of sub-frame images in a time-division manner by the image display panel, and displaying the image by the image display panel. Any one of the image shift elements described above, which shifts a selected sub-frame image among the plurality of sub-frame images on the plane to be projected. Wherein a light belonging to different wavelength ranges that have been modulated in different pixel regions of the panel sequentially illuminating the same area on the projection surface.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、発明
による画像表示装置の実施形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an image display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】(実施形態1)まず、図3を参照する。図
3は本発明の画像表示装置の模式図である。
Embodiment 1 First, reference is made to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of the image display device of the present invention.

【0036】図示されている本実施形態の画像表示装置
は、バックライト1、液晶表示素子2、画像シフト素子
3、および観察光学系4を備えている。バックライト1
は透過型の液晶表示装置2を照明する光源であり、液晶
表示素子2は、駆動回路5から駆動信号および映像信号
を受け取り、映像信号に応じた内容を持つ画像を表示す
ることができる。観察光学系4は、液晶表示素子2で表
示された画像を光学的に拡大するための光学系である。
観察者は、画像シフト素子3および観察光学系4を介し
て、液晶表示装置2で表示された画像を観察することが
できる。
The illustrated image display apparatus of the present embodiment includes a backlight 1, a liquid crystal display element 2, an image shift element 3, and an observation optical system 4. Backlight 1
Is a light source for illuminating the transmissive liquid crystal display device 2. The liquid crystal display element 2 can receive a drive signal and a video signal from the drive circuit 5 and display an image having contents corresponding to the video signal. The observation optical system 4 is an optical system for optically enlarging an image displayed on the liquid crystal display element 2.
An observer can observe an image displayed on the liquid crystal display device 2 via the image shift element 3 and the observation optical system 4.

【0037】本実施形態では、バックライトが必要な透
過型液晶表示素子を用いているが、画像を表示できる素
子であれば、反射型の液晶表示素子だけでなく、有機E
L素子やプラズマスディスプレスパネル(PDP)など
の自発光型の表示素子を用いることもできる。
In the present embodiment, a transmissive liquid crystal display element requiring a backlight is used. However, as long as it can display an image, not only a reflective liquid crystal display element but also an organic EL element can be used.
A self-luminous display element such as an L element or a plasma display panel (PDP) can also be used.

【0038】画像シフト素子3の動作は、画像シフト素
子用の駆動回路6によって制御される。この駆動回路6
は、液晶表示素子2の映像表示に同期した駆動信号を画
像シフト素子3に供給する。駆動回路6は画像シフト素
子3に含まれる液晶素子に対して複数レベルの電圧を印
加するための電圧印加部を有している。
The operation of the image shift element 3 is controlled by a drive circuit 6 for the image shift element. This drive circuit 6
Supplies a drive signal synchronized with the image display of the liquid crystal display element 2 to the image shift element 3. The drive circuit 6 has a voltage application unit for applying a plurality of levels of voltages to the liquid crystal element included in the image shift element 3.

【0039】上記構成素子のうち、バックライト1、液
晶表示素子2、観察光学系4、および駆動回路5は、従
来の画像表示装置で用いられてきた素子や回路と同様の
構成を有しており、本実施形態に係る表示装置の特徴点
は、画像シフト素子3の構成および動作にある。以下、
図4(a)〜(d)を参照しながら、画像シフト素子3
を詳細に説明する。
Of the above constituent elements, the backlight 1, the liquid crystal display element 2, the observation optical system 4, and the drive circuit 5 have the same configuration as the elements and circuits used in the conventional image display device. The feature of the display device according to the present embodiment lies in the configuration and operation of the image shift element 3. Less than,
Referring to FIGS. 4A to 4D, the image shift element 3
Will be described in detail.

【0040】図示されている画像シフト素子3は、2枚
の液晶素子7と3枚の複屈折素子8を用いて作製されて
いる。2枚の液晶素子7は、それぞれ、液晶層と、液晶
層の光入射面および光出射面を挟み込む一対の透明電極
とを備えている。本実施形態における各液晶素子7は、
入射光の偏光面を約90°回転させる状態(第1の状
態)と、入射光の偏光面を実質的に回転させずにそのま
ま出射する状態(第2の状態)との間でスイッチング
し、印加電圧の大きさに応じて、いずれかの状態を選択
的にとり得る。本実施形態における液晶素子7は、例え
ばTN液晶を用いて作製される。液晶素子7に用いるこ
とのできる液晶の種類は、TN液晶に限定されず、偏光
方向を制御できる液晶であれば、如何なる型のものであ
ってもよい。例えば、強誘電液晶、垂直配向モード液
晶、あるいは、OCBモード液晶などを用いることがで
きる。
The illustrated image shift element 3 is manufactured using two liquid crystal elements 7 and three birefringent elements 8. Each of the two liquid crystal elements 7 includes a liquid crystal layer and a pair of transparent electrodes sandwiching a light incident surface and a light exit surface of the liquid crystal layer. Each liquid crystal element 7 in the present embodiment is:
Switching between a state in which the polarization plane of the incident light is rotated by about 90 ° (first state) and a state in which the polarization plane of the incident light is emitted as it is without substantially rotating (second state); Either state can be selectively taken according to the magnitude of the applied voltage. The liquid crystal element 7 in the present embodiment is manufactured using, for example, a TN liquid crystal. The type of liquid crystal that can be used for the liquid crystal element 7 is not limited to the TN liquid crystal, and may be any type of liquid crystal that can control the polarization direction. For example, a ferroelectric liquid crystal, a vertical alignment mode liquid crystal, an OCB mode liquid crystal, or the like can be used.

