JP4777134B2 - 画像投射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶プロジェクタ等と称される画像投射装置に関する。
液晶プロジェクタに使用される液晶表示素子は、例えば、透明電極を有する第１の透明基板と、画素を形成する透明電極、配線およびスイッチング素子等を有する第２の透明基板との間に、誘電異方性が正のネマチック液晶を封入して構成されている。このような液晶表示素子は、液晶分子の長軸が２枚のガラス基板間で連続的に９０°捩られており、ＴＮ(Twisted Nematic)液晶表示素子と称されている。
このＴＮ液晶表示素子は、第１の透明基板と第２の透明基板間に電圧を印加することで、液晶分子のダイレクタ方向を変化させ、液晶層トータルでのリタデーション（位相差）を変えて光変調を行う。
具体的には、液晶層に印加する電圧を最小とした状態、例えば電圧を印加しない状態（以下、便宜上、電圧無印加状態という）では、液晶分子は２枚のガラス基板間で連続的に９０°ねじられた状態となる。この状態では、所定方向の偏光軸を有する偏光光が液晶表示素子に入射すると、リタデーションが与えられ偏光方向がおおよそ１８０°回転する。そして、液晶に印加される電圧が大きくなるほど、捩じられていた液晶分子のダイレクタ方向が液晶層の厚み方向に配向され、所定方向の偏光軸を有する偏光光に与えられるリタデーションが減少する。このような液晶表示素子は、ノーマリホワイト（モード）の液晶表示素子と呼ばれる。
また、以上のようなＴＮ液晶表示素子のほかに、いわゆるＶＡＮ(Vertical Arrangement Nematic)液晶表示素子もある。ＶＡＮ液晶表示素子は、透明電極を有する第１の基板と、２次元光学スイッチとして画素形状に配列された第２の基板、配線およびスイッチング素子等を有する回路基板との間に、誘電異方性が正のネマチック液晶を封入して構成されている。ネマチック液晶は、液晶分子の長軸を２枚の基板間に対してほぼ垂直にホメオトロピック配向されている。
このようなＶＡＮ液晶表示素子は、第１の基板と画素形状の第２の基板の間、すなわち対向電極間に電圧を印加することで、液晶分子のダイレクタ方向を変化させ、液晶層のトータルのリタデーションを変えて光変調を行う。
具体的には、液晶層の電圧無印加状態では、液晶分子の長軸が２枚の基板に対してほぼ垂直にホメオトロピック配向されている。このため、所定方向の偏光軸を有する偏光光が液晶表示素子に入射しても、リタデーションはほとんど付与されない。そして、液晶の印加電圧が大きくなるほど、液晶分子のダイレクタ方向が２枚の基板間で連続的に捩れて（ツイストして）いき、所定方向の偏光軸を有する偏光光に与えられるリタデーションが増加する。このような液晶表示素子は、ノーマリブラック（モード）の液晶表示素子と呼ばれる。
ところで、液晶表示素子の高精細化や微細化が進むにつれて、各画素領域を形成する画素電極相互間の距離が非常に狭くなり、隣り合う画素電極間に生じる横電界が、液晶配向に悪影響を与えることが明らかになってきた。
特に、最近の液晶プロジェクタにおいては、各画素の大きさが１０μ程度と非常に小さくなってきていることから、横電界の影響が無視できない。ここで、横電界による不具合の具体例を、図１３を用いて説明する。図１３には、ＶＡＮ反射型液晶表示素子を示している。
図１３において、１は透明電極を有するガラス基板、２は反射画素電極を示す。反射画素電極２のうち、２ａは電圧無印加状態の黒表示状態にある反射画素電極、２ｂは電圧印加状態の白表示状態にある反射画素電極を示す。３は液晶層、４は液晶分子で楕円長軸方向が液晶分子のダイレクタ方向である。５は透明電極、６は透明電極５に蒸着された配向膜、７は反射画素電極２に蒸着された配向膜を示す。８は不図示のクロスニコル偏光板で液晶表示素子を挟んだときの光反射率分布を示す。９は液晶層３に発生する横電界を示す。
このとき、ＶＡＮ反射型液晶表示素子は、ＥＣＢ(Electrically Controlled Birefringence)効果を利用し、液晶層３を往復する光に対して、トータルで偏光状態を制御する。
但し、図１３に示すように、電圧無印加画素２ａと電圧印加画素２ｂとの境界付近で横電界９が発生することで、反射画素電極２ｂの画素内部で液晶配向不良領域１０が発生する。これにより、ＥＣＢ効果による偏光制御ができず、領域１０の反射率が低下する。すなわち、反射画素電極２ｂの画素トータルの反射率が低下する。
なお、特許文献１には、このような横電界（ディスクリネーション）によって乱れる液晶配向性を低減させることができる液晶表示素子が開示されている。
特開平１０−１６１１２７号公報（段落００１７、図１等）
反射型液晶プロジェクタでは、色分解合成光学系によって、光源からの白色光を赤帯域、緑帯域および青帯域の３つの波長帯域に色分解し、これらの波長帯域の光をそれぞれ３つの液晶表示素子に導く。そして、３つの液晶表示素子で変調された光を、色分解合成光学系により色合成して投射する。このような反射型液晶プロジェクタにおいて、反射型液晶表示素子の反射画素電極２の全てに等しい電圧を印加したとき（以下、全画素表示時という）の特性について説明する。つまり、図１３において、反射画素電極２ａと２ｂに等しい電圧が印加されている場合について説明する。
一般に、液晶分子は屈折率異方性Δｎの波長分散特性を持っており、略クロスニコル下において最大反射率を出力するには、波長が長いほど液晶印加電圧を大きくする必要がある。このときの一般的なＶＡＮ反射型液晶表示素子の波長帯域ごとの反射率電圧依存性を図１４に示す。図１４の横軸は、液晶層３に印加する電圧を示し、縦軸は、クロスニコル偏光板で挟んだときの光反射率（光利用効率）を示す、該光反射率は、赤帯域、緑帯域および青帯域において、光利用効率の最大値を１００％で規格化したガンマ特性である。
図１４から分かるように、各波長帯域において最大反射率を出力するための液晶印加電圧値は、液晶分子の波長分散特性より、赤帯域、緑帯域、青帯域の順に大きくする必要がある。
次に、図１３に示す反射画素電極２ａを電圧無印加状態とし、反射画素電極２ｂに電圧を印加したときの反射画素電極２ｂの波長帯域ごとの反射率電圧依存性を図１５に示す。横軸は、反射画素電極２ｂにより液晶層３に印加する電圧を示し、縦軸は、クロスニコル偏光板で挟んだときの反射画素電極２ｂの光反射率（光利用効率）を示す。該光反射率は、図１４で示した赤帯域、緑帯域および青帯域における光利用効率最大を１００％として規格化したガンマ特性である。
図１５から分かるように、反射画素電極２ｂのガンマ特性は、印加電圧４．５Ｖ付近までの中間調では、波長帯域に関わらずほぼ同等な曲線を示す。
但し、各波長帯域における光利用効率のピークが異なるために、図１４で示した全画素表示時の各波長帯域の最大光利用効率を得るための液晶層２への印加電圧の大きさとの比較により、図１５に示した反射画素電極２ｂの光利用効率が決まる。
したがって、図１４と図１５を比較すると、各波長帯域において、全画素表示時（図１４）の最大光利用効率を得るための液晶印加電圧を設定したときの光帯域比率と、反射画素電極２ｂの表示時（図１５）の光帯域比率とが異なる。前者は、赤帯域１００％、緑帯域１００％、青帯域１００％であり、後者は、赤帯域５６％、緑帯域５０％、青帯域４１％である。そして、全画素表示時（図１４）と反射画素電極２ｂの表示時（図１５）とでは、各波長帯域の合成投射画像におけるバランスが異なる。
