JP4101954B2 - 画像表示装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学的なウォブリング操作による画素ずらしを行って、高解像度の画像を表示するようにした画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示素子などを用いた画像表示装置において、液晶表示素子からの光の光軸を所定の方向に振動させるウォブリングと呼ばれる画素ずらし操作を行って、液晶表示素子の解像度を向上させることが知られている。
【０００３】
例えば、特開平４−６３３３２号公報には、表示用液晶パネルに対して、偏光方向制御用液晶パネルと水晶板の組み合わせを２組用い、且つ４つのフレームメモリを用いて、１組の偏光方向制御用液晶パネルと水晶板により画像を水平方向に１／２画素ピッチシフトさせ、他の１組の偏光方向制御用液晶パネルと水晶板により画像を垂直方向に１／２画素ピッチシフトさせて４点画素ずらしを行い、解像度を向上させる手法が示されている。すなわち、１フレームを４フィールドで構成し、画像信号を４つの画像に分割して、それぞれの分割画像をフレームメモリに記憶させる。そして、第１のフィールドでは２組の液晶パネル中を直進させて表示し、第２のフィールドでは水平方向に１／２画素ピッチだけシフトして表示させ、第３のフィールドでは垂直方向に１／２画素ピッチだけシフトして表示させ、第４のフィールドでは水平方向、垂直方向共に１／２画素ピッチだけシフトした位置に表示させて、これらを合成することにより、４点画素ずらしによる高精細な画像が表示されるようになっている。
【０００４】
また、特開平７−３６０５４号公報においても、液晶位相変調素子と複屈折媒体とからなる１次元の２点画素ずらし素子を２組用意し、一方の素子に対して他方の素子を入射光軸の回りに90°回転させて組み合わせ積層して、１フレームあるいは１フィールド内で垂直及び水平方向の４回の画素ずらしを行い、２次元の４点画素ずらしの高解像度化された光学装置について開示がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように上記先行技術は、いずれも水平方向の画素ピッチＰX ，垂直方向の画素ピッチＰY の正方配列の液晶表示素子の画素を、水平、垂直及び斜め方向に１／２画素ピッチずらして、４点画素ずらしを行い、４倍に解像度を上げるようにしたものに関するものである。
【０００６】
ところで、上記４点画素ずらし方式を、図13に示すような一般に用いられている、画素をデルタ配列で配置した液晶表示素子に単に適用し、図14に示すような４点画素ずらしを行った場合、次のような問題点が生じる。すなわち、上記４点画素ずらし方式を行った場合の周波数帯域の変動を考えた場合、図15の周波数帯域図に示すようになる。図15において、横軸は水平方向の周波数帯域、縦軸は垂直方向の周波数帯域、黒丸印は原点（零周波数）、白丸印は液晶表示素子のサンプリング周波数である。ここで、サンプリングされた情報はサンプリング周波数の１／２までしか周波数帯域をもたないというサンプリングの定理から、濃点領域ａで示した画素ずらしを行わない元の液晶表示素子の周波数帯域は、上記のような４点画素ずらしを行った場合、淡点で示した領域ｂの周波数帯域に拡張される。この拡張された周波数帯域においては、図15からわかるように、垂直及び斜め方向においては周波数帯域は増加しているが、水平方向の周波数帯域は、４点画素ずらしを行っても全く増加しておらず、水平方向の解像度は向上しないという問題点がある。
【０００７】
本発明は、従来の液晶表示素子における４点画素ずらし方式をデルタ配列の液晶表示素子に適用した場合の上記問題点を解消するためになされたもので、水平及び垂直のいずれの方向においても周波数帯域を増加させ、解像度を向上させることの可能な４点画素ずらし方式の画像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】
