JP2004271601A - Projection display device and spatial light modulator used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置およびこれに用いる空間型光変調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶プロジェクタ等の投射型表示装置における光変調手段として、液晶ライトバルブが知られている。液晶ライトバルブは、液晶層を挟持して対向配置され、液晶層に電圧を印加するための電極を有する一対の基板を主体として構成されている。従来から、液晶ライトバルブにはアクティブマトリクス型の液晶セルが用いられている。すなわち、液晶ライトバルブにおいてはマトリクス状に画素が配置され、画素駆動用のスイッチング素子である薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)が各画素毎に配置されている。そのため、TFTの動作を制御する走査線と画像信号を供給するデータ線とが必須となり、隣接する画素間にはこれら走査線やデータ線、およびTFTを配置するためのスペースが必要であった。また、光変調に液晶を用いる場合、隣接画素の電位による影響で画素内、特に画素の周縁部でディスクリネーション(液晶の配向乱れ)が生じ、表示品位を著しく下げるため、ディスクリネーションを隠す意味で画素間に遮光部を設けるスペースが必要であった。
【0003】
投射型表示装置の分野では、近年、高解像度化が進められており、画素サイズが小さくなる傾向にある一方で上記のような画素間スペースが必要なことから、開口率の確保が難しくなってきている。また、液晶ライトバルブの製造時にはマザー基板上に複数の液晶セルを同時に作製する、いわゆる「多数個取り」などと呼ばれる手法がよく用いられる。この手法を用いる場合、1枚のマザー基板あたりの取れ個数を多くするため、1個の液晶セル面積を極力小さくしたい、という要求がある。このセル面積の縮小化も開口率の確保にとってはきびしい方向である。開口率が低下すると、拡大投射した画像において画素間の隙間の部分が目立つようになり、画像に粒状感が感じられる等、表示品位の低下を招く。
【0004】
この種の表示品位の低下を抑制し得る画像表示装置が、下記の特許文献1に開示されている。この画像表示装置は、光源と、光源から射出された光が波長毎に1次元的に入射され、これらの入射光を各空間変調素子によって波長域毎に空間的に変調する空間光変調器と、変調後の各光を合波する合波機構と、合波された光を所定の方向に走査して投影する投影機構とを有している。ここで用いられる空間光変調器は、基板上に複数の微小なリボンを1次元的に配列したリボン列を複数備えたグレーティング・ライトバルブ(GLV:Grating Light Bulb)で構成される。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−162573号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献1に記載された画像表示装置においては、空間光変調器が反射型の素子で構成されており、また、光の回折を利用した素子であるため、表示品位を高めるためには、光源として単波長のレーザーを用いることが必要となる。そのため、装置全体の構成が大規模となり、高価になるという問題がある。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、比較的簡単な構成で、画像に粒状感が感じられる等の表示品位の低下がない投射型表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、光源と、前記光源から射出される光を変調する空間型光変調器と、前記空間型光変調器により変調された光を投射する投射手段とを有する投射型表示装置であって、前記空間型光変調器として、複数の画素が1次元的に配列された透過型ライトバルブが用いられ、前記空間型光変調器により変調された光を前記画素の配列方向と交差する方向に走査する走査手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
本発明の投射型表示装置の最大の特徴点は、空間型光変調器として複数の画素を1次元的に配列した透過型ライトバルブを用いた点である。透過型ライトバルブとしては例えば液晶ライトバルブを用いることができる。ただし、液晶ライトバルブに代表される従来一般のライトバルブは、複数の画素を2次元的(マトリクス状)に配置したものであるのに対し、本発明におけるライトバルブは、複数の画素を1次元的、すなわち一方向のみに配列した点が異なっている。したがって、これだけでは空間型光変調器によって変調された光から得られる画像も1次元的なものとなってしまうが、走査手段が変調後の光を画素の配列方向と交差する方向に走査することにより通常の平面的な画像を得ることができる。つまり、1次元の画像を時分割表示しつつ走査することで2次元画像を生成するものである。その結果、粒状感のない滑らかな画像を得ることができる。そして、本発明の場合、透過型ライトバルブを用いるため、光の回折を利用した従来の反射型ライトバルブの場合と異なり、光源光が単波長である必要がなく、走査手段は必要となるものの装置構成がそれ程複雑になることはない。
【0010】