具体的な投影画像として、図１６には、１画素および１画素ラインが白表示の文字パターン画像を示す。この画像における１つの矩形は１画素を示している。この画像において、１００は電圧無印加状態で黒表示の画素で、１０１は各波長帯域において最大光利用効率を得るための電圧が印加された白表示画素である。
また、図１７には、全画素白表示時の画像を示す。この画像における１０１は、各波長帯域において最大光利用効率を得るための電圧が印加された画素である。
図１６と図１７の投影画像の色を比較すると、図１７での光帯域比率は赤帯域：緑帯域：青帯域＝１：１：１のカラーバランスであり、図１６での光帯域比率は赤帯域：緑帯域：青帯域＝５．６：５．０：４．１のカラーバランスとなる。このため、図１７の全画素白表示時のカラーバランスに対して、図１６の白文字表示時のカラーバランスは、特に青帯域の比率が低く、文字が黄色側に色シフトした色味となる。
また、図１８には、黒表示の１画素と白表示の１画素とを交互に配列した市松模様画像を示す。この画像でも、図１６の画像と同様なカラーバランスとなり、図１７の画像と比べて、黄色側に色シフトした色味となる。
以上のように、１画素および１ラインの文字や市松模様等を投影画像として出力するとき、液晶表示素子の横電界の影響で、全画素白表示時の色味と異なる色味が生じる。これにより、投影画像の品位が低下する。
なお、前述した特許文献１にて開示された液晶表示素子では、第１の基板の配向膜が与えるプレチルト角度を、第２の基板の配向膜が与えるプレチルト角度より小さくすることで、ディスクリネーションによって乱れる液晶配向性を低減している。
しかしながら、この特許文献１にて開示された技術は、液晶表示素子の構造に関するものであって、しかも十分に横電界の影響を取り除くものでない。このため、色分解と色合成を行って画像を投射するプロジェクタにおいて、横電界が発生するパターンを液晶表示素子に表示させた際のカラーバランスの変化に対する対策に関する開示はない。このため、特許文献１に開示された技術を用いても、色合成画像の色味に関する品位が損なわれる。
本発明は、液晶表示素子における横電界の影響を低減し、良好な色味（カラーバランス）を有する画像を投射できる画像投射装置を提供することを目的の１つとしている。
本発明の一側面としての画像投射装置は、赤、青、および緑いずれかの波長帯域である第１色帯域、第２色帯域および第３色帯域の光がそれぞれ入射する第１、第２および第３の液晶表示素子からの光を色合成して投射面に投射する画像投射装置であって、各液晶表示素子は、液晶層と、配向膜を介して液晶層に電圧を印加するための第１および第２の対向電極とを有し、液晶層への印加電圧を増加させると各色帯域の光に付与するリタデーション量が増加する液晶表示素子であり、液晶層への印加電圧を液晶印加電圧とし、第１および第２の対向電極間への印加電圧を電極印加電圧とするとき、第１の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、第２および第３の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より小さく、第１の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、第２および第３の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きく、かつ第１の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧の５％以上３０％以下の電圧となるように、第１の液晶表示素子の電極印加電圧を制御する制御手段を有することを特徴とする。
なお、上記画像投射装置と、該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の側面を構成する。
本発明によれば、液晶表示素子における横電界の影響によるカラーバランスのアンバランスさを低減し、良好な色味を有する画像を投射することができる。特に、黒表示画素に隣接した白表示画素での光利用効率を高め、該白表示画素のカラーバランスを全画素白表示時のカラーバランスに近づけることができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明の実施例１である反射型液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示す。
図１において、３０３は制御手段としての液晶ドライバである。この液晶ドライバ３０３には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置３５０からのビデオ信号（画像情報）が入力される。液晶ドライバ３０３は、該ビデオ信号を、反射型液晶表示素子であるレッド（Ｒ）用液晶表示素子３Ｒ(第２または第３の液晶表示素子：赤用液晶表示素子)、グリーン（Ｇ）用液晶表示素子３Ｇ(第２または第３の液晶表示素子：緑用液晶表示素子)およびブルー（Ｂ）用液晶表示素子３Ｂ（第１の液晶表示素子：青用液晶表示素子）の駆動信号に変換する。これにより、レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇおよびブルー用液晶表示素子３Ｂはそれぞれ独立に制御される。プロジェクタと画像供給装置３５０により画像表示システムが構成される。
図４に示す各液晶表示素子の構造は、図１３に示したものと同じである。１はガラス基板、２（２ａ，２ｂ）は反射画素電極を示す。３は液晶層、４は液晶分子で楕円長軸方向が液晶分子のダイレクタ方向であり、５は反射画素電極２と対向電極を構成する透明電極である。６は透明電極５に蒸着された配向膜、７は反射画素電極２に蒸着された配向膜を示す。
液晶ドライバ３０３は、各液晶表示素子の液晶層３の厚み方向に印加される電圧（以下、液晶印加電圧という）が後述する電圧値となるように、対向電極２，５（第１および第２の対向電極）間に印加する電圧（以下、電極印加電圧という）を制御する。
３０１は照明光学系である。なお、図の枠内における左側には、右側に示した照明光学系３０１の側面図を示している。照明光学系３０１は、高圧水銀ランプ等の光源ランプ３０１ａから発せられた白色光を、図の紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光に変換してダイクロイックミラー３０５に導く。
本実施例のダイクロイックミラー３０５は、マゼンタ色の光を反射してグリーン色の光を透過する。これにより、白色光のうちマゼンタ光成分が偏向されて、ブルークロスカラー偏光子３１１に導かれる。
ブルークロスカラー偏光子３１１は、ブルー色の偏光に対して半波長のリタデーションを与える。これにより、紙面に水平な偏光方向を有する直線偏光であるブルー光成分と、紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光であるレッド光成分とが生成される。
次に、ブルー光成分（第１色帯域）は、第１の偏光ビームスプリッタ３１０にＰ偏光として入射し、その偏光分離膜を透過して、ブルー用液晶表示素子３Ｂに導かれる。また、レッド光成分（第２色帯域または第３色帯域）は、第１の偏光ビームスプリッタ３１０にＳ偏光として入射し、その偏光分離膜で反射されてレッド用液晶表示素子３Ｒに導かれる。