【0041】複屈折素子8は、一軸結晶材料(例えば水
晶)から作製される。複屈折素子8に用いられる材料
も、水晶に限定されず、一軸結晶であれば、如何なるも
のであってもよい。例えば、ニオブ酸リチウム、方解
石、雲母、ルチル(TiO2)、チリ硝石(NaNO3
などの材料を用いることができる。ただし、HMDのよ
うに、表示装置の総重量を小さくする必要がある場合、
屈折率異方性(△n)が相対的に大きなニオブ酸リチウ
ムやルチルを用いることが好ましい。△nが大きい材料
であれば、必要な画像シフト量を得るために必要な複屈
折素子8の厚さを薄くできるため、小型化および軽量化
に適している。
The birefringent element 8 is made of a uniaxial crystal material (for example, quartz). The material used for the birefringent element 8 is not limited to quartz, but may be any material as long as it is a uniaxial crystal. For example, lithium niobate, calcite, mica, rutile (TiO 2 ), chile saltpeter (NaNO 3 )
Such a material can be used. However, when it is necessary to reduce the total weight of the display device as in the case of the HMD,
It is preferable to use lithium niobate or rutile having a relatively large refractive index anisotropy (△ n). If the material has a large Δn, the thickness of the birefringent element 8 required to obtain a required image shift amount can be reduced, and thus it is suitable for miniaturization and weight reduction.

【0042】上述のように、液晶素子7に印加する電圧
を調節することにより、液晶表示素子2から出た直線偏
光の偏光方向を90°回転させることができる。複屈折
素子8は、複屈折素子8の光入射面から傾斜した光学軸
を有している。複屈折素子8は、入射光の進行方向およ
び光学軸を含む平面(以下、「主断面」と称する。)内
において、入射光線を常光と異常光に分離することがで
きる。従って、複屈折素子へ入射する光の偏光方向が
「主断面」に対して垂直であれば、入射光は複屈折素子
8にとって常光となるため、主断面内をまっすぐに伝搬
する。一方、複屈折素子8へ入射する光の偏光方向が主
断面に対して平行であれば、入射光は複屈折素子8にと
って異常光となるため、主断面内を屈折する。
As described above, by adjusting the voltage applied to the liquid crystal element 7, the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the liquid crystal display element 2 can be rotated by 90 °. The birefringent element 8 has an optical axis inclined from the light incident surface of the birefringent element 8. The birefringent element 8 can separate an incident light into an ordinary light and an extraordinary light in a plane including a traveling direction and an optical axis of the incident light (hereinafter, referred to as a “principal section”). Therefore, if the polarization direction of the light incident on the birefringent element is perpendicular to the “principal section”, the incident light becomes ordinary light for the birefringent element 8 and propagates straight through the principal section. On the other hand, if the polarization direction of the light incident on the birefringent element 8 is parallel to the main section, the incident light becomes extraordinary light for the birefringent element 8 and is refracted in the main section.

【0043】以上のことから、液晶素子7に印加する電
圧レベルを変えることにより、入射光の偏光方向を複屈
折素子8の主断面に対して垂直または水平な方向にスイ
ッチングすれば、複屈折素子8の主断面内において、入
射光線をシフトさせることができる。そして、その結
果、表示素子2に表示された画像を入射光軸に垂直な方
向へシフトさせることができる。
As described above, by changing the voltage level applied to the liquid crystal element 7 to switch the polarization direction of the incident light in a direction perpendicular or horizontal to the main section of the birefringent element 8, the birefringent element 8 can shift the incident light beam. As a result, the image displayed on the display element 2 can be shifted in a direction perpendicular to the incident optical axis.

【0044】図4(a)では、2枚の液晶素子7を、い
ずれも「OFF」状態にすることより、仮想平面上の位
置Aに光線を導いている。図4(b)では、2枚の液晶
素子7を、それぞれ、「ON」状態および「ON」状態
にすることより、上記仮想平面上の位置Bに光線を導い
ている。図4(c)では、2枚の液晶素子7を、それぞ
れ、「ON」状態および「OFF」状態にすることよ
り、仮想平面上の位置Cに光線を導いている。図4
(d)では、2枚の液晶素子7を、いずれも「OFF」
状態にすることより、仮想平面上の位置Dに光線を導い
ている。
In FIG. 4A, the light is guided to the position A on the virtual plane by turning off both the two liquid crystal elements 7. In FIG. 4B, by setting the two liquid crystal elements 7 to the “ON” state and the “ON” state, light rays are guided to the position B on the virtual plane. In FIG. 4C, the two liquid crystal elements 7 are turned on and off, respectively, to guide light to a position C on the virtual plane. FIG.
In (d), the two liquid crystal elements 7 are both set to “OFF”.
By setting the state, the light ray is guided to the position D on the virtual plane.

【0045】以上のように、2つの液晶素子7に印加す
る電圧を制御することにより、表示素子2上の画像をA
→B→C→D→A→・・・とシフトさせることができ
る。このような画像のシフトは、表示素子2で表示され
る画像の切り替えのタイミングと同期して実行される。
As described above, by controlling the voltage applied to the two liquid crystal elements 7, the image on the display
→ B → C → D → A →... Such an image shift is executed in synchronization with the timing of switching the image displayed on the display element 2.

【0046】図5(a)は、上記画像シフト素子による
シフト動作を行わない場合の画素配列を示し、図5
(b)は、画像シフト素子によるシフト動作を行った場
合の画素配列を示している。画像シフト素子を用いるこ
とにより、液晶表示素子2の画素数が実効的に4倍に増
加していることがわかる。
FIG. 5A shows a pixel arrangement when the shift operation by the image shift element is not performed.
(B) shows a pixel array when a shift operation is performed by the image shift element. It can be seen that the number of pixels of the liquid crystal display element 2 is effectively quadrupled by using the image shift element.