また、前記透過型ライトバルブには、入射光を透過させる透過領域と前記入射光を透過させない非透過領域とが各画素毎に設けられ、前記透過領域および前記非透過領域は、前記画素の配列方向に沿って連続して設けられていることが望ましい。
すなわち、入射光を透過させて実際の表示に直接寄与させる透過領域と、表示には直接用いない非透過領域とを分離し、各画素毎に設けることが望ましい。そして、透過領域および非透過領域を画素の配列方向に沿って連続して設けた場合、例えば配線や素子を非透過領域にまとめて配置することができ、透過領域における各画素間には配線や素子を配置しなくても済む。その結果、画素間の隙間を最小限に小さくすることができ、画素間の継目のない、より滑らかな画像を得ることができる。
【0011】
より具体的には、前記透過型ライトバルブが、データ線および走査線と、前記データ線および前記走査線の交差に対応して設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に対応して設けられた画素電極とを有する場合、前記データ線、前記走査線および前記スイッチング素子を前記非透過領域に配置するとともに、遮光層によって覆うことが望ましい。
データ線や走査線等の配線や、特にTFT等のスイッチング素子に光が入射すると光リーク電流が生じ、誤動作や表示不良等の原因となる場合がある。したがって、上記の構成では、データ線、走査線およびスイッチング素子を非透過領域に配置し、遮光層で覆っているため、光リーク電流の発生を抑制することができ、誤動作や表示不良等の不具合をなくすことができる。なお、遮光層は、少なくともデータ線、走査線およびスイッチング素子に対して光入射側に設ける必要がある。さらに、反射光による悪影響等も考慮すると、光入射側と反対側にも設けることが望ましい。
【0012】
さらに、前記スイッチング素子を駆動するための駆動回路を前記透過型ライトバルブ上に形成し、前記駆動回路を前記非透過領域に配置する構成としても良い。
この構成によれば、駆動回路内蔵型のライトバルブを実現することができ、外付けの駆動回路を不要とすることができる。
【0013】
もしくは、前記スイッチング素子を駆動するための駆動回路を前記透過型ライトバルブに外付けで接続する構成としても良い。
この構成によれば、上記の構成とは逆に、ライトバルブ内の駆動回路が不要となるので、ライトバルブの構成が簡単になり、非透過領域の面積も小さくすることができる。
【0014】
また、各画素に対応して信号線がそれぞれ設けられ、これら複数の信号線に対して画像信号が供給される構成としても良い。
この構成によれば、複数の画素に対応する画像信号を線順次に書き込むことができるため、画像信号を各画素に書き込む時間が長くなる。そのため、画素を駆動するスイッチング素子の能力が低くても対応が可能となる。
【0015】
また、前記光源からの光を異なる色の複数の色光に分離する色分離手段と、前記空間型光変調器により変調された各色光を合成する色合成手段とを備え、前記走査手段が、前記色合成手段により合成された光を走査する構成としても良い。この構成によれば、粒状感がなく、表示品位に優れたカラー表示を提供することができる。また、色合成後の光を走査する構成であるため、走査手段が1つで済み、装置構成を簡単にすることができる。
【0016】
本発明の空間型光変調器は、複数の画素が1次元的に配列された透過型ライトバルブからなることを特徴とする。
本発明の空間型光変調器を用いることによって、上記の利点を有する投射型表示装置を比較的安価に実現することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図3を参照して説明する。
本実施の形態では、投射型表示装置の空間型光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いた例を挙げて説明する。
図1は本実施の形態の投射型表示装置の概略構成図、図2は同、投射型表示装置に用いた液晶ライトバルブの等価回路図、図3は同、液晶ライトバルブの画素のパターン構成を示す平面図、である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【0018】
(投射型表示装置の全体構成)
本実施の形態の投射型表示装置は、R(赤)、G(緑)、B(青)に対応した液晶ライトバルブ(空間型光変調器)を3個用いた、いわゆる3板式の投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)である。図中、符号11は光源、12,13はダイクロイックミラー(色分離手段)、14,15,16は反射ミラー、17,18,19はリレーレンズ、20R,20G,20Bは液晶ライトバルブ、22はクロスダイクロイックプリズム(色合成手段)、23は可動ミラー(走査手段)、24は投射レンズ系を示す。
【0019】
光源11は、メタルハライド等のランプ25とランプ25の光を反射するリフレクタ26とから構成されている。青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー12は、光源11から射出される白色光のうちの赤色光LRを透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光LRは反射ミラー14で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ20Rに入射される。