上記問題点を解決するため、請求項１に係る発明は、画素をデルタ配列で配置した表示素子と、該表示素子の各画素位置をそれぞれ４点の位置で繰り返し変移させる画素位置変移手段と、該画素位置変移手段に同期して、前記画素位置に対応した画像を前記表示素子に表示すべく画像信号を変移させる画像変移手段とを備え、前記４点の画素位置は、標準の第１の画素位置と、該標準の第１の画素位置に対し、水平方向に水平画素ピッチＰX の約１／２だけずれた第２の画素位置と、前記標準の第１の画素位置に対し、水平方向に水平画素ピッチＰX の約３／４又は約１／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずれた第３の画素位置と、前記標準の第１の画素位置に対し、水平方向に水平画素ピッチＰX の約１／４又は約３／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずれた第４の画素位置の４点として、画像表示装置を構成するものである。
【０００９】
このように、画素位置変移手段により変移される画素位置において、図１に示すように、第３の画素位置(3) を標準の第１の画素位置(1) に対して水平方向に水平画素ピッチＰX の約３／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずらした位置とし、第４の画素位置(4) を標準の第１の画素位置(1) に対して水平方向に水平画素ピッチＰX の約１／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずらした位置とすることにより、図３に示すように、濃点領域Ａで示した画素ずらしを行わない元の液晶表示素子の周波数帯域は、淡点で示した領域Ｂの周波数帯域に拡張され、周波数帯域は垂直及び水平方向において共に増大し、垂直方向ばかりでなく、水平方向にも解像度を２倍にすることができる。
【００１０】
また、第３の画素位置(3) と第４の画素位置(4) とを、図２の（Ａ）に示すように逆にして、すなわち第３の画素位置(3) を標準の第１の画素位置(1) に対して水平方向に水平画素ピッチＰX の約１／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずらした位置とし、第４の画素位置(4) を標準の第１の画素位置(1) に対して水平方向に水平画素ピッチＰX の約３／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずらした位置としても、同様に垂直及び水平方向の解像度を２倍とすることができる。また、図２の（Ｂ）に示すように第３及び第４の画素位置の水平方向のずらし方向を逆にしても同様の効果が得られる。
【００１１】
なお、画素ピッチは、モノクロ表示素子においては隣接画素間のピッチを画素ピッチとし、カラー表示素子の場合は、図４に示すように同行の同色の画素ピッチを水平画素ピッチＰX とし、行間のピッチを垂直画素ピッチＰY とする。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る画像表示装置において、前記画素位置変移手段を、入射光の偏光方向をスイッチングする第１の偏光制御手段と該第１の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第１の光路制御手段とからなる第１の画素位置変移素子と、入射光の偏光方向をスイッチングする第２の偏光制御手段と該第２の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第２の光路制御手段とからなり、前記第１の画素位置変移素子に対して縦続的に配設される第２の画素位置変移素子と、前記第１の画素位置変移素子と第２の画素位置変移素子との間に配設された、入射光の偏光方向を所定角度θ＝ｔan-1｛（２ＰY ／ＰX ）±ｎ・π／２｝，（但しｎ＝０，１，２，・・・・・）回転させる偏光回転手段とで構成することを特徴とするものであり、また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る画像表示装置において、前記画素位置変移手段を、入射光の偏光方向をスイッチングする第１の偏光制御手段と該第１の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第１の光路制御手段とからなる第１の画素位置変移素子と、入射光の偏光方向をスイッチングする第２の偏光制御手段と該第２の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第２の光路制御手段とからなり、前記第１の画素位置変移素子に対して縦続的に配設される第２の画素位置変移素子と、該第２の画素位置変移素子における第２の偏光制御手段と第２の光路制御手段との間に配設された、入射光の偏光方向を所定角度θ＝ｔan-1｛（２ＰY ／ＰX ）±ｎ・π／２｝，（但しｎ＝０，１，２，・・・・・）回転させる偏光回転手段とで構成することを特徴とするものである。