【0047】なお、本明細書では、偏光面制御用の電圧
が液晶素子7に印加され、液晶素子7から出射した光の
偏光面が電圧無印加の場合に比べて約90°回転すると
き、「液晶素子はON状態にある」と称することとす
る。そして、液晶素子を「ON状態」にするために必要
な電圧の大きさ(絶対値)よりも充分に小さい電圧を液
晶素子7の液晶に印加し、その結果、液晶素子7が「O
N状態」にあるときに得られる出射光の偏光面に対して
略直交する偏光面を持つ光が液晶素子7から出射される
とき、「液晶素子はOFF状態にある」と称することに
する。
In this specification, when a voltage for controlling the polarization plane is applied to the liquid crystal element 7 and the polarization plane of the light emitted from the liquid crystal element 7 rotates about 90 ° as compared with the case where no voltage is applied, It is referred to as "the liquid crystal element is in the ON state". Then, a voltage sufficiently smaller than the magnitude (absolute value) of the voltage required to turn the liquid crystal element into the “ON state” is applied to the liquid crystal of the liquid crystal element 7, and as a result, the liquid crystal element
When the liquid crystal element 7 emits light having a polarization plane substantially orthogonal to the polarization plane of the emitted light obtained in the “N state”, the liquid crystal element is in an “OFF state”.

【0048】従来、液晶素子を「OFF状態」にするに
は、液晶素子の液晶層に印加する電圧の大きさをゼロに
していた。これに対して、本発明では、画像シフト素子
内の液晶素子7を「OFF状態」にするとき、ゼロでな
い値(例えば2.5ボルト)を有する電圧(オフセット
電圧)を印加する点に特徴を有している。
Conventionally, in order to turn off the liquid crystal element, the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal element has been reduced to zero. On the other hand, the present invention is characterized in that when the liquid crystal element 7 in the image shift element is turned off, a voltage (offset voltage) having a non-zero value (for example, 2.5 volts) is applied. Have.

【0049】前述したように、本実施形態では、画像シ
フト素子内の各液晶素子7に印加する電圧の大きさを相
対的に高いレベルと相対的に低いレベルとの間でスイッ
チングし、それによって、ある仮想平面上で1つの画素
をA→B→C→Dの4つの異なる位置に順次シフトさせ
る。そして、入射光の偏光面を90°回転させるときの
印加電圧を、液晶層の電圧透過率特性に基づいて最適化
しているため、TN液晶の残留旋光分散などに起因する
問題を解決することができる。以下、液晶に印加する電
圧の最適化について説明する。
As described above, in the present embodiment, the magnitude of the voltage applied to each of the liquid crystal elements 7 in the image shift element is switched between a relatively high level and a relatively low level. , One pixel is sequentially shifted to four different positions of A → B → C → D on a certain virtual plane. Since the applied voltage for rotating the polarization plane of the incident light by 90 ° is optimized based on the voltage transmittance characteristics of the liquid crystal layer, it is possible to solve the problem caused by the residual optical rotation dispersion of the TN liquid crystal. it can. Hereinafter, optimization of the voltage applied to the liquid crystal will be described.

【0050】従来の画像シフト素子に用いられてきた液
晶素子と同様、本実施形態で用いる液晶素子7も、波長
550nmの光(緑色光)に対して、図2に示すような
電圧透過率特性を示している。このため、印加電圧の大
きさをゼロとしたとき、図2中の値αだけ、本来必要な
直線偏光と90°偏光方向が異なる光が、複屈折素子に
入射する。このとき、例えば2枚の液晶素子がすべてO
FF状態であるとすると(図4(a))、表示素子2の
画素は、位置Aだけでなく、位置Bにも現われることに
なり、解像度が著しく低下する。
Like the liquid crystal element used in the conventional image shift element, the liquid crystal element 7 used in the present embodiment also has a voltage transmittance characteristic as shown in FIG. 2 for light of 550 nm (green light). Is shown. For this reason, when the magnitude of the applied voltage is set to zero, light whose polarization direction differs from the originally required linearly polarized light by 90 ° by the value α in FIG. 2 is incident on the birefringent element. At this time, for example, all the two liquid crystal elements are O
In the FF state (FIG. 4A), the pixels of the display element 2 appear not only at the position A but also at the position B, and the resolution is significantly reduced.

【0051】しかしながら、本実施形態では、OFF状
態でも、2〜3ボルトのオフセット電圧Eを液晶素子7
に印加することにより、値αに相当する成分の光を低減
している。その結果、位置Bに現われる画素の像をほぼ
消すことができ、解像度の低下を防止できる。
However, in this embodiment, the offset voltage E of 2-3 volts is applied to the liquid crystal element 7 even in the OFF state.
, The light of the component corresponding to the value α is reduced. As a result, the image of the pixel appearing at the position B can be almost eliminated, and a decrease in resolution can be prevented.

【0052】本実施形態では、表示画素を4つの位置に
順次シフトさせるが、本発明による画像シフト素子のシ
フト方向及びシフト位置数は、これに限定されるもので
はない。また、本実施形態の表示装置は、HMDとして
好適に用いられ得るものであるが、本発明はこれに限定
されない。本発明は、投影型画像表示装置に適用するこ
とも可能である。この場合、拡散光を出すバックライト
1に代えて、指向性を有する照明光源を用い、観察光学
系に代えて投射レンズを用いればよい。
In this embodiment, the display pixels are sequentially shifted to four positions. However, the shift direction and the number of shift positions of the image shift element according to the present invention are not limited to these. Further, the display device of the present embodiment can be suitably used as an HMD, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a projection type image display device. In this case, a directional illumination light source may be used instead of the backlight 1 that emits diffused light, and a projection lens may be used instead of the observation optical system.

【0053】なお、工場出荷後、オフセット電圧の大き
さを調節し得る機能を電圧印加部に与えておいても良
い。
After shipment from the factory, a function of adjusting the magnitude of the offset voltage may be given to the voltage applying unit.