【0020】
一方、ダイクロイックミラー12で反射された色光のうち、緑色光LGは、緑色光反射のダイクロイックミラー13によって反射され、緑色用液晶ライトバルブ20Gに入射される。一方、青色光LBは、緑色光反射のダイクロイックミラー13も透過する。青色光LBに対しては、光路長が赤色光LR、緑色光LGと異なるのを補償するために、入射レンズ17、リレーレンズ18、出射レンズ119を含むリレーレンズ系および反射ミラー15,16からなる導光手段28が設けられ、これを介して青色光LBが青色光用液晶ライトバルブ20Bに入射される。
【0021】
各ライトバルブ20R,20G,20Bにより変調された3つの色光はクロスダイクロイックプリズム22に入射する。このダイクロイックプリズム22は、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。
【0022】
本実施の形態の場合、後述するように、各液晶ライトバルブ20R,20G,20Bは、複数の画素を1次元的に配列したものであり、画素の配列方向は図1において紙面を貫通する方向である。そのため、クロスダイクロイックプリズム22で合成された光も1次元的な画像を表すものである。そこで、合成光が可動ミラー23(走査手段)で反射されると同時に、画素の配列方向と直交する方向、すなわち、図1における紙面に平行な方向に走査される。ここで用いた可動ミラー23は、図1において紙面を貫通する方向に延びる回動軸30を有し、回動軸30を中心として所定の角度範囲内で回動(首振り運動)可能に構成されている。ここで、液晶ライトバルブ20R,20G,20Bの駆動と可動ミラー23の動作は連動して行われる必要があり、そのために装置内には図示しない制御部が設けられている。すなわち、液晶ライトバルブ20R,20G,20Bで1ラインの画像信号を書き終え、1ライン分の画像が投射された後、液晶ライトバルブ20R,20G,20Bで次の1ラインの画像信号を書き込むと同時に、可動ミラー23が隣の1ラインの位置に画像を投射すべく、所定の角度だけ回動する。このように、可動ミラー23によって光が走査されつつ、投射光学系である投射レンズ系24によってスクリーン32上に拡大投射されることにより、通常の2次元画像が表示される。
【0023】
(液晶ライトバルブの構成)
本実施の形態の液晶ライトバルブ20においては、図2に示すように、複数の画素Gが一方向(図2における縦方向)に1次元的に配列されている。配列される画素Gの数は、スクリーン32上に表示される画像の一方向(例えば縦方向)の画素数に対応している。各画素Gは、画素電極35と、画素駆動用のTFT36(スイッチング素子)と、TFT36のドレインに対して画素電極35と並列に接続された付加容量37とを有している。そして、各画素Gに画像信号を供給するための1本のデータ線40が設けられ、各TFT36のソースがデータ線40に接続されている。一方、各画素GのTFT36のオン/オフを制御する走査線41が画素の数と同じ本数だけ設けられている。また、液晶ライトバルブ20には走査線駆動回路43が内蔵されており、走査線駆動回路43にスタートパルス、クロック、電源(Vdd)電位、電源(Vss)電位などが供給される構成となっている。よって、各走査線41には、走査線駆動回路43から各画素GのTFT36の動作を制御する走査信号が線順次に供給される。付加容量37の一方の電極は対応するTFT36のドレインに接続される一方、他方の電極は容量線45に接続されている。本実施の形態の場合、走査線駆動回路43を液晶ライトバルブ20に内蔵しているため、外付けの駆動回路を不要とすることができる。
【0024】
(画素のパターン例)
図2の等価回路図で示した液晶ライトバルブ20の画素Gの実際のパターンを拡大視したものが図3である。
TFT36を構成する半導体層50が逆L字状に形成されており、図中横方向に延びる走査線41と半導体層50とが交差する領域(図3中の右上がりの斜線部分)がTFT36のチャネル領域50cとなっている。半導体層50の材料は、単結晶シリコン、多結晶シリコン(高温プロセスによるもの、低温プロセスによるもの、連続粒界シリコンを含む)、アモルファスシリコンのいずれでも良い。図中縦方向に延びるデータ線40と半導体層50のソース領域50sとがコンタクトホール51を介して電気的に接続されている。各画素Gには、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜からなる画素電極35が設けられており、画素電極35と半導体層50のドレイン領域50dとがコンタクトホール52を介して電気的に接続されている。また、半導体層50のドレイン領域50dが画素電極35と反対側に張り出しており、この張り出し部分が容量電極54と平面的に重なるように配置されて付加容量37を構成している。容量電極54はコンタクトホール53を介して容量線45に電気的に接続されている。
【0025】
本実施の形態においては、透明導電膜からなる画素電極35が図中縦方向に配列されたことによって、液晶ライトバルブ20への入射光を透過させる透過領域Tが形成されている。その一方、データ線40、走査線41、容量線45等の配線やTFT36、付加容量37等の素子が形成された領域は遮光層55に覆われており、液晶ライトバルブ20への入射光が入射しない非透過領域Hを形成している。すなわち、透過領域Tと非透過領域Hとはそれぞれ画素Gの配列方向に沿って長く延びた構成となっている。