一方、ダイクロイックミラー３０５を透過したグリーン光成分（第２色帯域または第３色帯域）は、光路長を補正するためのダミーガラス３０６を通過した後、第２の偏光ビームスプリッタ３０７に入射する。図の紙面に垂直な偏光方向を有するグリーン光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ３０７の偏光分離膜に対してＳ偏光であるため、ここで反射されてグリーン用液晶表示素子３Ｇに導かれる。
以上のようにして、レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇおよびブルー用液晶表示素子３Ｇに照明光が入射する。
各液晶表示素子は、入射した照明光（偏光光）に対して、該液晶表示素子上に配列された画素の変調状態に応じてリタデーションを与える。各液晶表示素子からの反射光のうち、照明光と同じ方向の偏光成分は、照明光の光路を概ね引き返して光源ランプ側に戻る。
また、各液晶表示素子からの反射光のうち、照明光の偏光方向に対して直交する偏光方向の偏光成分により形成される画像光は以下のように進む。
レッド用液晶表示素子３Ｒから射出した図の紙面に水平な偏光方向の直線偏光であるレッド光成分は、第１の偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜をＰ偏光として透過し、次にレッドクロスカラー偏光子３１２を透過する。レッドクロスカラー偏光子３１２は、レッド光成分に半波長のリタデーションを与える。これにより、レッド光成分は、図の紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光に変換される。そして、該レッド光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ３０８にＳ偏光として入射し、その偏光分離膜で反射して、投影光学系３０４に導かれる。
ブルー用液晶表示素子３Ｂから射出した図の紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光であるブルー光成分は、第１の偏光ビームスプリッタ３１０の偏光分離膜でＳ偏光として反射し、レッドクロスカラー偏光子３１２をそのまま通過する。そして、該ブルー光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ３０８にＳ偏光として入射し、その偏光分離面で反射して投影光学系３０４に導かれる。
グリーン用液晶表示素子３Ｇから射出した図の紙面に水平な偏光方向を有する直線偏光であるグリーン光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ３０７の偏光分離膜をＰ偏光として透過し、次に光路長を補正するためのダミーガラス３０９を透過する。そして、該ブルー光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ３０８にＰ偏光として入射し、その偏光分離膜を透過して、投影光学系３０４に導かれる。
第３の偏光ビームスプリッタ３０８で色合成されたレッド、グリーンおよびブルー光成分は、投影光学系３０４の入射瞳によって捕らえられ、光拡散スクリーン（投射面）３１３に転送される。各液晶表示素子の光変調面とスクリーン３１３の光拡散面とが投影光学系３０４によって光学的に共役な関係に配されているため、スクリーン３１３上には、ビデオ信号に応じた画像が投射（表示）される。なお、レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇおよびブルー用液晶表示素子３Ｂは、対応する画素からの光がスクリーン３１３上において所定の精度で重なるように調整されている。
なお、本実施例の各液晶表示素子は、図４に示す構造を有するＶＡＮ反射型液晶表示素子である。また、各液晶表示素子は、液晶層に印加する電圧が増加するとリタデーション（光に付与するリタデーション量）が増加して投影画像を白表示とするノーマリブラックの液晶表示素子である。
但し、プロジェクタに使用された状態での「ノーマリブラック」は、以下の特性を意味する。すなわち、液晶表示素子と、該液晶表示素子から射出する画像光を検光する偏光ビームスプリッタや偏光板との関係で、該液晶表示素子への印加電圧が増加すると偏光ビームスプリッタ等で検光された画像光の輝度が高くなる特性を意味する。
言い換えれば、液晶表示素子への印加電圧が０又は０に近い状態で黒表示（最も暗い表示）になり、それと比べて液晶表示素子に高い電圧を印加した場合に白表示となる、つまりは偏光ビームスプリッタ等で検光された画像光の輝度が高くなる特性を意味する。
レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇおよびブルー用液晶表示素子２Ｂの反射率（つまりは各液晶表示素子で反射してスクリーン３１３に投射される光の出力：以下、投影反射出力という）の液晶印加電圧依存性を、図１４に示す。図１４は、レッド用液晶表示素子３Ｒ、グリーン用液晶表示素子３Ｇおよびブルー用液晶表示素子３Ｂの反射率の最大値を１００％で規格化したガンマ特性を示す。
この図から分かるように、各液晶表示素子において最大反射率を得るための液晶印加電圧値は、液晶分子の波長分散特性より、レッド用液晶表示素子３Ｒ，グリーン用液晶表示素子３Ｇ，ブルー用液晶表示素子３Ｂの順に大きくする必要がある。
また、入力ビデオ信号に対して、投影反射率出力が２．２乗の曲線を描くように決定されたＶＴガンマ特性を図２に示す。液晶ドライバ３０３は、このガンマ特性に従う液晶印加電圧が得られるように各液晶表示素子の駆動信号（電極印加電圧）を決定する。
図２の横軸は、入力信号（デジタル１０ｂｉｔ）、縦軸は液晶表示素子の液晶印加電圧に対応する比例値（デジタル１０ｂｉｔ）を示す。この比例値は、各液晶表示素子において最大反射率となる液晶印加電圧（以下、最大反射率電圧という）を１０ｂｉｔの最大である１０２３で規格化した値である。このとき、横軸のデジタル値０は、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示時の設定値であり、最大デジタル値１０２３は、白表示時の設定値である。また、図３には、図２のデジタル値０付近の領域を拡大して示している。
本実施例では、レッドおよびグリーン用液晶表示素子３Ｒ，３Ｇの黒表示時の液晶印加電圧は０Ｖで、ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示時の液晶印加電圧を０．５３Ｖに設定する。
ここで、図２と図３におけるＶＴガンマ特性の縦軸は液晶印加電圧に比例した値であるので、ブルー用液晶表示素子３Ｂの最大反射率電圧が４．５Ｖ（図１４）であるとき、ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示時の液晶印加電圧は以下のように計算できる。すなわち、図２および図３より、黒表示時の縦軸のデジタル値は１２０である。このため、このデジタル値の１０２３に対する比は、０．１１７（＝１２０／１０２３）となる。したがって、０．１１７×４．５Ｖより、黒表示時の液晶印加電圧は０．５３Ｖとなる。