【0054】(実施形態2)次に、図6を参照しなが
ら、本実施形態による画像表示装置の他の実施形態を説
明する。
(Embodiment 2) Next, another embodiment of the image display apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0055】本実施形態に係る画像表示装置では、光源
501から出た光(少なくともRGB成分を含む光)が
放物面鏡502によって反射され、略平行光にされた
後、フライアイレンズ503に入射する。フライアイレ
ンズ503は、液晶パネル504を均一に照明するため
に用いられる。フライアイレンズ503の出射側には、
液晶パネル504に入射する照明光の平行度を規制する
アパーチャー505が設置されている。アパーチャー5
05は、矩形の開口部を有しており、その形状は画素形
状に合わせて設計される。アパーチャー505を通過し
た光は、レンズ506を通過した後、ダイクロイックミ
ラー507R、507G、507BでRGBの光に分離
される。液晶パネル504は、レンズ506およびレン
ズ508によって略平行化した光に照射されるが、ダイ
クロイックミラーによって分離されたRGB光のそれぞ
れは液晶パネル504に異なる角度で入射する。なお、
本実施形態では、液晶パネル504として、0.9型パ
ネル(768×1024ドット)を用いる。
In the image display device according to the present embodiment, the light (light including at least RGB components) emitted from the light source 501 is reflected by the parabolic mirror 502 to be substantially parallel light, and then the fly-eye lens 503 Incident. The fly-eye lens 503 is used to uniformly illuminate the liquid crystal panel 504. On the exit side of the fly-eye lens 503,
An aperture 505 for controlling the parallelism of the illumination light incident on the liquid crystal panel 504 is provided. Aperture 5
05 has a rectangular opening, the shape of which is designed according to the pixel shape. After passing through the aperture 505, the light passes through the lens 506, and is separated into RGB light by dichroic mirrors 507R, 507G, and 507B. The liquid crystal panel 504 is irradiated with light that has been made substantially parallel by the lenses 506 and 508, and each of the RGB lights separated by the dichroic mirror enters the liquid crystal panel 504 at a different angle. In addition,
In this embodiment, a 0.9-inch panel (768 × 1024 dots) is used as the liquid crystal panel 504.

【0056】図7は、RGB光が液晶パネル508に入
射する様子を示す断面図である。図7に示されるよう
に、液晶パネル504の光入射側には、3つの画素(R
用画素、G用画素、およびB用画素)に1つの割合でマ
イクロレンズ509のアレイが配置されている。各マイ
クロレンズ509は、異なる角度で入射してきたRGB
光を、対応する画素に入射させる。各画素は独立して駆
動されるため、RGB光は、それぞれ、独立して変調さ
れる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing how RGB light enters the liquid crystal panel 508. As shown in FIG. 7, on the light incident side of the liquid crystal panel 504, three pixels (R
Pixel, G pixel, and B pixel), an array of microlenses 509 is arranged at one ratio. Each microlens 509 has a different angle of RGB
Light is incident on a corresponding pixel. Since each pixel is driven independently, the RGB light is independently modulated.

【0057】再び、図6を参照する。液晶パネル504
透過することによって変調された光は、画像シフト素子
510を通って投射レンズ511に入射する。投影レン
ズ511を経た光は、スクリーン上に画像を形成する。
スクリーンの画像は、画像シフト素子によって周期的に
シフトする。
Referring again to FIG. LCD panel 504
The light modulated by transmission passes through the image shift element 510 and enters the projection lens 511. The light passing through the projection lens 511 forms an image on a screen.
The screen image is periodically shifted by the image shift element.

【0058】次に、図8を参照しながら、本実施形態の
画像シフト素子510を詳細に説明する。画像シフト素
子510は、図8に示すように、2枚の液晶素子10と
2枚の複屈折素子11とが交互に直列配置された構成を
有しており、光軸と交差する面(「主断面」)内におけ
る異なる3つの位置(A、B、C)に画像をシフトさせ
ることができる。液晶素子10と複屈折素子11のそれ
ぞれ組み合わせは。図1に示す構成と同様の構成を有し
ている。
Next, the image shift element 510 of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the image shift element 510 has a configuration in which two liquid crystal elements 10 and two birefringent elements 11 are alternately arranged in series, and has a plane intersecting the optical axis (“ The image can be shifted to three different positions (A, B, C) within the "main section"). What is the combination of the liquid crystal element 10 and the birefringent element 11 respectively? It has a configuration similar to the configuration shown in FIG.

【0059】図9は、図8に示す画像シフト素子510
によってシフトしたサブフレーム画像が上下する様子を
模式的に示している。画像シフト素子510の働きによ
り、画像を構成するサブフレーム画像が上下方向(又は
左右方向)に1画素ピッチずつ順次シフトする結果、ス
クリーン上における同一画素領域を照射する光の帯域が
例えばB→G→R→B→G→R・・・と変化することに
なる。このような構成を採用することにより、単板式で
あっても、3枚の液晶表示パネルを用いる3板式の投射
型画像表示装置と同等レベルの解像度を実現することが
できる。
FIG. 9 shows the image shift element 510 shown in FIG.
2 schematically shows how the sub-frame image shifted up and down moves up and down. By the function of the image shift element 510, the sub-frame image forming the image is sequentially shifted in the vertical direction (or the horizontal direction) by one pixel pitch, and as a result, the band of light illuminating the same pixel area on the screen is, for example, B → G → R → B → G → R... By adopting such a configuration, it is possible to achieve a resolution equivalent to that of a three-panel projection image display apparatus using three liquid crystal display panels, even if it is a single-panel type.