【0026】
従来一般の液晶ライトバルブは、複数の画素を2次元的(マトリクス状)に配置したものであるのに対し、本実施の形態における液晶ライトバルブ20は、複数の画素Gを1次元的、すなわち一方向のみに配列した点が異なっている。そして、1次元の画像を時分割表示しつつ走査することで2次元画像を生成するため、粒状感のない滑らかな画像を得ることができる。また、透過型の液晶ライトバルブを用いているため、光の回折を利用した従来の反射型ライトバルブの場合と異なり、光源光が単波長である必要がなく、従来の3板式投射型表示装置に可動ミラーを付加する必要があるが、装置構成がそれ程複雑になることはない。
【0027】
また、本実施の形態では、透過領域Tと非透過領域Hを画素の配列方向に沿って連続して設けているため、例えば配線や素子を非透過領域Hにまとめて配置することができ、透過領域Tにおける各画素電極35間には配線や素子を配置する必要がない。その結果、画素G間の隙間を最小限に小さくすることができ、より画素間の継目のない滑らかな画像を得ることができる。さらに、各種配線やTFT36、付加容量37等を遮光層55で覆っているため、光リーク電流の発生を抑制することができ、誤動作や表示不良等の不具合をなくすことができる。
【0028】
より具体的に説明するために、図6に示す従来のパターン配置と図3に示す本実施の形態のパターン配置とを比較してみる。なお、図6において、図3と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
従来一般の液晶ライトバルブの場合、図6に示すように、画素が2次元的に配列されているため、図中縦方向に延びるデータ線40に加えて、図中横方向に並ぶ複数の画素に共通の走査線41や容量線45を横方向に配置する必要がある。このように、各種配線を格子状に設けなければならないため、透過領域Tの面積が小さくならざるを得ず、開口率の向上に限界があった。これに対して、本実施の形態の場合、図3に示すように、全ての配線や素子を図中左側の非透過領域H内に収めることができるので、縦方向に並ぶ隣接する画素電極35の間に配線を配置する必要がない。その結果、開口率が大きくできると同時に、画素間の隙間を最小限に小さくすることができ、より画素間の継目のない滑らかな画像を得ることができる。
【0029】
[第2の実施の形態]
以下、本発明の第2の実施の形態を図4、図5を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の全体は第1の実施の形態と同様であり、液晶ライトバルブの構成が異なるのみである。よって、投射型表示装置の全体構成の説明はここでは省略し、液晶ライトバルブの構成のみを説明する。
図4は本実施の形態の液晶ライトバルブの等価回路図、図5は同、液晶ライトバルブの画素のパターン構成を示す平面図、である。
【0030】
(液晶ライトバルブの構成)
第1の実施の形態の液晶ライトバルブは走査線駆動回路を内蔵したものであったのに対し、本実施の形態の液晶ライトバルブは駆動回路を一切内蔵していないタイプのものである。本実施の形態の液晶ライトバルブ60においても、図4に示すように、複数の画素Gが一方向(図4における縦方向)に1次元的に配列され、各画素Gが画素電極35とTFT36と付加容量37とを有している点は第1の実施の形態と同様である。そして、各画素GのTFT36の動作を制御するための1本の走査線41が設けられ、各TFT36のゲート電極61が走査線41に接続されている。一方、各画素Gに対して画像信号を供給するデータ線40が画素Gの数と同じ本数だけ設けられている。また、液晶ライトバルブ60には図示しないデータ線駆動回路が外付けで接続されている。この構成により、各データ線40には、データ線駆動回路からの画像信号が線順次に供給される。また、付加容量37の一方の電極は各画素GのTFT36のドレインに接続される一方、他方の電極は容量線45に接続されている。本実施の形態の場合、ライトバルブ内の駆動回路が不要となるので、ライトバルブの構成が簡単になる。
【0031】
(画素のパターン例)
図4の等価回路図で示した液晶ライトバルブ60の画素Gの実際のパターンを拡大視したものが図5である。
TFT36を構成する半導体層50が逆L字状に形成されており、L字状のゲート電極61と半導体層50とが交差する領域(図5中の右上がりの斜線部分)がTFT36のチャネル領域50cとなっている。そして、図中縦方向に延びる走査線41とゲート電極61とがコンタクトホール62を介して電気的に接続されている。また、各画素Gに対応して図中横方向に延びるデータ線40が設けられ、データ線40と半導体層50のソース領域50sとがコンタクトホール51を介して電気的に接続されている。各画素Gには、ITO等の透明導電膜からなる画素電極35が設けられており、画素電極35と半導体層50のドレイン領域50dとがコンタクトホール52を介して電気的に接続されている。また、半導体層50のドレイン領域50dが画素電極35と反対側に張り出しており、この張り出し部分が容量線45と平面的に重なるように配置されて付加容量37を構成している。また、データ線40、走査線41、容量線45等の配線やTFT36、付加容量37等の素子が形成された領域は遮光層55に覆われており、透過領域Tと非透過領域Hとはそれぞれ画素Gの配列方向に沿って長く延びた構成となっている。
【0032】