また、本実施例において図１８に示した市松模様画像を表示したときの該画像の色味について説明する。
図１に示したプロジェクタは、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの全画素を白表示状態としたときに光拡散スクリーン３１３上に投影されるｘｙ色度が、
ｘ：０．３０５，ｙ：０．３６５
となる装置である。なお、ｘｙ色度系は、ＣＩＥＩ１９３１標準表色系である。これについては後述する他の実施例でも同じである。
従来のＶＴガンマ特性を用いる場合、各液晶表示素子において、白表示画素を最大反射率電圧に設定し、黒表示画素を０Ｖに設定する。このため、横電界の影響を受け易い市松模様画像のカラーバランスは、図１５に示した反射率比から、レッド用液晶表示素子：５６％、グリーン用液晶表示素子：５０％、ブルー用液晶表示素子：４１％となり、青色が低下して黄色味がかかったものとなる。したがって、全画素白表示時の色味ｘ：０．３０５，ｙ：０．３６５に対して、市松模様画像の色味はｘ：０．３１０，ｙ：０．３８５近傍となり、色味がシフトする。
これに対し、本実施例では、ブルー用液晶表示素子３Ｂの駆動信号（電極印加電圧）を以下のように制御する。まず、ブルー用液晶表示素子３Ｂの白表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびグリーン用液晶表示素子３Ｒ，３Ｇの白表示時における液晶印加電圧より小さくなるように該電極印加電圧を制御する。そして、ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびグリーン用液晶表示素子３Ｒ，３Ｇの黒表示時における液晶印加電圧より大きくなるように該電極印加電圧を制御する。しかも、ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示時における液晶印加電圧が、ブルー用液晶表示素子３Ｂの白表示時における液晶印加電圧の１％以上３０％以下、好ましくは５％以上３０％以下の電圧となるように、該電極印加電圧を制御する。
具体的には、本実施例では、ブルー用液晶表示素子３Ｂにおける黒表示時の液晶印加電圧を、白表示時の液晶印加電圧の１１．７％に相当する電圧まで持ち上げている。このように、黒表示時の液晶印加電圧を持ち上げる効果について、図４を用いて説明する。
従来と同様に、各液晶表示素子の白表示時に最大反射率電圧を液晶層に印加し、黒表示には最小反射率となるように電圧無印加状態に設定すると、反射率曲線８は図１３に示したものと同じとなる。
これに対し、本実施例のようにブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示画素２ａの液晶印加電圧を持ち上げることで、白表示画素２ｂの液晶印加電圧との差が小さくなる。これにより、横電界９が図１３に示した従来の場合に比べて小さくなる。したがって、液晶配向不良領域が少なくなり、図４中に８Ｂｋで示すように、反射率が全体的に高くなる。
すなわち、本実施例では、ブルー用液晶表示素子３Ｂの白表示画素２ｂの反射率を高くして、市松模様画像を表示するときの反射率比を、レッド用液晶表示素子３Ｒ：５６％、グリーン用液晶表示素子３Ｇ：５０％、ブルー用液晶表示素子３Ｂ：４８％とする。これにより、市松模様の色味は、ｘ：０．３０２，ｙ：０．３６６になり、全画素白表示の色味であるｘ：０．３０５，ｙ：０．３６５と同等な色味となる。
本実施例において、全画素黒表示画像と市松模様画像における黒表示画素の液晶印加電圧を変化させた場合の色味の変化を図５に示す。
図５において、４０１は全画素白表示画像の色味である。４０２は３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧を０Ｖに、白表示画素の液晶印加電圧が最大反射率電圧に設定された場合の色味である。
４０３〜４０７は、ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧を変化させた場合の色味を示している。このとき、３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの白表示画素の液晶印加電圧は色味４０２の場合と同じ電圧に設定している。また、レッドおよびグリーン用液晶表示素子３Ｒ，３Ｇの黒表示画素の液晶印加電圧は、色味４０２の場合と同じ０Ｖに固定している。
ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧は、色味４０２では０．００Ｖ、４０３では０．１３Ｖ、４０４では０．２６Ｖ、４０５では０．４０Ｖ、４０６では０．５３Ｖ、４０７では０．６６Ｖである。そして、これらの黒表示画素の液晶印加電圧の白表示画素の液晶印加電圧４．５Ｖとの比は、色味４０２では０．０％、４０３では２．９％、４０４では５．８％、４０５では８．９％、４０６では１１．８％、４０７では１４．７％となる。ブルー用液晶表示素子３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧を大きくすることで、白表示画素の反射率が高くなり、白表示画像における青帯域の光が加算される。色味４０６の場合の液晶印加電圧の設定において、最も市松模様画像の色味が全画素白表示画像の色味４０１に近づく。
また、本実施例では、横電界の影響を低減するために、黒表示画素の液晶印加電圧を大きくしている。このため、全画素黒表示画像の輝度が明るくなり、コントラストが低下してしまう問題にも留意する必要がある。
そこで、本実施例では、以下の式（１）および式（２）を満足するように、各液晶表示素子の黒表示時における電極印加電圧を制御することが望ましい。
１／ＣＲ−１／ＣＲ’＝１／Ａ …（１）
Ａ＞５００００ …（２）
ここで、Ｂｋは、投射面への投影輝度が最小になるように３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの電極印加電圧が制御されたときの投影輝度である。Ｗは該３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの白表示時における投影輝度である。また、コントラストＣＲは、投影輝度Ｗと投影輝度Ｂｋとの比（Ｗ／Ｂｋ）である。また、Ｂｋ’は該３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示時における投影輝度である。そして、コントラストＣＲ’は、投影輝度Ｗと投影輝度Ｂｋ’との比（Ｗ／Ｂｋ’）である。
図６に示すグラフの横軸は、液晶印加電圧に対する比例値（デジタル１０ｂｉｔ）であって、各液晶表示素子の最大反射率印加電圧を１０ｂｉｔ最大の１０２３で規格化した値を示している。また、縦軸は投影画像のコントラスト値である。
ここにいうコントラスト値（ＣＲ）とは、全画素白表示時の投影輝度Ｗと全画素黒表示時の投影輝度Ｂｋとの比（＝Ｗ／Ｂｋ）である。また、図６中のＲ，Ｇ，Ｂはそれぞれ、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示時における液晶印加電圧の比例値を変化させたときのコントラストの変化を示す。