【0060】画像シフト素子510を構成する液晶素子
は、第1の実施形態にかかる表示装置と同様の同じ特性
をもつTN液晶を用いて構成されている。本実施形態で
も、液晶素子にオフセット電圧を印加しているが、本実
施形態では、このオフセット電圧を液晶素子の温度に応
じて調節している。投射型表示装置の場合、出力の高い
ランプから高照度の光が液晶素子に入射するため、液晶
素子の温度が上昇しやすく、例えば60℃以上に上昇す
る場合がある。液晶の電圧透過率特性は温度によって変
化するため、オフセット電圧の大きさも液晶素子の温度
に応じて調節することが好ましい。本実施形態で用いる
画像シフト素子内の液晶素子は、図10に示すような温
度特性を有している。このため、本実施形態では、温度
センサなどにより、液晶素子10の温度を検知する。液
晶素子10の温度が25℃→40℃→60℃と変化する
と、その検知温度に応じてオフセット電圧の大きさをE
→F→Gと自動的に変化させている(図10参照)。こ
れにより、液晶の温度依存性による悪影響を排除し、広
い温度範囲で高解像度を達成することができる。具体的
には、不図示の温度補償回路を設け、温度センサの出力
を常にまたは定期的に温度補償回路に与える。温度補償
回路は、温度センサの出力に基づいて、予め記憶してい
た計算式やテーブルに基づいて、画像シフト素子用の駆
動回路に制御信号を送出する。画像シフト素子用の駆動
回路は、制御信号に基づいて、液晶素子に印加するオフ
セット電圧の値を調節する。このオフセット電圧の値
は、液晶素子の温度に応じて変化するため、ある条件の
もとで、ゼロの大きさを持つ場合もあり得る。この場合
の印加電圧も、本明細書では「オフセット電圧」と呼ぶ
こととする。
The liquid crystal element constituting the image shift element 510 is formed using a TN liquid crystal having the same characteristics as those of the display device according to the first embodiment. Also in the present embodiment, an offset voltage is applied to the liquid crystal element. In the present embodiment, the offset voltage is adjusted according to the temperature of the liquid crystal element. In the case of a projection display device, since high-intensity light from a high-output lamp is incident on the liquid crystal element, the temperature of the liquid crystal element tends to increase, for example, to 60 ° C. or higher. Since the voltage transmittance characteristic of the liquid crystal changes depending on the temperature, it is preferable that the magnitude of the offset voltage is also adjusted according to the temperature of the liquid crystal element. The liquid crystal element in the image shift element used in the present embodiment has a temperature characteristic as shown in FIG. For this reason, in the present embodiment, the temperature of the liquid crystal element 10 is detected by a temperature sensor or the like. When the temperature of the liquid crystal element 10 changes from 25 ° C. → 40 ° C. → 60 ° C., the magnitude of the offset voltage is set to E according to the detected temperature.
→ F → G is automatically changed (see FIG. 10). As a result, it is possible to eliminate the adverse effect due to the temperature dependence of the liquid crystal and achieve high resolution in a wide temperature range. Specifically, a temperature compensation circuit (not shown) is provided, and the output of the temperature sensor is always or periodically provided to the temperature compensation circuit. The temperature compensation circuit sends a control signal to the drive circuit for the image shift element based on the output of the temperature sensor and based on a previously stored calculation formula or table. The drive circuit for the image shift element adjusts the value of the offset voltage applied to the liquid crystal element based on the control signal. Since the value of the offset voltage changes according to the temperature of the liquid crystal element, it may have a magnitude of zero under certain conditions. The applied voltage in this case is also referred to as “offset voltage” in this specification.

【0061】なお、本実施形態の画像表示装置は、スク
リーンに表示画像を投影する投影型表示装置であるが、
観察光学系を用いることにより、HMDに適用すること
も可能である。
The image display device of the present embodiment is a projection display device for projecting a display image on a screen.
By using an observation optical system, it is also possible to apply to an HMD.

【0062】上記いずれの実施形態でも、G光(緑色
光)に関する値αが最も小さくなるようにオフセット電
圧を設定している。しかし、液晶の電圧透過率特性は、
入射光の波長域によっても異なる。図11は、図10の
グラフと同様にして求めた電圧透過率特性の波長依存性
を示している。図11からわかるように、波長域によっ
て、値αを極小化する電圧の大きさが異なる。
In any of the above embodiments, the offset voltage is set so that the value α for the G light (green light) is minimized. However, the voltage transmittance characteristic of liquid crystal is
It depends on the wavelength range of the incident light. FIG. 11 shows the wavelength dependence of the voltage transmittance characteristic obtained in the same manner as the graph of FIG. As can be seen from FIG. 11, the magnitude of the voltage for minimizing the value α differs depending on the wavelength range.

【0063】上記実施形態でG光に関する値αが最も小
さくなるようにオフセット電圧を決定している理由は、
人間の視覚感度がG光に対して最も高いからである。こ
のため、通常は、オフセット電圧をG光に関する電圧透
過率特性に基づいて設定することが好ましい。しかし、
R光(赤色光)やB光(青色光)に関する値αが最も小
さくなるようにオフセット電圧を設定してもよいし、ま
た、RGB間で値αの差異が最も小さなくなるようにオ
フセット電圧を設定しても良い。
The reason why the offset voltage is determined so that the value α for the G light becomes minimum in the above embodiment is as follows.
This is because human visual sensitivity is highest for G light. For this reason, it is usually preferable to set the offset voltage based on the voltage transmittance characteristic of the G light. But,
The offset voltage may be set so that the value α for the R light (red light) or the B light (blue light) is minimized, or the offset voltage is set so that the difference in the value α between RGB is minimized. May be set.