【００１３】
このような構成の偏光回転手段を用いて画素位置変移手段を構成することにより、所望の斜め方向のずらし角度を容易に設定することができ、上記４点の画素位置への変移を容易に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図５は、本発明に係る画像表示装置の全体構成を示すブロック構成図である。この実施の形態の画像表示装置における光学系は、バックライト１と、液晶表示素子２と画素飛ばしを行う画素飛ばし光学素子（画素位置変移手段）３と、飛ばし処理された画素を拡大して観察するための接眼光学系４とで構成されている。また、この光学系に付随する電気的な回路系の構成は、画素飛ばし制御に合わせて映像信号を制御するための映像信号処理回路５と、液晶表示素子２を駆動するＬＣＤ駆動回路６と、映像同期信号及びフィールド判別信号に基づいて画素飛ばし光学素子３を制御するための画素飛ばし制御回路７とで構成されている。
【００１５】
次に、画素飛ばし光学素子３の具体的な構成例を図６に基づいて説明する。図６において、３−１は第１のＴＮ液晶セル、３−２は水晶やニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の結晶からなる第１の複屈折板で、第１のＴＮ液晶セル３−１と第１の複屈折板３−２とが１組となって横方向の１次元の画素飛ばし素子を構成している。３−３は光の偏光方向をθ方向分回転させる機能をもつ旋光板であり、３−４は第２のＴＮ液晶セル、３−５は第２の複屈折板で、材料としてはそれぞれ第１のＴＮ液晶セル３−１，第１の複屈折板３−２と同じものであるが、これらは１組となって斜めθ方向の画素飛ばし素子を構成している。
【００１６】
次に、このように構成されている画素飛ばし光学素子の動作について説明する。図６に示すように、液晶表示素子２としては実線矢印で示すよう横方向（水平方向）の偏光方向の光を射出するものが用いられているものとする。第１のＴＮ液晶セル３−１は、印加電圧をＯＮ，ＯＦＦすることにより出射する光の偏光方向を90°変えるようになっている。すなわち、印加電圧ＯＮのときは、実線矢印で示すように偏光方向は変わらず、偏光方向が横方向の光はそのまま通過する。印加電圧ＯＦＦのときは、点線矢印で示すように偏光方向が90°すなわち縦方向に回転する。第１の複屈折板３−２は、結晶軸が図示のように横方向に45°傾いており、第１のＴＮ液晶セル３−１への印加電圧をＯＮとしたときの偏光方向が横方向の光は、実線矢印で示すように横方向にずれて出射される。一方、ＯＦＦとしたときの偏光方向が縦方向の光は、点線矢印で示すようにそのまま通過する。したがって、第１のＴＮ液晶セル３−１と第１の複屈折板３−２からなる画素ずらし素子への印加電圧をＯＮ，ＯＦＦすることにより、液晶表示素子２から出射された光を、そのまま通過させたり、あるいは横方向（水平方向）にずらしたりして出射する。なお、このずらし量は、第１の複屈折板３−２の厚みと複屈折材料の複屈折の値で決まる。ここで、第１の複屈折板３−２の厚みは、図７に示した画素とばし量ＰX ／２に相当する厚みに設定する。
【００１７】
次に、第１の複屈折板３−２から出射された光は、旋光板３−３により光の偏光方向が、実線及び点線矢印で示すようにθ°（例えば60°）回転させられる。これは、後述の第２の複屈折板３−５でθ°斜め方向に出射位置をずらすために、偏光方向をθ°変えるようにするものである。なお、θの値は正確には、水平画素ピッチをＰX ，垂直画素ピッチをＰY とすると、θ＝ｔan-1｛（２ＰY ／ＰX ）±ｎ・π／２｝，（但しｎ＝０，１，２，・・・・・）で表される。