本実施の形態の投射型表示装置においても、装置構成をそれ程複雑にすることなく、粒状感のない滑らかな画像が得られる、といった第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また特に本実施の形態の場合、複数の画素Gに対応する画像信号を線順次に書き込むことができるため、画像信号を各画素Gに書き込む時間を長くすることができる。そのため、画素Gを駆動するTFT36の能力が多少低くても対応が可能となる。また、走査線41が1本であるから、1ラインを同時に書き込むことになり、順次書込みに起因するムラの発生を抑えることができる。
【0033】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記の実施の形態で例示した投射型表示装置や液晶ライトバルブの各部材の具体的な構成や配置、画素のパターン例、等については適宜変更が可能である。また、本発明を適用し得る投射型表示装置としては、3板式の投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)のみならず、単板式の投射型液晶表示装置でも良く、さらに透過型であれば液晶ライトバルブに限るものでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の投射型表示装置の概略構成図。
【図2】同、投射型表示装置に用いる液晶ライトバルブの等価回路図。
【図3】同、液晶ライトバルブの画素のパターンを示す平面図。
【図4】第2の実施の形態の液晶ライトバルブの等価回路図。
【図5】同、液晶ライトバルブの画素のパターンを示す平面図。
【図6】従来の液晶ライトバルブの画素のパターンの一例を示す平面図。
【符号の説明】
11…光源、12,13…ダイクロイックミラー(色分離手段)、20,20R,20G,20B,60…液晶ライトバルブ(空間型光変調器)、22…クロスダイクロイックプリズム(色合成手段)、23…可動ミラー(走査手段)、24…投射レンズ系(投射手段)、35…画素電極、36…TFT(スイッチング素子)、40…データ線、41…走査線、43…走査線駆動回路、55…遮光層、G…画素、T…透過領域、H…非透過領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device and a spatial light modulator used for the same.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal light valve is known as a light modulation unit in a projection type display device such as a liquid crystal projector. The liquid crystal light valve is mainly composed of a pair of substrates which are opposed to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween and have electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer. Conventionally, an active matrix type liquid crystal cell has been used for a liquid crystal light valve. That is, in the liquid crystal light valve, pixels are arranged in a matrix, and a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT), which is a switching element for driving pixels, is arranged for each pixel. Therefore, a scanning line for controlling the operation of the TFT and a data line for supplying an image signal are required, and a space for arranging the scanning line, the data line, and the TFT between adjacent pixels is required. When liquid crystal is used for light modulation, disclination (disorder of liquid crystal alignment) occurs in a pixel, particularly at the periphery of the pixel due to the influence of the potential of an adjacent pixel, and the display quality is significantly reduced. In that sense, a space for providing a light-shielding portion between the pixels was required.
