JP2965601B2 - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、透過型液晶パネルでライトバルブを構成
した投射型画像表示装置の改良に係り、例えば一般のNT
SC方式の画像と高品位放送の画像のように、アスベクト
比の異なる画像信号に対応できるようにしたものに関す
る。

（従来の技術） 周知のように、近年のテレビジョン放送は、従来から
行なわれている地上放送に加えて、有線によるCATV（ケ
ーブル・テレビジョン）放送や衛星を利用した衛星放送
が行なわれる等多様化が進むとともに、IDTV（インプル
ーブド・ディフィニション・テレビジョン）やEDTV（エ
クステンディッド・ディフィニション・テレビジョン）
等の開発による、画像の高画質化が促進されている。そ
して、特に衛星を利用した高品位放送は、従来の放送信
号であるNTSC信号に対して２倍以上の走査線数を持ち、
今後、テレビジョン放送を変えるものとして放送業界は
もとより印刷業界等、各種方面から注目を浴びている。

ところで、この高品位放送は、従来から放送されてい
るNTSC信号と互換性がないため、一般に使われているテ
レビジョン受像機では受信することができない。このた
め、高品位放送を受信するためには、新たに高品位放送
用のテレビジョン受像機を用意する必要が生じるが、こ
のような受像機はまだまだ高価であり、普及するには長
い期間を費やすものと考えられている。

そこで、高品位放送を一般に使われているNTSC方式の
テレビジョン受像機で画像表示することができるような
コンバータの開発が強く要求されている。ここで、高品
位放送とNTSC方式による従来からの放送との大きな違い
は、NTSCが走査線数525本でアスペクト比４対３である
のに対し、高品位放送は走査線数1125本でアスペクト比
が16対９であるという点である。そこで、高品位放送の
アスペクト比16対９の画面を、アスペクト比４対３の画
面に表示する場合を考えたとき、16対９の画面の横方向
全部を４対３の画面の横方向一杯に表示すると、第７図
に斜線で示すように、画面の上下に画像情報のない部分
ができることになる。

そして、この場合には、16対９の高品位放送の画像情
報全てが４対３の画面上に表示されることになるが、全
表示画面の縦方向の約2/3しか表示されないため、表示
画面の走査線数が525本であることから、これの2/3であ
る350本の走査線しか画像表示に供されないことにな
る。このため、垂直方向の解像度が低下し、インチサイ
ズの小さい画面で表示した場合、大変見にくいものにな
るという問題が生じる。

したがって、大型画面の画像表示装置が必要となる
が、現在あるようなCRT（カソード・レイ・チューブ）
を用いて大型画面の表示装置を構成することは、体積が
大きくなりすぎて一般家庭用としては好ましくないもの
になる。このため、従来では、プロジェクターと称され
る投射型の画像表示装置が考えられているが、これもR,
G,Bの３色で発光する３本のCRTを用いているため、装置
の大型化及び大重量化を招き一般家庭用としては不向き
になるものである。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来のNTSC方式に対応した画像表示装
置で、アスペクト比が16対９の高品位放送を受信しよう
とする場合、525本の走査線の2/3である350本しか画像
表示に供されなくなるため、垂直方向の解像度が低下す
るという問題を有している。また、この問題を解決する
ために、表示画面の大型化を図ると、画像表示装置全体
が大型で大重量になってしまい、一般家庭用としては適
さないものになるという不都合を有している。

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、例えば一般のNTSC方式の画像と高品位放送の画像の
ように、アスペクト比の異なる画像信号に対応すること
ができ、しかも小型軽量で表示画面の大型化を図り一般
家庭用として好適する極めて良好な投射型画像表示装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る投射型画像表示装置は、１画素の大き
さに対応した面積を有し、液晶に電界を与える複数の透
明電極が、水平及び垂直方向に配列されるもので、各水
平ラインは交互に水平方向に半画素分づつずれ、かつ、
２ラインおきの水平ラインを構成する透明電極が、垂直
方向に略1/2に分割された透過型液晶パネルを使用して
いる。そして、この略1/2に分割された透明電極の一方
と該透明電極に隣接する水平ラインを構成する透明電極
とを１水平ラインとして駆動する第１の駆動状態と、略
1/2に分割された透明電極の両方を１水平ラインとして
駆動する第２の駆動状態とに切換制御するように構成し
たものである。