【００１８】
次いで、旋光板３−３から出射し第２のＴＮ液晶セル３−４に入射した光は、第１のＴＮ液晶セル３−１と同様に、印加電圧をＯＮ，ＯＦＦすることにより出射する光の偏光方向が変えられる。すなわち、印加電圧ＯＮのときは、偏光方向は変わらず、ＯＮ・ＯＮの実線矢印、及びＯＦＦ・ＯＮの点線矢印で示すように、偏光方向が変わらずに、旋光板３−３で旋光された光がそのまま通過する。印加電圧ＯＦＦのときは、偏光方向は90°回転し、ＯＮ・ＯＦＦの点線矢印及びＯＦＦ・ＯＦＦの実線矢印で示すように、偏光方向が90°回転して出射される。
【００１９】
次に、第２のＴＮ液晶セル３−４からの出射光は第２の複屈折板３−５に入射されるが、この第２の複屈折板３−５は、水平及び垂直方向共に結晶軸がθ°傾斜しており、すなわち結晶軸は斜め方向に傾いている。したがって、このような傾斜結晶軸をもつ第２の複屈折板３−５からは、ＯＦＦ・ＯＮの点線矢印で示す光及びＯＮ・ＯＦＦの点線矢印で示す光は、そのまま出射され、ＯＮ・ＯＮの実線矢印で示す光及びＯＦＦ・ＯＦＦの実線矢印で示す光は、それぞれθの角度で斜め方向にずらされた位置から出射される。なお、第２の複屈折板３−５の厚みは、図７に示した画素ずらし量｛（ＰX ／４）2 ＋（ＰY ／２）2 ｝1/2 に相当する。
【００２０】
以上のように、第１及び第２のＴＮ液晶セル３−１，３−４に対する印加電圧のＯＮ，ＯＦＦを、表１に示すように組み合わせることにより、液晶表示素子２からの出射光を、図７に示すように(1) 〜(4) の画素位置へ出射するように制御することができる。なお、印加電圧のＯＮ，ＯＦＦを、表１に示すような順番で制御することにより、各画素位置は図７において矢印で示すような巡回順となる。
【００２１】
【表１】
Figure 0004101954
【００２２】
また、表２に示すような組み合わせ印加電圧の順序とすることにより、各画素位置を図８の矢印で示すような順序、すなわちたすき掛け順となるように制御することができる。
【００２３】
【表２】
Figure 0004101954
【００２４】
電気回路系の後段で画像補正を行う場合、画素飛ばし順をたすき掛け順とすると、隣接する画素が離れすぎる部分（(4) 画素位置→(1) 画素位置）があり、巡回型に比べて好ましくない場合があるが、電気回路的には(3) と(4) の画素位置の表示の際に表示するデータを入れかえる必要がないので、逆向き走査のないたすき掛け順方式の方が好ましい。
【００２５】
なお、巡回型あるいはたすき掛け順のいずれの画素飛ばし方式においても、スタート位置はいずれの位置にしてもよく、また表１あるいは表２に示した回り順序を逆回りとしてもよいことは勿論である。
【００２６】
次に、映像信号処理回路等の電気回路系の構成例を、図９のブロック構成図に基づいて説明する。入力信号としては、複合映像信号ＶＢＳあるいはＳ端子より入力されるＹ，Ｃ信号が入力される。複合映像信号ＶＢＳの場合は、まずＹ／Ｃ分離回路11でＹ信号とＣ信号に分離される。そしてスイッチ回路12において、複合映像信号ＶＢＳかＳ端子よりの入力信号のいずれかを選択して、Ｙ信号とＣ信号を出力する。スイッチ回路12からのＹ信号とＣ信号はデコーダ13に入力され、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に変換されると共に、垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤが取り出され、更にフィールド信号Ｅ／Ｏも取り出され、タイミング発生回路14に入力される。なお、15はＰＬＬ回路である。
【００２７】
デコーダ13からのＲ，Ｇ，Ｂ信号はゲイン制御アンプ及びエンハンス回路16に入力され、映像のコントラストの制御、水平方向のある周波数のコントラストの制御などが行われる。なお、この際、調整ボリウム17によりユーザがコントラストやエンハンスの調整を行うことができるようになっている。ゲイン制御アンプ及びエンハンス回路16からの出力信号はＡ／Ｄ変換器18でＡ／Ｄ変換されるが、ここでＡ／Ｄ変換のサンプリングは、液晶表示素子の画素ピッチの中間位置に画素位置を飛ばすため、通常の液晶表示素子のサンプリング周波数の２倍の周波数で行われる。
【００２８】