[0003]
In the field of projection display devices, in recent years, higher resolution has been promoted, and the pixel size tends to be smaller, but the space between pixels as described above is required, so that it is difficult to secure the aperture ratio. ing. In manufacturing a liquid crystal light valve, a method called “multiple-piece” in which a plurality of liquid crystal cells are simultaneously formed on a mother substrate is often used. When this method is used, there is a demand that the area of one liquid crystal cell be reduced as much as possible in order to increase the number of pieces per mother substrate. This reduction in cell area is also a critical direction for securing the aperture ratio. When the aperture ratio decreases, gaps between pixels become conspicuous in the enlarged and projected image, and the image quality is deteriorated, for example, a grainy feeling is felt in the image.
[0004]
An image display device capable of suppressing such a decrease in display quality is disclosed in Patent Document 1 below. The image display device includes a light source, a light emitted from the light source, one-dimensionally incident on each wavelength, and a spatial light modulator that spatially modulates the incident light by each spatial modulation element for each wavelength range. A multiplexing mechanism for multiplexing the modulated lights, and a projection mechanism for scanning and projecting the multiplexed light in a predetermined direction. The spatial light modulator used here is constituted by a grating light valve (GLV: Grating Light Bulb) having a plurality of ribbon rows in which a plurality of minute ribbons are arranged one-dimensionally on a substrate.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-162573
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image display device described in Patent Literature 1, the spatial light modulator is configured by a reflective element and is an element utilizing light diffraction. Requires the use of a single wavelength laser as the light source. Therefore, there is a problem that the configuration of the entire apparatus becomes large and expensive.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide a projection display device having a relatively simple configuration and having no deterioration in display quality such as a feeling of graininess in an image. Aim.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a projection display device of the present invention includes a light source, a spatial light modulator that modulates light emitted from the light source, and light modulated by the spatial light modulator. A projection type display device having a projection unit for projecting, wherein a transmission type light valve in which a plurality of pixels are arranged one-dimensionally is used as the spatial type light modulator, and the spatial type light modulator modulates the light. A scanning unit that scans the emitted light in a direction that intersects the arrangement direction of the pixels.
[0009]
The greatest feature of the projection display device of the present invention is that a transmission light valve in which a plurality of pixels are arranged one-dimensionally is used as a spatial light modulator. As the transmission type light valve, for example, a liquid crystal light valve can be used. However, a conventional general light valve represented by a liquid crystal light valve has a plurality of pixels arranged two-dimensionally (in a matrix), whereas the light valve of the present invention has a plurality of pixels arranged one-dimensionally. The difference is that they are arranged only in one direction, that is, in one direction. Therefore, the image obtained from the light modulated by the spatial light modulator is also one-dimensional, but the scanning means scans the modulated light in a direction intersecting the pixel arrangement direction. Thus, a normal planar image can be obtained. That is, a two-dimensional image is generated by scanning a one-dimensional image while performing time-division display. As a result, a smooth image without graininess can be obtained. In the case of the present invention, since the transmission type light valve is used, unlike the conventional reflection type light valve utilizing the diffraction of light, the light source light does not need to have a single wavelength, and a scanning unit is required. The device configuration is not so complicated.