（作用） 上記のような構成によれば、テレビジョン方式に応じ
て１水平ライン幅を切換えられるので、例えば一般のNT
SC方式の画像と高品位放送の画像のように、アスペクト
比の異なる画像信号に対応することができ、しかも透過
型液晶パネルをライトバルブとして使用しているので、
小型軽量で表示画面の大型化を図ることができ一般家庭
用として好適である。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳
細に説明する。まず、この発明の適用される透過型液晶
パネルをライトバルブとした投射型画像表示装置の全体
的な基本構成について、簡単に説明しておくことにす
る。すなわち、この種の投射型画像表示装置には、第５
図に示す単板式と呼ばれるものと、第６図に示す３板式
と呼ばれるものとの２種類がある。

まず、第５図において、11は光源で、この光源11から
放射される光は、直接またはリフレクタ12で反射され、
集光レンズ13で集光された後、透過型液晶パネル14に入
射される。この透過型液晶パネル14は、R,G,Bの３色の
フィルタを有しており、それぞれのフィルタを通過する
光の量を調整するものである。このため、透過型液晶パ
ネル14を通過した光は、R,G,Bの３色で構成された映像
光となり、この映像光が投射レンズ15を介して高ゲイン
のスクリーン16に投影されて、ここに画像表示が行なわ
れるものである。

また、第６図において、17は光源で、この光源17から
放射される光は、直接またはリフレクタ18で反射され、
集光レンズ19で集光された後、分解ミラー20に入射され
る。この分解ミラー20は、入射された光をＲ成分,G成分
及びＢ成分の各波長の光に分解して出力するものであ
る。すなわち、Ｇ成分の波長の光は、分解ミラー20を直
進して透過型液晶パネル21の面に垂直に入射される。ま
た、Ｂ成分の波長の光は、分解ミラー20で図中上方に直
角に曲げられた後、一対の反射ミラー22,23でそれぞれ
反射されて透過型液晶パネル24の面に垂直に入射され
る。さらに、Ｒ成分の波長の光は、分解ミラー20で図中
下方に直角に曲げられた後、一対の反射ミラー25,26で
それぞれ反射された透過型液晶パネル27の面に垂直に入
射される。これら透過型液晶パネル21,24,27は、それぞ
れ通過する光の量を調整することにより、Ｇ成分,B成分
及びＲ成分の各映像光を形成するものである。そして、
各透過型液晶パネル21,24,27から得られる映像光が、プ
リズム28で合成された後、投射レンズ29を介して高ゲイ
ンのスクリーン30に投影されて、ここに画像表示が行な
われるものである。

以上のように、単板式と３板式とで異なる点は、単板
式が光源11からの放射光をそのまま３色のフィルタを有
する透過型液晶パネル14で調整してスクリーン16での画
像表示に供されているのに対し、３板式では光源17から
の放射光を一旦R,G,Bの各成分に分解して、各成分の光
を透過型液晶パネル27,21,24で調整した後、合成してス
クリーン30での画像表示に供させているというところに
ある。すなわち、単板式ではR,G,Bの３色のフィルタの
付いた透過型液晶パネル14を使用し、３板式ではフィル
タのない透過型液晶パネル21,24,27を使用しているの
で、輝度及び解像度共に３板式の方が優れているといえ
る。そして、このように透過型液晶パネルをライトバル
ブとして使用することにより、大画面でありながら小型
軽量で移動が容易な、一般家庭用に好適する投射型画像
表示装置を実現するることができる。

上記のような基本構成において、以下、この発明の特
徴となる上記透過型液晶パネルの詳細な構成について説
明する。すなわち、第１図中31は入力端子で、１水平ラ
イン毎の画像データがシリアルに供給される。この入力
端子31に供給された画像データは、２つのＸドライバ3
2,33の各入力端INにそれぞれ供給される。このうち、Ｘ
ドライバ32は、クロック入力端子34に供給されたクロッ
クCKに同期して、入力された画像データを画素単位で順
次シフトして１水平ライン分の画像データをホールドす
る機能を有している。また、他のＸドライバ33も、上記
クロックCKをノット回路35で反転させた反射クロックに
同期して、入力された画像データを画素単位で順次シフ
トしてホールドする機能を有している。このため、Ｘド
ライバ32から出力される画像データに対して、Ｘドライ
バ33から出力される画像データは、水平方向に半画素分
ずらされるようになされている。また、第１図中36はＹ
ドライバで、各Ｘドライバ32,33から出力された各画像
データを、垂直方向のどの位置に表示するかを決定し、
この決定された位置に対応した液晶の画素をドライブす
る機能を有している。