ここで、図７又は図８に示すように画素位置をずらして画素飛ばしを行う場合に、(1) ，(2) の画素位置を偶数（Ｅ）フィールドとし、(3) ，(4) の画素位置を奇数（Ｏ）フィールドとすると、奇数フィールドのＡ／Ｄ変換器におけるサンプリングタイミングを、ＰX ／４に相当する時間、ディレイ回路19を通して遅らせる。なお、セレクタ20は、偶数フィールドに対するサンプリングタイミングとディレイ回路19を通して遅延させた奇数フィールドに対するサンプリングタイミングとを選択切り換えするものである。
【００２９】
21はＲ，Ｇ，Ｂ信号毎に設けられた倍速変換用メモリで、フィールド画素数分のメモリを備えており、読み出し時には、例えば偶数フィールドの場合はまず(1) の画素位置に相当する映像信号を通常の２倍の速度で読み出し、その読み出しの終了後、(2) の画素位置に相当する映像信号を同じく通常の２倍の速度で読み出すようになっており、奇数フィールドの場合は(3) の画素位置に相当する映像信号を読み出して、次いで(4) の画素位置に相当する映像信号を読み出すようになっている。
【００３０】
22はＦＩＦＯメモリで、前フィールドの映像信号を記憶させておくメモリであり、ＦＩＦＯメモリ22で記憶させておいた前フィールドの映像信号と現フィールドの映像信号とを用いて、演算回路23で演算処理により画像補正を行うようになっている。液晶表示素子は応答速度が遅いため隣接画素へ信号が漏れ込む傾向があるので、コントラスト強調する必要がある。そこで、この演算回路23で行われる画像補正は、前フィールドの映像信号と現フィールドの映像信号とを比較して、差分がより大きくなるように演算処理を行って、コントラスト強調を行った新たな映像信号を出力するようにしている。
【００３１】
演算回路23による画像補正の演算処理後の映像信号は、Ｄ／Ａ変換器24でアナログ信号に変換され、ＬＣＤ用ＲＧＢドライバ25に、タイミングジェネレータ14から供給されるサンプルホールド信号ＳＨと共に入力される。そしてＬＣＤ用ＲＧＢドライバ25においてはＬＣＤ駆動信号を生成し、液晶表示素子（ＬＣＤ）26へ印加し該液晶表示素子26を駆動する。なお、27はＬＣＤ用タイミングジェネレータで、タイミングジェネレータ14から垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤ，奇数フィールド又は偶数フィールドを表す信号Ｏ／Ｅ，及び奇数又は偶数フィールドにおいて、１番目のフィールドか２番目のフィールドかを表す信号(1) ／(2) が入力され、液晶表示素子用のタイミング信号を生成し出力するようになっている。28，29は第１及び第２のＴＮ液晶セルで、該第１及び第２のＴＮ液晶セル28，29には、前記ＬＣＤ用タイミングジェネレータ27と同様の信号を受けてＴＮ液晶セル用タイミング信号を生成するＴＮ液晶セル用タイミングジェネレータ30から、それぞれタイミング信号が送出され、駆動されるようになっている。
【００３２】
なお、演算回路23においては、図示していないＣＰＵとの間で信号の授受が行われるように示しているが、これは、液晶表示素子の応答速度は温度によって変化するので、ＣＰＵにより演算回路23における演算係数を温度によって変える制御を行わせるようにしていることを示している。
【００３３】
また、この構成例の画素飛ばし光学素子においては、横方向の画素飛ばし素子からの出射光を、旋光板３−３により偏光方向をθ°回転させたのち、斜め方向の画素飛ばし素子に入射させるようにしたものを示したが、前段に斜め方向の画素飛ばし素子を配置し、旋光板で偏光方向を水平方向に戻して、後段に配置した横方向の画素飛ばし素子に入射させるように構成することもでき、同様な作用効果を得ることができる。
【００３４】
次に、画素位置を４つの位置にずらす画素飛ばし光学素子（画素位置変移手段）の他の構成例について説明する。図６に示した画素飛ばし光学素子においては、旋光板を用いたものを示したが、この構成例では、旋光板の代わりに、後段のＴＮ液晶セルに対して２枚の複屈折板を配置して、旋光板を用いた場合と同様な機能をもたせるようにしたものである。
【００３５】