【0064】なお、本実施形態では、光源501とし
て、出力120W、アーク長1.4mmのフィリップス
社製UHPランプを用いているが、光源としては、この
他に、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライ
ドランプなどを用いることができる。
In this embodiment, a Philips UHP lamp having an output of 120 W and an arc length of 1.4 mm is used as the light source 501. Other light sources include a halogen lamp, a xenon lamp, and a metal halide lamp. Etc. can be used.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明による画像シフト素子によれば、
液晶素子の残留旋光分散などに起因する画像の不適切な
シフトを抑制することができる。このような画像シフト
素子を用いることにより、高解像度の画像を表示する画
像表示装置が提供される。
According to the image shift element of the present invention,
Inappropriate shift of an image due to residual optical rotation dispersion of a liquid crystal element can be suppressed. By using such an image shift element, an image display device that displays a high-resolution image is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】液晶素子と複屈折素子を組み合わせた画像シフ
ト素子の基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an image shift element in which a liquid crystal element and a birefringent element are combined.

【図2】一対の偏光板を平行ニコル配置し、偏光板間に
液晶素子を配置した場合における液晶印加電圧−透過率
特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a liquid crystal applied voltage-transmittance characteristic in a case where a pair of polarizing plates are arranged in parallel Nicols and a liquid crystal element is arranged between the polarizing plates.

【図3】本発明による画像表示装置の第1の実施形態を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first embodiment of the image display device according to the present invention.

【図4】第1の実施形態で用いる画像シフト素子の動作
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of the image shift element used in the first embodiment.

【図5】図4の画像シフト素子による画像の高解像度化
を示す図であり、(a)は画像シフト素子が動作してい
ないときの画像を示し、(b)は、画像シフト素子が動
作しているときの画像を示している。
5A and 5B are diagrams showing an increase in resolution of an image by the image shift element in FIG. 4, wherein FIG. 5A shows an image when the image shift element is not operating, and FIG. FIG.

【図6】本発明による画像表示装置の第2の実施形態を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the image display device according to the present invention.

【図7】第2の実施形態で用いる液晶表示パネルを示す
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a liquid crystal display panel used in a second embodiment.

【図8】第2の実施形態で用いる画像シフト素子を示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an image shift element used in the second embodiment.

【図9】画像のシフトを模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing a shift of an image.

【図10】図2の電圧透過率特性が液晶温度に依存して
変化することを示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing that the voltage transmittance characteristics of FIG. 2 change depending on the liquid crystal temperature.

【図11】図2の電圧透過率特性が光の波長に依存して
変化することを示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing that the voltage transmittance characteristics of FIG. 2 change depending on the wavelength of light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バックライト 2 液晶表示パネル 3 画像シフト素子 4 観察光学系 5 液晶素子パネル用駆動回路 6 画像シフト素子用駆動回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 backlight 2 liquid crystal display panel 3 image shift element 4 observation optical system 5 liquid crystal element panel drive circuit 6 image shift element drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── 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) H04N 9/30 H04N 9/30 (72)発明者 柴谷 岳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA10 EA12 EA18 EA37 EA47 HA08 HA13 HA14 HA24 HA28 JA05 MA03 2H093 NC01 NC14 NC63 ND42 ND54 NE06 NF05 NG02 2H099 AA11 BA09 CA00 CA05 5C058 AA08 AB03 BA01 BA35 DA15 5C060 AA07 BA04 BB13 BC07 BD02 BE05 BE10 DA05 DB03 DB13 DB15 HC16 JA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 9/30 H04N 9/30 (72) Inventor Takeshi Shibatani 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka 2H088 EA10 EA12 EA18 EA37 EA47 HA08 HA13 HA14 HA24 HA28 JA05 MA03 2H093 NC01 NC14 NC63 ND42 ND54 NE06 NF05 NG02 2H099 AA11 BA09 CA00 CA05 5C058 AA08 AB03 BA01 BA35 DA07 DA05 DB03 DB13 DB15 HC16 JA20