ここで、１画面を構成する全画素は、液晶に電界を加
えるための透明電極37の配列によって、その位置が設定
されている。すなわち、第１水平ラインを構成する画素
は、通常の大きさの透明電極37aを水平方向にそのサン
プル数だけ配列することにより構成されている。また、
第２水平ラインを構成する画素は、上記透明電極37aに
対して水平方向に半画素分ずれた位置に、上記透明電極
37aを図中上下方向に２つに分割した透明電極37b1,37b2
を水平方向にそのサンプル数だけ並設することにより構
成されている。さらに、第３水平ラインを構成する画素
は、上記透明電極37aと同じ大きさの透明電極37cを、第
１ラインと同じ水平位置でそのサンプル数だけ水平方向
に配列することにより構成されている。また、第４水平
ラインを構成する画素は、上記透明電極37aと同じ大き
さの透明電極37dを、第２ラインと同じ水平位置でその
サンプル数だけ水平方向に配列することにより構成され
ている。さらに、第５水平ラインを構成する画素は、上
記透明電極37aを図中上下方向に２つに分割した透明電
極37e1,37e2を、上記第１ラインと同じ水平位置で、そ
のサンプル数だけ水平方向に並設することにより構成さ
れている。また、第６水平ラインを構成する画素は、上
記透明電極37aと同じ大きさの透明電極37fを、第２ライ
ンと同じ水平位置でそのサンプル数だけ水平方向に配列
することにより構成されており、以下、同様な構成とな
っている。

すなわち、第1,第3,第5,……の各奇数ラインに対し
て、第2,第4,第6,……の各偶数ラインは、水平方向に半
画素分ずらされており、第２ライン及び該第２ラインか
ら２ラインおきに存在する各ライン（第5,第8,第11…
…）を構成する画素は、透明電極37aと同じ大きさの透
明電極を図中上下方向に２つの分割した透明電極37b1,3
7b2,37e1,37e2,……を水平方向に並設することにより構
成されているものである。そして、全ての透明電極37に
は、それぞれ透明電極37に電荷を加えるためのTFT（電
界供給用トランジスタ）38が接続されている。また、奇
数ラインを構成する透明電極37a,37c,37e1,37e2,……に
接続されたTFT38には、Ｘドライバ32の出力が供給さ
れ、偶数ラインを構成する透明電極37b1,37b2,37d,37f
……に接続されたTFT38には、Ｘドライバ33の出力が供
給されている。

上記のような構成において、以下、その動作を説明す
る。まず、入力端子31に通常のNTSC方式の画像データが
供給されたとして、倍速で画像表示させた場合、つま
り、走査線数が525本となる場合について考える。この
場合、透明電極37aと透明電極37b1とで第１ラインの画
像表示を行ない、透明電極37b2と透明電極37cとで第２
ラインの画像表示を行ない、透明電極37dと透明電極37e
1とで第３ラインの画像表示を行ない、透明電極37e2と
透明電極37fとで第４ラインの画像表示を行なうという
ように、各ラインの画像表示が行なわれるように制御さ
れる。このとき、透明電極37aの大きさを１とすると１
画面のサイズは、垂直方向に約788となる。

なお、Ｘドライバ32にホールドされる画像データと、
Ｘドライバ33にホールドされる画像データとは、前述し
たように、水平方向に半画素分ずれているので、Ｙドラ
イバ36の出力タイミングを第２図に示すようにして、各
TFT38を制御する。つまり、垂直方向に１画素とその1/2
の面積の画素とを同時に表示させている。通常は、１本
の走査線に対して水平方向に１画素の列が対応するが、
この実施例においては、１画素とその1/2の面積の画素
の列が対応していることになり、さらに、この１画素と
その1/2の面積の画素の列が互いに水平方向に半画素分
ずれているので、結果的に水平方向の解像度が１画素の
列の場合に比して向上するという効果がある。