これを図10の（Ａ），（Ｂ）に示した原理図に基づいて説明する。図10の（Ａ），（Ｂ）において、31は出射位置を水平方向にずらす、すなわち水平方向に飛ばす初段複屈折板で、32は出射位置を垂直方向にずらす、すなわち垂直方向に飛ばす次段複屈折板であり、この２枚の複屈折板31，32を重ね合わせて組み合わせることにより、出射位置を斜め方向にずらす、すなわち斜め方向に飛ばすことが可能となる。すなわち、図10の（Ａ）に示すように、画素飛ばし光学素子の後段の第２のＴＮ液晶セルから偏光方向が水平方向の光が初段複屈折板31に入射したとすると、画素位置は水平方向に飛ばされて出射する。次段の複屈折板32では偏光方向が横方向の光に対しては何も作用しないので、そのまま通過し画素位置は横方向に飛んだ状態で出射される（黒丸印参照）。
【００３６】
次に、図10の（Ｂ）に示すように第２のＴＮ液晶セルから偏光方向が縦方向の光が初段複屈折板31に入射したとすると、縦方向の光に対しては何も作用しないので、そのまま通過し次段の複屈折板32へ入射する。次段複屈折板32においては縦方向に画素位置がずらされて出射する（黒丸印参照）。
【００３７】
したがって、図10の（Ａ）における次段複屈折板32からの出射状態から、図10の（Ｂ）における次段複屈折板32からの出射状態をみると、黒丸で示した画素位置は、横方向にずらされた位置から縦方向にずらされた位置へ移動した状態となり、これは結局斜め方向にずらされた状態となる。このように、後段の第２のＴＮ液晶セルからの偏光方向が水平方向及び垂直方向の光に対して、２枚の組み合わせ複屈折板を介在させることにより、光出射位置すなわち画素位置を斜め方向に飛ばすことができる。
【００３８】
次に、この原理を用いて構成した画素飛ばし光学素子の構成を図11に示す。この図11に示す画素飛ばし光学素子においては、図６に示した画素飛ばし光学素子と同一又は対応する部材には同一符号を付して示している。この画素飛ばし光学素子は、第１のＴＮ液晶セル３−１と第１の複屈折板３−２とからなる横方向の画素飛ばし素子と、第２のＴＮ液晶セル３−４と第２の複屈折板３−５と第３の複屈折板３−６とからなる斜め方向の画素飛ばし素子とで構成されている。なお、第２の複屈折板３−５と第３の複屈折板３−６は、図10の原理図で示した初段複屈折板と次段複屈折板に対応するものである。ここで、第２の複屈折板３−５は図12の画素とばし位置におけるＰX ／４に相当する厚さを有しており、第３の複屈折板３−６は図12におけるＰY ／２に相当する厚さを有している。また第１の複屈折板３−２の厚みは、図６に示した画素とばし光学素子の場合と同様にＰX ／２に相当する厚さを有している。
【００３９】
次に、このように構成されている画素飛ばし光学素子の動作について説明する。この画素飛ばし光学素子においても、液晶表示素子２としては実線矢印で示すように横方向（水平方向）の偏光方向の光を射出するものが用いられているものとする。第１のＴＮ液晶セル３−１は、印加電圧をＯＮ，ＯＦＦすることにより出射する光の偏光方向を90°変えるようになっている。第１の複屈折板３−２は、結晶軸が図示のように横方向に45°傾いており、第１のＴＮ液晶セル３−１の印加電圧をＯＮとしたときの偏光方向が横方向の光は、実線矢印で示すように横方向にずれて出射される。一方、ＯＦＦとしたときの偏光方向が縦方向の光は作用を受けず、そのまま点線矢印で示すように通過する。したがって、第１のＴＮ液晶セル３−１と第１の複屈折板３−２からなる画素ずらし素子への印加電圧をＯＮ，ＯＦＦすることにより、液晶表示素子２から出射された光を、そのまま通過させたり、あるいは横方向（水平方向）にずらしたりして出射する。
【００４０】
次いで、第２のＴＮ液晶セル３−４に入射した光は、第１のＴＮ液晶セル３−１と同様に、印加電圧をＯＮ，ＯＦＦすることにより、出射する光の偏光方向が90°変えられる。すなわち、印加電圧ＯＮのときは偏光方向が変わらず、ＯＮ・ＯＮの実線矢印、及びＯＦＦ・ＯＮの点線矢印で示すように偏光方向は変わらず、そのまま通過する。印加電圧ＯＦＦのときは偏光方向は90°回転し、ＯＮ・ＯＦＦの点線矢印、及びＯＦＦ・ＯＦＦの実線矢印で示すように偏光方向が90°回転して出射される。
【００４１】