[0010]
In addition, the transmission type light valve is provided with a transmission region for transmitting incident light and a non-transmission region for not transmitting the incident light for each pixel, and the transmission region and the non-transmission region are arranged in an array of the pixels. It is desirable to be provided continuously along the direction.
That is, it is desirable that a transmission region that transmits incident light and directly contributes to actual display and a non-transmission region that is not directly used for display be separated and provided for each pixel. When the transmissive area and the non-transmissive area are continuously provided along the pixel arrangement direction, for example, wirings and elements can be collectively arranged in the non-transmissive area, and wiring and elements are arranged between the pixels in the transmissive area. It is not necessary to arrange an element. As a result, the gap between the pixels can be minimized, and a smoother image without any seams between the pixels can be obtained.
[0011]
More specifically, the transmission type light valve is provided corresponding to the data line and the scanning line, the switching element provided corresponding to the intersection of the data line and the scanning line, and the switching element. When a pixel electrode is provided, it is preferable that the data line, the scanning line, and the switching element are arranged in the non-transmissive region and are covered with a light shielding layer.
When light enters a wiring such as a data line or a scanning line, or particularly, a switching element such as a TFT, a light leak current occurs, which may cause a malfunction or a display failure. Therefore, in the above configuration, since the data lines, the scanning lines, and the switching elements are arranged in the non-transmissive area and are covered with the light shielding layer, it is possible to suppress the occurrence of the light leakage current, and to cause the malfunction such as the malfunction or the display failure. Can be eliminated. Note that the light shielding layer needs to be provided at least on the light incident side with respect to the data line, the scanning line, and the switching element. Further, in consideration of the adverse effect of the reflected light, it is preferable to provide the light-emitting element on the side opposite to the light incident side.
[0012]
Further, a driving circuit for driving the switching element may be formed on the transmissive light valve, and the driving circuit may be arranged in the non-transmissive region.
According to this configuration, a light valve with a built-in drive circuit can be realized, and an external drive circuit can be eliminated.
[0013]
Alternatively, a driving circuit for driving the switching element may be externally connected to the transmission type light valve.
According to this configuration, contrary to the above configuration, a drive circuit in the light valve is not required, so that the configuration of the light valve is simplified and the area of the non-transmissive region can be reduced.
[0014]
Further, signal lines may be provided corresponding to the respective pixels, and an image signal may be supplied to the plurality of signal lines.
According to this configuration, since the image signals corresponding to the plurality of pixels can be written line-sequentially, the time for writing the image signals to each pixel becomes longer. Therefore, even if the capability of the switching element for driving the pixel is low, it is possible to cope with it.
[0015]
Further, a color separation unit that separates the light from the light source into a plurality of color lights of different colors, and a color synthesis unit that synthesizes each color light modulated by the spatial light modulator, the scanning unit includes: A configuration in which the light combined by the color combining means is scanned may be adopted. According to this configuration, it is possible to provide a color display with no graininess and excellent display quality. Further, since the configuration is such that the light after the color synthesis is scanned, only one scanning unit is required, and the apparatus configuration can be simplified.
[0016]
The spatial light modulator according to the present invention is characterized by comprising a transmissive light valve in which a plurality of pixels are arranged one-dimensionally.
By using the spatial light modulator of the present invention, a projection display device having the above advantages can be realized at relatively low cost.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, an example in which a transmission type liquid crystal light valve is used as a spatial light modulation device of a projection display device will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to the present embodiment, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal light valve used in the projection display device, and FIG. 3 is a pattern configuration of pixels of the liquid crystal light valve. FIG. In each of the drawings, the scale of each layer and each member is different so that each layer and each member have a size that can be recognized in the drawings.