次に、入力端子31に高品位放送の画像データが供給さ
れた場合について考える。この場合、高品位放送の１フ
ィールド中の走査線数は516本であるので、これを前述
した透明電極37aの大きさを１として１画面の垂直方向
のサイズがその788倍ある液晶に、16対９のアスベクト
で表示すると、垂直方向の約2/3が表示に供される領域
となる。したがって、788の2/3は525であるため、走査
線数の変換を行なうことなくそのまま表示が可能とな
り、垂直解像度の高い高画質表示を実現することができ
る。

第３図は、このときのＹドライバ36の出力タイミング
を示すもので、透明電極37aを上下方向に２つに分割し
た大きさの一対の透明電極（37b1,37b2），（37e1,37e
2），……を同時に駆動して１水平ラインを表示するよ
うにしている。すなわち、１水平ラインの幅が、NTSC方
式の画像データを表示するときの１水平ライン幅の2/3
のサイズになっている。

したがって、上記実施例のような構成によれば、一般
のNTSC方式の画像と高品位放送の画像データのようなア
スベクト比の異なる画像データを、垂直方向の解像度を
劣化させることなく画像表示することができる。また、
透過型液晶パネルをライトバルブとして使用しているの
で、表示画面を大型化しても小型軽量であり、一般家庭
用として好適である ところで、上述した実施例の構成では、上下に分割し
ない透明電極37a,37c,37d,37f,……の面積に比べて、上
下に分割した一対の透明電極（37b1,37b2），（37e1,37
e2），……の合計面積の方が小さくなるので光の透過率
が減少し、１水平ライン毎に輝度差が生じてしまい、表
示画面が横しまの画像となる。そこで、分割しない画素
に加える画像データが第４図（ａ）に示すレベルである
とすると、分割した画素に加える画像データをそれより
も同図（ｂ）に示すようにａだけレベルアップすること
により、上述した輝度差をなくし良好な画像表示を行な
うことができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、この他その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、例えば一般の
NTSC方式の画像と高品位放送の画像のように、アスペク
ト比の異なる画像信号に対応することができ、しかも小
型軽量で表示画面の大型化を図り一般家庭用として好適
する極めて良好な投射型画像表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る投射型画像表示装置の一実施例
を示す構成図、第２図及び第３図はそれぞれ同実施例の
動作を説明するためのタイミング図、第４図は同実施例
のライン毎の輝度差をなくすための対策を説明するため
の図、第５図及び第６図はそれぞれこの発明が適用され
る投射型画像表示装置の全体的な基本構成を示す構成
図、第７図はアスペクト比４対３の画面上にアスペクト
比16対９の画面を表示した場合を説明するための図であ
る。 11……光源、12……リフレクタ、13……集光レンズ、14
……透過型液晶パネル、15……投射レンズ、16……スク
リーン、17……光源、18……リフレクタ、19……集光レ
ンズ、20……分解ミラー、21……透過型液晶パネル、2
2,23……反射ミラー、24……透過型液晶パネル、25,26
……反射ミラー、27……透過型液晶パネル、28……プリ
ズム、29……投射レンズ、30……スクリーン、31……入
力端子、32,33……Ｘドライバ、34……クロック入力端
子、35……ノット回路、36……Ｙドライバ、37……透明
電極、38……TFT。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透過型液晶パネルをライトバルブとして使
   用した投射型画像表示装置において、前記透過型液晶パ
   ネルは、１画素の大きさに対応した面積を有し液晶に電
   界を与える複数の透明電極が水平及び垂直方向に配列さ
   れるもので、各水平ラインは交互に水平方向に半画素分
   づつずれ、かつ、２ラインおきの水平ラインを構成する
   透明電極が垂直方向に略1/2に分割されており、この略1
   /2に分割された透明電極の一方と該透明電極に隣接する
   水平ラインを構成する透明電極とを１水平ラインとして
   駆動する第１の駆動状態と、前記略1/2に分割された透
   明電極の両方を１水平ラインとして駆動する第２の駆動
   状態とに切換制御するように構成してなることを特徴と
   する投射型画像表示装置。