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧印加に応答して光の偏光状態を切り
替えることができる少なくとも1つの液晶素子と、 光の偏光状態に応じて光軸位置をシフトさせることがで
きる少なくとも1つの複屈折素子と、 前記液晶素子に対して複数レベルの電圧を選択的に供給
する電圧印加部と、を備え、 前記複数レベルの電圧は、いずれもゼロでない値を有し
ている、画像シフト素子。
At least one liquid crystal element capable of switching a polarization state of light in response to voltage application, and at least one birefringent element capable of shifting an optical axis position according to a polarization state of light. An image shift element, comprising: a voltage applying unit that selectively supplies a plurality of levels of voltages to the liquid crystal element, wherein each of the plurality of levels has a non-zero value.
【請求項2】 前記液晶素子は、前記複数レベルの電圧
に含まれる第1の電圧が印加されたとき、第1の偏光を
出射し、前記複数レベルの電圧に含まれる第2の電圧が
印加されたとき、前記第1の偏光に対して偏光面が実質
的に90°回転した第2の偏光を出射する、請求項1に
記載の画像シフト素子。
2. The liquid crystal element emits a first polarized light when a first voltage included in the plurality of levels of voltage is applied, and applies a second voltage included in the plurality of levels of voltage. The image shift element according to claim 1, wherein, when the light is emitted, a second polarized light having a plane of polarization substantially rotated by 90 ° with respect to the first polarized light is emitted.
【請求項3】 前記液晶素子は、第1の面と第2の面と
の間に挟まれた液晶層を有しており、 前記液晶層は、前記第1の電圧が印加されたとき、前記
第1の面から入射してきた直線偏光の偏光面を光軸に関
して約90°回転させて出射する第1の状態をとる一
方、前記第2の電圧が印加されたとき、前記直線偏光の
偏光面を実質的に回転させずに出射する第2の状態をと
る請求項2に記載の画像シフト素子。
3. The liquid crystal element has a liquid crystal layer sandwiched between a first surface and a second surface, wherein the liquid crystal layer has a structure that, when the first voltage is applied, In the first state, the plane of polarization of the linearly polarized light incident from the first surface is rotated by about 90 ° with respect to the optical axis and emitted, and when the second voltage is applied, the polarization of the linearly polarized light is changed. The image shift element according to claim 2, wherein the image shift element is in a second state of emitting light without substantially rotating the surface.
【請求項4】 前記液晶層は、前記第1の電圧が印加さ
れたとき、前記第1の面から入射してきた直線偏光の偏
光面に平行な方向に電場ベクトルが振動する偏光成分の
出射光における割合を最低にするように設計されてい
る、請求項3に記載の画像シフト素子。
4. The emitted light of a polarization component in which an electric field vector oscillates in a direction parallel to a plane of polarization of linearly polarized light incident from the first plane when the first voltage is applied to the liquid crystal layer. 4. The image shift element according to claim 3, wherein the image shift element is designed to minimize the ratio in the above.
【請求項5】 前記第1の電圧の絶対値は前記第2の電
圧の絶対値よりも小さい、請求項2から4のいずれかに
記載の画像シフト素子。
5. The image shift element according to claim 2, wherein an absolute value of said first voltage is smaller than an absolute value of said second voltage.
【請求項6】 前記第1の電圧の絶対値は、前記複数レ
ベルの電圧の絶対値の中で最も小さい請求項5に記載の
画像シフト素子。
6. The image shift element according to claim 5, wherein the absolute value of the first voltage is the smallest among the absolute values of the voltages of the plurality of levels.
【請求項7】 前記第1の電圧は、前記液晶素子の温度
に応じて制御されるオフセット値を有している、請求項
2から6のいずれかに記載の画像シフト素子。
7. The image shift element according to claim 2, wherein the first voltage has an offset value controlled according to a temperature of the liquid crystal element.
【請求項8】 前記液晶素子の温度に応じて前記第1の
電圧のオフセット値を調節し、それによって、前記第1
の偏光に含まれる直線偏光成分の比率を高める電圧調節
手段を更に備えている請求項7に記載の画像シフト素
子。
8. An offset value of the first voltage is adjusted according to a temperature of the liquid crystal element, thereby adjusting the first voltage.
The image shift element according to claim 7, further comprising a voltage adjusting means for increasing a ratio of a linearly polarized light component included in the polarized light.
【請求項9】 電圧印加に応答して光の偏光状態を切り
替えることができる少なくとも1つの液晶素子と、 光の偏光状態に応じて光軸位置をシフトさせることがで
きる少なくとも1つの複屈折素子と、 前記液晶素子に対して複数レベルの電圧を選択的に供給
する電圧印加部と、を備え、 前記複数レベルの電圧のうち、少なくとも絶対値が最小
レベルの電圧は、前記液晶素子の温度に応じて変化する
値を有している画像シフト素子。
9. At least one liquid crystal element capable of switching a polarization state of light in response to voltage application, and at least one birefringent element capable of shifting an optical axis position according to a polarization state of light. A voltage application unit for selectively supplying a plurality of levels of voltages to the liquid crystal element, wherein at least the absolute value of the plurality of levels of the voltage has a minimum level according to the temperature of the liquid crystal element Image shift element having a value that varies with time.
【請求項10】 前記液晶素子の温度に応じて前記電圧
の値を調節することにより、前記液晶素子から出射する
偏光に含まれる直線偏光成分の比率を高める電圧調節手
段を更に備えている請求項9に記載の画像シフト素子。
10. A voltage adjusting means for adjusting a value of the voltage according to a temperature of the liquid crystal element to increase a ratio of a linearly polarized light component included in polarized light emitted from the liquid crystal element. 10. The image shift element according to 9.
【請求項11】 前記第1の電圧は、前記液晶素子を透
過する可視光の電圧透過率特性に基づいて設定されてい
るオフセット値を有している、請求項2から10のいず
れかに記載の画像シフト素子。
11. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the first voltage has an offset value set based on a voltage transmittance characteristic of visible light transmitted through the liquid crystal element. Image shift element.
【請求項12】 前記オフセット値は、前記液晶素子を
透過する緑色光の電圧透過率特性に基づいて設定されて
いる、請求項11に記載の画像シフト素子。
12. The image shift element according to claim 11, wherein the offset value is set based on a voltage transmittance characteristic of green light transmitted through the liquid crystal element.
【請求項13】 前記液晶素子および前記複屈折素子の
個数はいずれも複数であり、 前記光軸位置は、異なる3点以上の位置を移動するよう
にシフトさせられる、請求項1から12のいずれかに記
載の画像シフト素子。
13. The liquid crystal device and the birefringent device each having a plurality of numbers, and the optical axis position is shifted so as to move at three or more different positions. An image shift element according to any one of the above.
【請求項14】 画像を表示する画像表示部と、 請求項1から13のいずれかに記載の画像シフト素子
と、を備えた画像表示装置であって、 前記画像シフト素子を用いることにより、前記画像表示
部から出た光を前記画像表示部の表示に同期させながら
シフトさせる、画像表示装置。
14. An image display device comprising: an image display unit for displaying an image; and the image shift element according to claim 1, wherein the image shift element includes: An image display device that shifts light emitted from an image display unit while synchronizing the display with the image display unit.
【請求項15】 前記画像表示部から出て前記画像シフ
ト素子に入射する光は直線偏光である、請求項14に記
載の画像表示装置。
15. The image display device according to claim 14, wherein light emitted from the image display unit and incident on the image shift element is linearly polarized light.
【請求項16】 前記画像シフト素子に含まれる前記液
晶素子および前記複屈折素子の個数は、いずれも複数で
あり、 前記画像は、ある面内における異なる3点以上の位置を
移動するようにシフトさせられる、請求項14または1
5に記載の画像表示装置。
16. The image shift element includes a plurality of liquid crystal elements and a plurality of birefringent elements, each of which includes a plurality of liquid crystal elements and a plurality of birefringent elements, wherein the image is shifted so as to move at three or more different positions within a certain plane. Claim 14 or 1
6. The image display device according to 5.
【請求項17】 前記画像のシフトより、前記画像を構
成する画素が重畳されて観察される、請求項14から1
6のいずれかに記載の画像表示装置。
17. The image forming apparatus according to claim 14, wherein pixels constituting the image are observed in a superimposed manner due to the shift of the image.
7. The image display device according to any one of 6.
【請求項18】 光源と、 各々が光を変調することができる複数の画素領域を有す
る画像表示パネルと、 前記光源からの光を波長域に応じて前記複数の画素領域
のうちの対応する画素領域に集光させる光制御手段と、 前記画像表示パネルで変調された光によって被投影面上
に画像を形成する光学系と、 を備えた投影型画像表示装置であって、 前記画像を構成する各フレーム画像のデータから複数の
サブフレーム画像のデータを生成し、前記画像表示パネ
ルによって前記複数のサブフレーム画像を時分割で表示
させる回路と、 前記画像表示パネルによって表示される前記複数のサブ
フレーム画像のうち選択されたサブフレーム画像を前記
被投影面上でシフトさせる、請求項1から13のいずれ
かに記載の画像シフト素子と、 を備え、 前記画像表示パネルの異なる画素領域で変調された異な
る波長域に属する光で前記被投影面上の同一領域を順次
照射する画像表示装置。
18. An image display panel having a light source, a plurality of pixel regions each of which can modulate light, and a corresponding pixel of the plurality of pixel regions according to a wavelength range, which converts light from the light source into a wavelength range. A projection type image display device comprising: light control means for converging light on an area; and an optical system for forming an image on a projection surface by light modulated by the image display panel, wherein the image is formed. A circuit for generating data of a plurality of sub-frame images from data of each frame image, and causing the image display panel to display the plurality of sub-frame images in a time-division manner; and the plurality of sub-frames displayed by the image display panel The image shift element according to any one of claims 1 to 13, wherein a sub-frame image selected from images is shifted on the projection target surface. An image display device that sequentially irradiates the same area on the projection surface by the light belonging to different wavelength ranges that have been modulated in different pixel regions of the display panel.
JP2001163305A 2001-05-30 2001-05-30 Picture display device Pending JP2002357809A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001163305A JP2002357809A (en) 2001-05-30 2001-05-30 Picture display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001163305A JP2002357809A (en) 2001-05-30 2001-05-30 Picture display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002357809A true JP2002357809A (en) 2002-12-13