[0018]
(Overall configuration of projection display device)
The projection type display device of the present embodiment is a so-called three-plate type projection type using three liquid crystal light valves (spatial light modulators) corresponding to R (red), G (green), and B (blue). It is a liquid crystal display device (liquid crystal projector). In the figure,
[0019]
The
[0020]
On the other hand, among the color lights reflected by the
[0021]
The three color lights modulated by the
[0022]
In the case of the present embodiment, as will be described later, each of the liquid
[0023]
(Configuration of liquid crystal light valve)
In the liquid crystal
[0024]
(Example of pixel pattern)
FIG. 3 is an enlarged view of the actual pattern of the pixel G of the liquid crystal
The
[0025]
In the present embodiment, the
[0026]
A conventional general liquid crystal light valve has a plurality of pixels arranged two-dimensionally (in a matrix), whereas the liquid crystal
[0027]
Further, in the present embodiment, since the transmission region T and the non-transmission region H are provided continuously along the pixel arrangement direction, for example, wirings and elements can be collectively arranged in the non-transmission region H, There is no need to arrange wirings or elements between the
[0028]
For more specific description, a comparison will be made between the conventional pattern arrangement shown in FIG. 6 and the pattern arrangement of the present embodiment shown in FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
In the case of a conventional general liquid crystal light valve, as shown in FIG. 6, the pixels are two-dimensionally arranged, so that a plurality of pixels arranged in the horizontal direction in FIG. It is necessary to arrange a
[0029]
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The whole projection type display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, except for the configuration of the liquid crystal light valve. Therefore, the description of the overall configuration of the projection display device will be omitted here, and only the configuration of the liquid crystal light valve will be described.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal light valve of the present embodiment, and FIG. 5 is a plan view showing a pattern configuration of pixels of the liquid crystal light valve.
[0030]
(Configuration of liquid crystal light valve)
While the liquid crystal light valve of the first embodiment has a built-in scanning line drive circuit, the liquid crystal light valve of the present embodiment is of a type that does not have any built-in drive circuit. Also in the liquid crystal
[0031]
(Example of pixel pattern)
FIG. 5 is an enlarged view of the actual pattern of the pixel G of the liquid crystal
The
[0032]
Also in the projection type display device of the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment such that a smooth image without graininess can be obtained without making the device configuration so complicated. In particular, in the case of the present embodiment, image signals corresponding to a plurality of pixels G can be written line-sequentially, so that the time for writing an image signal to each pixel G can be lengthened. Therefore, even if the ability of the
[0033]
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the specific configuration and arrangement of each member of the projection display device and the liquid crystal light valve exemplified in the above-described embodiment, a pixel pattern example, and the like can be appropriately changed. The projection type display device to which the present invention can be applied is not limited to a three-plate type projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector), but may be a single-plate type projection type liquid crystal display device. It is not limited to valves.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal light valve used in the projection display device.
FIG. 3 is a plan view showing a pixel pattern of the liquid crystal light valve.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal light valve according to the second embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a pixel pattern of the liquid crystal light valve.
FIG. 6 is a plan view showing an example of a pixel pattern of a conventional liquid crystal light valve.
[Explanation of symbols]
11 light source, 12, 13 dichroic mirror (color separating means), 20, 20R, 20G, 20B, 60 liquid crystal light valve (spatial light modulator), 22 cross dichroic prism (color synthesizing means), 23 Movable mirror (scanning means), 24: projection lens system (projection means), 35: pixel electrode, 36: TFT (switching element), 40: data line, 41: scanning line, 43: scanning line drive circuit, 55: light shielding Layer, G: pixel, T: transmissive area, H: non-transmissive area
Claims (8)
前記空間型光変調器として、複数の画素が1次元的に配列された透過型ライトバルブが用いられ、
前記空間型光変調器により変調された光を前記画素の配列方向と交差する方向に走査する走査手段を備えたことを特徴とする投射型表示装置。A light source, a spatial light modulator that modulates light emitted from the light source, and a projection display device having a projection unit that projects light modulated by the spatial light modulator,
As the spatial light modulator, a transmission light valve in which a plurality of pixels are arranged one-dimensionally is used,
A projection display device comprising: a scanning unit that scans the light modulated by the spatial light modulator in a direction that intersects the arrangement direction of the pixels.
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2003
- 2003-03-05 JP JP2003058455A patent/JP2004271601A/en active Pending
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