本実施例では、前述したように、市松模様画像の色味に関しては、図５の４０６で示した色味が得られる黒表示画素の液晶印加電圧が最適設定である。このときの液晶印加電圧の比例値（デジタル１０ｂｉｔ）は、１２１（＝１１．８％×１０２４）であるので、ブルー用液晶表示素子３ＢのコントラストＣＲ’は、図６の曲線Ｂより、９９９となる。したがって、黒表示画素の液晶印加電圧が０ＶのときのコントラストＣＲ：１０００からの低下変動量Ａ（式２）は、９９９０００となる。
以上のように、本実施例によれば、液晶層内に発生した横電界の影響を低減して投射画像のカラーバランスを全画素白表示時のカラーバランスに近い良好なものとすることができ、かつコントラストの高い画像を投射表示することができる。
図７には、本発明の実施例２におけるガンマ特性を示す。この図は、入力ビデオ信号に対して、投影反射率出力が２．２乗の曲線を描くように決定されたＶＴガンマ特性を示す。図７の横軸は、入力信号（デジタル１０ｂｉｔ）、縦軸は液晶表示素子の液晶印加電圧に対応する比例値（デジタル１０ｂｉｔ）を示す。この比例値は、各液晶表示素子において最大反射率となる液晶印加電圧（以下、最大反射率電圧という）を１０ｂｉｔの最大である１０２３で規格化した値である。
このとき、横軸のデジタル値０は、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示時の設定値であり、最大デジタル値１０２３は、白表示時の設定値である。また、図８には、図７のデジタル値０付近の領域を拡大して示している。
なお、本実施例が適用される液晶プロジェクタは、実施例１にて説明したものと同じである。
本実施例では、レッドおよびブルー用液晶表示素子３Ｒ，３Ｂの黒表示時の液晶印加電圧は０Ｖで、グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示時の液晶印加電圧を０．２９Ｖに設定する。
ここで、図７と図８におけるＶＴガンマ特性の縦軸は液晶印加電圧に比例した値であるので、グリーン用液晶表示素子３Ｇの最大反射率電圧が５．０Ｖ（図１４）であるとき、グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示時の液晶印加電圧は以下のように計算できる。すなわち、図７および図８より、黒表示時の縦軸のデジタル値は６０である。このため、このデジタル値の１０２３に対する比は、０．０５９（＝６０／１０２３）となる。したがって、０．０５９×５．０Ｖより、黒表示時の液晶印加電圧は０．２９Ｖとなる。
また、本実施例において図１８に示した市松模様画像を表示したときの該画像の色味について説明する。
本実施例のプロジェクタでは、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの全画素を白表示状態としたときのレッド、グリーンおよびブルー用液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの液晶印加電圧がそれぞれ、４．８Ｖ，４．３Ｖ，４．５Ｖである。このとき、光拡散スクリーン３１３上に投影されるｘｙ色度は、
ｘ：０．２９，ｙ：０．３４
となる。
従来のＶＴガンマ特性を用いる場合、レッド、グリーンおよびブルー用液晶表示素子において、白表示画素の液晶印加電圧をそれぞれ、４．８Ｖ，４．３Ｖ，４．５Ｖに設定し、黒表示画素を０Ｖに設定する。このため、横電界の影響を受け易い市松模様画像のカラーバランスは、図１５に示した反射率比から、レッド用液晶表示素子：４７％、グリーン用液晶表示素子：３３％、ブルー用液晶表示素子：４１％となり、緑色が低下してマゼンダ色味がかかったものとなる。したがって、全画素白表示時の色味ｘ：０．２９，ｙ：０．３４に対して、市松模様画像の色味はｘ：０．２９５，ｙ：０．３２０近傍となり、色味がシフトする。
これに対し、本実施例では、グリーン用液晶表示素子３Ｇの駆動信号（電極印加電圧）を以下のように制御する。まず、グリーン用液晶表示素子３Ｇの白表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびブルー用液晶表示素子３Ｇ，３Ｂの白表示時における液晶印加電圧より小さくなるように該電極印加電圧を制御する。この場合、グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびブルー用液晶表示素子３Ｒ，３Ｂの黒表示時における液晶印加電圧より大きくなるように該電極印加電圧を制御する。しかも、グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示時における液晶印加電圧が、グリーン用液晶表示素子３Ｇの白表示時における液晶印加電圧の１％以上３０％以下、好ましくは１％以上１５％以下の電圧となるように該電極印加電圧を制御する。
具体的には、本実施例では、グリーン用液晶表示素子３Ｇにおける黒表示時の液晶印加電圧を、白表示時の液晶印加電圧の５．９％に相当する電圧まで持ち上げている。これにより、市松模様画像を表示するときの反射率比は、レッド用液晶表示素子３Ｒ：４７％、グリーン用液晶表示素子３Ｇ：３９％、ブルー用液晶表示素子３Ｂ：４１％となる。これにより、市松模様画像の色味は、ｘ：０．２９３，ｙ：０．３４０になり、全画素白表示の色味であるｘ：０．２９，ｙ：０．３４と同等な色味となる。
本実施例において、全画素黒表示画像と市松模様画像における黒表示画素の液晶印加電圧を変化させた場合の色味の変化を図９に示す。
図９において、５０１は全画素白表示画像の色味である。５０２は３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧を０Ｖに、該３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの白表示画素の液晶印加電圧がそれぞれ、４．８Ｖ，４．３Ｖ，５．０Ｖに設定されているときの色味である。
５０３〜５０６は、グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示画素の液晶印加電圧を変化させた場合の色味を示している。このとき、３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの白表示画素の液晶印加電圧は色味５０２の場合と同じ電圧に設定している。また、レッドおよびブルー用液晶表示素子３Ｒ，３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧は、色味５０２の場合と同じ０Ｖに固定している。
グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示画素の液晶印加電圧は、色味５０２では０．００Ｖ、５０３では０．１５Ｖ、５０４では０．２９Ｖ、５０５では０．４４Ｖ、５０６では０．５９Ｖである。そして、これらの黒表示画素の液晶印加電圧の白表示画素の液晶印加電圧５．０Ｖとの比は、色味５０２では０．０％、５０３では２．９％、５０４では５．９％、５０５では８．８％、５０６では１１．７％となる。グリーン用液晶表示素子３Ｇの黒表示画素の液晶印加電圧を大きくすることで、白表示画素の反射率が高くなり、白表示画像における緑帯域の光が加算される。色味５０４の場合の液晶印加電圧の設定において、最も市松模様画像の色味が全画素白表示画像の色味５０１に近づく。