次に、第２のＴＮ液晶セル３−４からの出射光は、結晶軸を横方向に傾けた第２の複屈折板３−５と結晶軸を縦方向に傾けた第３の複屈折板３−６の２枚の複屈折板を通過させることにより、図10の原理図で示したように、第３の複屈折板３−６からは、偏光方向が横方向の光はＯＮ・ＯＮの実線矢印及びＯＦＦ・ＯＦＦの実線矢印で示すように横方向に少しずらされて出射する。一方、偏光方向が縦方向の光はＯＮ・ＯＦＦの点線矢印及びＯＦＦ・ＯＮの点線矢印で示すように縦方向に少しずらされて出射する。すなわち、偏光方向が縦方向の光は、偏光方向が横方向の光に対して斜め方向にずらされた位置から出射される。
【００４２】
以上のように、第１及び第２のＴＮ液晶セル３−１，３−４に対する印加電圧のＯＮ，ＯＦＦを、表３に示すような組み合わせ順とすることにより、液晶表示素子２からの出射位置（画素位置）を、図12に示すように(1) 〜(4) の画素位置へ制御することができる。
【００４３】
【表３】
Figure 0004101954
【００４４】
ところで、上記図６に示した画素飛ばし光学素子においては、第２のＴＮ液晶セルには旋光板で偏光方向が回転傾斜された偏光が入射するようになっているので、第１のＴＮ液晶セルとは同じ種類のものは使えないが、この図11に示した構成例における画素飛ばし光学素子においては、第１のＴＮ液晶セルと第２のＴＮ液晶セルには偏光方向が同じ偏光が入射するようになっているので、同じ種類のＴＮ液晶セルを用いることができ、したがってコスト的に有利である。また、この画素飛ばし光学素子は旋光板の代わりに２枚の複屈折板の組み合わせを用いているが、旋光板は複屈折板に比べて高価なので、この点においてもコスト的に有利である。なお、図６に示した画素飛ばし光学素子においては、旋光板３−３を第２のＴＮ液晶セル３−４と第２の複屈折板３−５との間に配置することができ、この場合は第１のＴＮ液晶セルと第２のＴＮ液晶セルとは同じ種類のものを用いることができる。
【００４５】
また、図11に示した画素飛ばし光学素子においては、第１の複屈折板の厚さは第２の複屈折板の厚さの２倍となっており、したがって第２の複屈折板を２枚重ねて、且つ結晶軸方向を調整することにより第１の複屈折板を構成することもできる。このように構成することにより、素子全体を２種類の複屈折板で構成することができ、コスト的なメリットが得られる。
【００４６】
また、この構成例においても、第２のＴＮ液晶セル３−４と第２の複屈折板３−５と第３の複屈折板３−６とからなる斜め方向の画素飛ばし素子を前段に配置し、後段に第１のＴＮ液晶セル３−１と第１の複屈折板３−２とからなる横方向の画素飛ばし素子を配置して、画素飛ばし光学素子を構成しても、同様な作用効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、デルタ配列の表示素子の４点画素ずらしにおいて、第３及び第４の画素位置を標準の画素位置に対して斜め方向にずらすようにしたので、垂直方向ばかりでなく水平方向にも解像度を２倍に向上させることができる。また請求項２及び３に係る発明によれば、所望の斜め方向のずらし角度を容易に設定をすることができ、４点画素位置への変移を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像表示装置の画素飛ばし位置を示す図である。
【図２】 図１に示した画素飛ばし位置の変形例を示す図である。
【図３】 本発明に係る画像表示装置における画素飛ばしによる周波数帯域の拡大態様を示す図である。
【図４】 カラー表示素子の水平画素ピッチ及び垂直画素ピッチを示す説明図である。
【図５】 本発明に係る画像表示装置の実施の形態の全体構成を示すブロック構成図である。
【図６】 図５に示した実施の形態における画素飛ばし光学素子の構成例を示す図である。
【図７】 図６に示した画素飛ばし光学素子による画素位置の飛ばし順を示す図である。
【図８】 図６に示した画素飛ばし光学素子による画素位置の他の飛ばし順を示す図である。
【図９】 図５に示した実施の形態における電気回路系の構成例を示すブロック構成図である。
【図10】 図５に示した実施の形態における画素飛ばし光学素子の他の構成例の動作原理を示す説明図である。
【図11】 図10に示した説明図に基づく画素飛ばし光学素子の他の構成例を示す図である。
【図12】 図11に示した画素飛ばし光学素子による画素飛ばし位置を示す図である。