Family

ID=19006304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001163305A Pending JP2002357809A (en) 2001-05-30 2001-05-30 Picture display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002357809A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005309160A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Ricoh Co Ltd Light deflecting device and image display device
JP2005309100A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Ricoh Co Ltd Optical element, optical deflection element, optical deflection device and image display apparatus
JP2006184489A (en) * 2004-12-27 2006-07-13 Ricoh Co Ltd Display device and picture projection device
JP2015215518A (en) * 2014-05-12 2015-12-03 日本電信電話株式会社 Spatial phase modulator
WO2017017269A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Valeo Comfort And Driving Assistance Device for forming an image and head-up display comprising a device of this kind

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005309100A (en) * 2004-04-21 2005-11-04 Ricoh Co Ltd Optical element, optical deflection element, optical deflection device and image display apparatus
JP2005309160A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Ricoh Co Ltd Light deflecting device and image display device
JP2006184489A (en) * 2004-12-27 2006-07-13 Ricoh Co Ltd Display device and picture projection device
JP2015215518A (en) * 2014-05-12 2015-12-03 日本電信電話株式会社 Spatial phase modulator
WO2017017269A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Valeo Comfort And Driving Assistance Device for forming an image and head-up display comprising a device of this kind
FR3039663A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-03 Valeo Comfort & Driving Assistance IMAGE FORMING DEVICE AND HEAD DISPLAY COMPRISING SUCH A DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5805243A (en) Liquid crystal projector using a spatial light modulator and two rotating color filters
US7982828B2 (en) Polarization switching liquid crystal element and image display apparatus having the same
US7034784B2 (en) Optical shifter and optical display system
US20060203202A1 (en) Image display device and projector
JP6492427B2 (en) Liquid crystal display device, electronic apparatus, and driving method of liquid crystal display device
JP2006126833A (en) Optical display system and method, active and passive dithering using birefringence, color image superpositioning, and display enhancement with phase coordinated polarization switching
US8162485B2 (en) Intermediate image formation optical system, image formation device, and methods thereof
US20060092380A1 (en) Clean-up polarizer and gamma control for display system
US20060187393A1 (en) Liquid crystal panel and liquid crystal projection device using thereof
US6972809B2 (en) Path shifting optical device having polarization correcting section and optical display system including same
JP2005517198A (en) Liquid crystal display device
JP4211745B2 (en) Liquid crystal device, electronic device and projection display device
US8068079B2 (en) Liquid crystal display apparatus
JP2002357809A (en) Picture display device
JP2005141227A (en) Reflective liquid crystal display element and projector using the same
JP3998954B2 (en) Image shift element and image display device
JP3973524B2 (en) Image shift element and image display device
JP2004004502A (en) Optical apparatus and display apparatus
US20150222863A1 (en) Projector
JP6597749B2 (en) Liquid crystal device driving method, liquid crystal device, and electronic apparatus
WO2022219927A1 (en) Drive circuit for display panel, display device, and drive method for display panel
JP2004021025A (en) Image display device and driving method for the same
JP2795618B2 (en) Projection display device
JP6969198B2 (en) LCD panels, projectors and electronics
JP2007212717A (en) Electronic equipment