また、本実施例でも、実施例１と同様に、横電界の影響を低減するために、黒表示画素の液晶印加電圧を大きくしているため、全画素黒表示画像の輝度が明るくなり、コントラストが低下してしまう問題にも留意する必要がある。
本実施例では、前述したように、市松模様画像の色味に関しては、図９の５０４で示した色味が得られる黒表示画素の液晶印加電圧が最適設定である。このときの液晶印加電圧の比例値（デジタル１０ｂｉｔ）は、６０（＝５．９％×１０２４）であるので、グリーン用液晶表示素子３ＧのコントラストＣＲ’は、図６の曲線Ｇより、９９４となる。したがって、黒表示画素の液晶印加電圧が０ＶのときのコントラストＣＲ：１０００からの低下変動量Ａ（式２）は、１６５６６６となる。
以上のように、本実施例によれば、液晶層内に発生した横電界の影響を低減して投射画像のカラーバランスを全画素白表示時のカラーバランスに近い良好なものとすることができ、かつコントラストの高い画像を投射表示することができる。
図１０には、本発明の実施例３におけるガンマ特性を示す。この図は、入力ビデオ信号に対して、投影反射率出力が２．２乗の曲線を描くように決定されたＶＴガンマ特性を示す。図１０の横軸は、入力信号（デジタル１０ｂｉｔ）、縦軸は液晶表示素子の液晶印加電圧に対応する比例値（デジタル１０ｂｉｔ）を示す。この比例値は、各液晶表示素子において最大反射率となる液晶印加電圧（以下、最大反射率電圧という）を１０ｂｉｔの最大である１０２３で規格化した値である。
このとき、横軸のデジタル値０は、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示時の設定値であり、最大デジタル値１０２３は、白表示時の設定値である。また、図１１には、図１０のデジタル値０付近の領域を拡大して示している。
なお、本実施例が適用される液晶プロジェクタは、実施例１にて説明したものと同じである。
本実施例では、グリーンおよびブルー用液晶表示素子３Ｇ，３Ｂの黒表示時の液晶印加電圧は０Ｖで、レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示時の液晶印加電圧を０．４８Ｖに設定する。
ここで、図１０と図１１におけるＶＴガンマ特性の縦軸は、液晶印加電圧に比例した値であるので、レッド用液晶表示素子３Ｒの最大反射率電圧が５．５Ｖ（図１４）であるとき、レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示時の液晶印加電圧は以下のように計算できる。すなわち、図１０および図１１より、黒表示時の縦軸のデジタル値は９０である。このため、このデジタル値の１０２３に対する比は、０．０８８（＝９０／１０２３）となる。したがって、０．０８８×５．５Ｖより、黒表示時の液晶印加電圧は０．４８Ｖとなる。
また、本実施例において図１８に示した市松模様画像を表示したときの該画像の色味について説明する。
本実施例のプロジェクタでは、液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの全画素を白表示状態としたときのレッド、グリーンおよびブルー用液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの液晶印加電圧がそれぞれ、４．２Ｖ，４．６Ｖ，４．５Ｖである。このとき、光拡散スクリーン３１３上に投影されるｘｙ色度は、
ｘ：０．２７，ｙ：０．３５
となる。
従来のＶＴガンマ特性を用いる場合、レッド、グリーンおよびブルー用液晶表示素子において、白表示画素の液晶印加電圧をそれぞれ、４．２Ｖ，４．６Ｖ，４．５Ｖに設定し、黒表示画素を０Ｖに設定する。このため、横電界の影響を受け易い市松模様画像のカラーバランスは、図１５に示した反射率比から、レッド用液晶表示素子：３１％、グリーン用液晶表示素子：４３％、ブルー用液晶表示素子：４１％となり、赤色が低下してシアン色味がかかったものとなる。したがって、全画素白表示時の色味ｘ：０．２７，ｙ：０．３５に対して、市松模様画像の色味はｘ：０．２５，ｙ：０．３５近傍となり、色味がシフトする。
これに対し、本実施例では、レッド用液晶表示素子３Ｒの駆動信号（電極印加電圧）を以下のように制御する。まず、レッド用液晶表示素子３Ｒの白表示時における液晶印加電圧が、グリーン用およびブルー用液晶表示素子３Ｇ，３Ｂの白表示時における液晶印加電圧より小さくなるように該電極印加電圧を制御する。この場合、レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示時における液晶印加電圧が、グリーン用およびブルー用液晶表示素子３Ｇ，３Ｂの黒表示時における液晶印加電圧より大きくなるように該電極印加電圧を制御する。しかも、レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示時における液晶印加電圧が、レッド用液晶表示素子３Ｒの白表示時における液晶印加電圧の１％以上３０％以下、好ましくは３％以上２０％以下の電圧となるように該電極印加電圧を制御する。
具体的には、本実施例では、レッド用液晶表示素子３Ｒにおける黒表示時の液晶印加電圧を、白表示時の液晶印加電圧の８．８％に相当する電圧まで持ち上げている。これにより、市松模様画像を表示するときの反射率比は、レッド用液晶表示素子３Ｒ：３９％、グリーン用液晶表示素子３Ｇ：４３％、ブルー用液晶表示素子３Ｂ：４１％となる。これにより、市松模様画像の色味は、ｘ：０．２６９，ｙ：０．３５０になり、全画素白表示の色味であるｘ：０．２７，ｙ：０．３５と同等な色味となる。
本実施例において、全画素黒表示画像と市松模様画像における黒表示画素の液晶印加電圧を変化させた場合の色味の変化を図１２に示す。
図１２において、６０１は全画素白表示画像の色味である。６０２は３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧を０Ｖに、該３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの白表示画素の液晶印加電圧がそれぞれ、４．２Ｖ，４．６Ｖ，４．５Ｖに設定されているときの色味である。
６０３〜６０６は、レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示画素の液晶印加電圧を変化させた場合の色味を示している。このとき、３つの液晶表示素子３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの白表示画素の液晶印加電圧は、色味６０２の場合と同じ電圧に設定している。また、グリーンおよびブルー用液晶表示素子３Ｇ，３Ｂの黒表示画素の液晶印加電圧は、色味６０２の場合と同じ０Ｖに固定している。
レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示画素の液晶印加電圧は、色味６０２では０．００Ｖ、６０３では０．１６Ｖ、６０４では０．３２Ｖ、６０５では０．４８Ｖ、６０６では０．６５Ｖである。そして、これらの黒表示画素の液晶印加電圧の白表示画素の液晶印加電圧５．５Ｖとの比は、色味６０２では０．０％、６０３では２．９％、６０４では５．９％、６０５では８．８％、６０６では１１．７％となる。レッド用液晶表示素子３Ｒの黒表示画素の液晶印加電圧を大きくすることで、白表示画素の反射率が高くなり、白表示画像における赤帯域の光が加算される。色味６０５の場合の液晶印加電圧の設定において、最も市松模様画像の色味が全画素白表示画像の色味６０１に近づく。