【図13】 一般のデルタ配列の液晶表示素子の画素配列を示す図である。
【図14】 デルタ画素配列の液晶表示素子に従来の４点画素ずらし方式を適用した場合の、画素ずらし位置を示す図である。
【図15】 図14に示した画素ずらしを行った場合の周波数帯域の拡大態様を示す図である。
【符号の説明】
１ バックライト
２ 液晶表示素子
３ 画素飛ばし光学素子
３−１ 第１のＴＮ液晶セル
３−２ 第１の複屈折板
３−３ 旋光板
３−４ 第２のＴＮ液晶セル
３−５ 第２の複屈折板
３−６ 第３の複屈折板
４ 接眼光学系
５ 映像信号処理回路
６ ＬＣＤ駆動回路
７ 画素飛ばし制御回路
11 Ｙ／Ｃ分離回路
12 スイッチ回路
13 デコーダ
14 タイミング発生回路
15 ＰＬＬ回路
16 ゲイン制御アンプ及びエンハンス回路
17 調整ボリウム
18 Ａ／Ｄ変換器
19 ディレイ回路
20 セレクタ
21 倍速変換用メモリ
22 ＦＩＦＯメモリ
23 演算回路
24 Ｄ／Ａ変換器
25 ＬＣＤ用ＲＧＢドライバ
26 液晶表示素子
27 ＬＣＤ用タイミングジェネレータ
28 第１のＴＮ液晶セル
29 第２のＴＮ液晶セル
30 ＴＮ液晶セル用タイミングジェネレータ
31 初段複屈折板
32 次段複屈折板

Claims (3)

  1. 画素をデルタ配列で配置した表示素子と、該表示素子の各画素位置をそれぞれ４点の位置で繰り返し変移させる画素位置変移手段と、該画素位置変移手段に同期して、前記画素位置に対応した画像を前記表示素子に表示すべく画像信号を変移させる画像変移手段とを備え、前記４点の画素位置は、標準の第１の画素位置と、該標準の第１の画素位置に対し、水平方向に水平画素ピッチＰX の約１／２だけずれた第２の画素位置と、前記標準の第１の画素位置に対し、水平方向に水平画素ピッチＰX の約３／４又は約１／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずれた第３の画素位置と、前記標準の第１の画素位置に対し、水平方向に水平画素ピッチＰX の約１／４又は約３／４，垂直方向に垂直画素ピッチＰY の約１／２だけずれた第４の画素位置の４点であることを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記画素位置変移手段は、入射光の偏光方向をスイッチングする第１の偏光制御手段と該第１の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第１の光路制御手段とからなる第１の画素位置変移素子と、入射光の偏光方向をスイッチングする第２の偏光制御手段と該第２の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第２の光路制御手段とからなり、前記第１の画素位置変移素子に対して縦続的に配設される第２の画素位置変移素子と、前記第１の画素位置変移素子と第２の画素位置変移素子との間に配設された、入射光の偏光方向を所定角度θ＝ｔan-1｛（２ＰY ／ＰX ）±ｎ・π／２｝，（但しｎ＝０，１，２，・・・・・）回転させる偏光回転手段とで構成されていることを特徴とする請求項１に係る画像表示装置。
  3. 前記画素位置変移手段は、入射光の偏光方向をスイッチングする第１の偏光制御手段と該第１の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第１の光路制御手段とからなる第１の画素位置変移素子と、入射光の偏光方向をスイッチングする第２の偏光制御手段と該第２の偏光制御手段から出射される光の偏光方向に応じて光路をスイッチングする第２の光路制御手段とからなり、前記第１の画素位置変移素子に対して縦続的に配設される第２の画素位置変移素子と、該第２の画素位置変移素子における第２の偏光制御手段と第２の光路制御手段との間に配設された、入射光の偏光方向を所定角度θ＝ｔan-1｛（２ＰY ／ＰX ）±ｎ・π／２｝，（但しｎ＝０，１，２，・・・・・）回転させる偏光回転手段とで構成されていることを特徴とする請求項１に係る画像表示装置。
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