また、本実施例でも、実施例１と同様に、横電界の影響を低減するために、黒表示画素の液晶印加電圧を大きくしているため、全画素黒表示画像の輝度が明るくなり、コントラストが低下してしまう問題にも留意する必要がある。
本実施例では、前述したように、市松模様画像の色味に関しては、図１２の６０５で示した色味が得られる黒表示画素の液晶印加電圧が最適設定である。このときの液晶印加電圧の比例値（デジタル１０ｂｉｔ）は、９０（＝８．８％×１０２４）であるので、レッド用液晶表示素子３ＲのコントラストＣＲ’は、図６の曲線Ｒより、９９６となる。したがって、黒表示画素の液晶印加電圧が０ＶのときのコントラストＣＲ：１０００からの低下変動量Ａ（式２）は、２４９０００となる。
以上のように、本実施例によれば、液晶層内に発生した横電界の影響を低減して投射画像のカラーバランスを全画素白表示時のカラーバランスに近い良好なものとすることができ、かつコントラストの高い画像を投射表示することができる。
本発明の実施例４として、液晶印加電圧が大きくなるほどリタデーションが減少し、投影画像を黒表示とするノーマリホワイトの液晶表示素子を用いたプロジェクタについて説明する。
なお、プロジェクタに使用された状態での「ノーマリホワイト」は、以下の特性を意味する。すなわち、液晶表示素子と、該液晶表示素子から射出する画像光を検光する偏光ビームスプリッタや偏光板との関係で、該液晶表示素子への印加電圧が増加すると偏光ビームスプリッタ等で検光された画像光の輝度が低くなる特性を意味する。
言い換えれば、液晶表示素子への印加電圧が０又は０に近い状態で白表示（最も明るい表示）になり、それと比べて液晶表示素子に高い電圧を印加した場合に黒表示となる、つまりは偏光ビームスプリッタ等で検光された画像光の輝度が低くなる特性を意味する。
従来、ノーマリホワイトの液晶表示素子を用いる場合には、以下のように液晶印加電圧を設定していた。すなわち、白表示時（実質的に電圧無印加状態でリタデーションを与える場合）は、ブルー用液晶表示素子の液晶印加電圧を、グリーンおよびレッド用の液晶表示素子の液晶印加電圧より大きく設定していた。また、黒表示時（実質的に最大電圧印加状態でリタデーションを与えない場合）は、ブルー用の液晶表示素子の液晶印加電圧とグリーンおよびレッド用液晶表示素子の液晶印加電圧とを実質的に同じに設定していた。このため、ブルー用液晶表示素子に比べてグリーンやレッド用液晶表示素子の方が横電界の影響を受け易く、白表示が青味がかかるという問題があった。
そこで、本実施例では、ブルー用液晶表示素子の黒表示時の液晶印加電圧を、グリーンおよびレッド用液晶表示素子の黒表示時の液晶印加電圧より大きくする。これにより、ブルー用液晶表示素子においても横電界の影響を受け易くすることにより、ブルー、グリーンおよびレッドのすべての色間でのバランスを良好とし、白に色味がつくのを防止した。
また、本実施例の場合は、白表示時の液晶分子波長分散性より、各液晶表示素子において最大反射率を得るための液晶印加電圧値は、ブルー用液晶表示素子，グリーン用液晶表示素子，レッド用液晶表示素子の順に大きくする必要がある。これは、実施例１から３で説明したノーマリブラックの液晶表示素子とは逆の関係である。このため、黒表示時の液晶印加電圧の効果も逆の関係になる。すなわち、ノーマリホワイトの液晶表示素子を用いる場合は、白表示時の液晶印加電圧が高い液晶表示素子の黒表示時の液晶印加電圧を実施例１から３と同様に高くする。
第１のケースとして、ブルー用液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびグリーン用液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より大きくなるようにブルー用液晶表示素子の電極印加電圧を制御する場合について説明する。
この場合は、ブルー用液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびグリーン用液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きくなるように該電極印加電圧を制御する。
また、第２のケースとして、グリーン用液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびブルー用液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より大きくなるようにグリーン用液晶表示素子の電極印加電圧を制御する場合について説明する。
この場合、グリーン用液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、レッド用およびブルー用液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きくなるように該電極印加電圧を制御する。
第３のケースとして、レッド用液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、グリーン用およびブルー用液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より大きくなるようにレッド用液晶表示素子の電極印加電圧を制御する場合について説明する。
この場合、レッド用液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、グリーン用およびブルー用液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きくなるように該電極印加電圧を制御する。
さらに、第１〜第３のケースのいずれの場合についても、実施例１で説明した式（１）および式（２）を満たすように、各液晶表示素子の黒表示時の電極印加電圧を制御することが望ましい。
これにより、液晶層内に発生した横電界の影響を低減して投射画像のカラーバランスを全画素白表示時のカラーバランスに近い良好なものとすることができ、かつコントラストの高い画像を投射表示することができる。
以上説明したように、上記各実施例によれば、３つの液晶表示素子の中で白表示時の液晶印加電圧が最も小さい液晶表示素子に対して、黒表示時の液晶印加電圧を最も大きくオフセットさせ、かつオフセットの範囲を制限する。これにより、コントラストを低下させることなく、市松模様画像や黒背景内に一画素（又は一画素ライン）の白表示画素が含まれる画像の色味を整えることができる。
本発明の実施例１〜３の反射型液晶プロジェクタの構成を示す断面図。 実施例１のプロジェクタに用いられる液晶表示素子のＶＴガンマ特性を示す図。 図２における黒表示付近の拡大図。 実施例１〜３における液晶表示素子の構造と市松模様表示時における黒表示画素の反射率分布とを示す図。 実施例１における市松模様表示時の色味と全画素白表示の色味との比較図。 実施例１〜３でのコントラストを示す図。 実施例２のプロジェクタに用いられる液晶表示素子のＶＴガンマ特性を示す図。 図７における黒表示付近の拡大図。 実施例２における市松模様表示時の色味と全画素白表示の色味との比較図。 実施例３のプロジェクタに用いられる液晶表示素子のＶＴガンマ特性を示す図。 図１０における黒表示付近の拡大図。 実施例３における市松模様表示時の色味と全画素白表示の色味との比較図。 従来の液晶表示素子の構造と市松模様表示時における黒表示画素の反射率分布とを示す図。 波長帯域ごとの液晶表示素子の光利用効率の印加電圧依存性を示す図。 液晶表示素子の横電界による反射率特性を示す図。 液晶表示素子の横電界の影響を受ける文字パターンを示す図。 液晶表示素子の全画素白表示パターンを示す図。 液晶表示素子の横電界の影響を受ける市松模様パターンを示す図。
符号の説明
１ ガラス基板
２ 反射画素電極
２ａ 黒表示電圧無印加時の反射画素電極
２ｂ 白表示電圧印加時の反射画素電極
３ 液晶層
５ 透明電極
６，７ 配向膜
８，８ｂｋ 光反射率分布
９ 横電界
１０ 反射率低下領域
３０１ 照明光学系
３０３ 液晶ドライバ
３０４ 投影光学系
３０５ ダイクロイックミラー
３０７，３０８，３１０ 偏光ビームスプリッタ
３１１ ブルークロスカラー偏光子
３１２ レッドクロスカラー偏光子
３１３ 光拡散スクリーン
３Ｒ レッド用液晶表示素子
３Ｇ グリーン用液晶表示素子
３Ｂ ブルー用液晶表示素子

Claims (6)

  1. 赤、青、および緑いずれかの波長帯域である第１色帯域、第２色帯域および第３色帯域の光がそれぞれ入射する第１、第２および第３の液晶表示素子からの光を色合成して投射面に投射する画像投射装置であって、
    前記各液晶表示素子は、液晶層と、配向膜を介して前記液晶層に電圧を印加するための第１および第２の対向電極とを有し、前記液晶層への印加電圧を増加させると各色帯域の光に付与するリタデーション量が増加する液晶表示素子であり、
    前記液晶層への印加電圧を液晶印加電圧とし、前記第１および第２の対向電極間への印加電圧を電極に印加する電極印加電圧とするとき、
    前記第１の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、前記第２および第３の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より小さく、
    前記第１の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、前記第２および第３の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きく、かつ前記第１の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧の５％以上３０％以下の電圧となるように、
    前記第１の液晶表示素子の電極印加電圧を制御する制御手段を有することを特徴とする画像投射装置。
  2. 前記画像投射装置は、赤帯域、緑帯域および青帯域の光がそれぞれ入射する赤用、緑用および青用の液晶表示素子からの光を色合成して前記投射面に投射し、
    前記制御手段は、
    前記青用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、前記赤用および緑用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より小さく、
    前記青用の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、前記赤用および緑用の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きく、かつ前記青用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧の５％以上３０％以下の電圧となるように、
    前記青用の液晶表示素子の電極印加電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
  3. 前記画像投射装置は、赤帯域、緑帯域および青帯域の光がそれぞれ入射する赤用、緑用および青用の液晶表示素子からの光を色合成して前記投射面に投射し、
    前記制御手段は、
    前記緑用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、前記赤用および青用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より小さく、
    前記緑用の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、前記赤用および青用の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きく、かつ前記緑用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧の５％以上１５％以下の電圧となるように、
    前記緑用の液晶表示素子の電極印加電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
  4. 前記画像投射装置は、赤帯域、緑帯域および青帯域の光がそれぞれ入射する赤用、緑用および青用の液晶表示素子からの光を色合成して前記投射面に投射し、
    前記制御手段は、
    前記赤用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧が、前記緑用および青用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧より小さく、
    前記赤用の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧が、前記緑用および青用の液晶表示素子の黒表示時における液晶印加電圧より大きく、かつ前記赤用の液晶表示素子の白表示時における液晶印加電圧の５％以上２０％以下の電圧となるように、
    前記赤用の液晶表示素子の電極印加電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
  5. 前記投射面への投影輝度が最小になるように前記３つの液晶表示素子の電極印加電圧が制御されたときの投影輝度をＢｋとし、
    前記３つの液晶表示素子の白表示時における投影輝度をＷとし、
    前記投影輝度Ｗと前記投影輝度Ｂｋとの比であるＷ／ＢｋをコントラストＣＲとし、
    前記３つの液晶表示素子の黒表示時における投影輝度とし、
    前記投影輝度Ｗと前記投影輝度Ｂｋ’との比であるＷ／Ｂｋ’をコントラストＣＲ’とするとき、
    前記制御手段は、
    １／ＣＲ−１／ＣＲ’＝１／Ａ
    Ａ＞５００００
    なる条件を満たすように、前記各液晶表示素子の黒表示時における電極印加電圧を制御することを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の画像投射装置。
  6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
    前記画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置を有することを特徴とする画像表示システム。
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