JPH02293732A

JPH02293732A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH02293732A
Application number: JP1114728A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Uno; 宇野　光宏; Sadakichi Hotta; 定吉堀田; Ikunori Kobayashi; 郁典小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-08
Filing date: 1989-05-08
Publication date: 1990-12-04
Also published as: KR900018894A; EP0397381A3; KR930005431B1; EP0397381A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、液晶表示素子に形成された光学像を投写して
大画像を得る投写型表示装置に関する。

従来の技術従来の投写型表示装置の１例として、第７図に３枚の液
晶表示素子（ＬＣＤ）　１　１　ｒ，　　１　１　ｇ１
１ｌｂを利用した投写型表示装置を示す。これら３枚の
ＬＣＤ１１ｒ，ｌｌｇ１　１ｌｂに、各々３原色Ｒ，　
　Ｇ１Ｂに対応した画像を形成する。光源１４からの白
色光を赤外線カット●フィルター１３に通過させた後、
ダイクロイック・ミラー１２ｒ１　１２ｇ１　１２ｂを
用いてＲ１　Ｇ１　Ｂの３原色光に分光する。この３原
色光を、対応した各々のＬＣＤに透過させ得られた画像
光を、投射レンズ１　５　ｒ１１　５　＄ｈ　　１　５
　ｂによってスクリーン１６上に投写して合成する。人
間の視覚において最も自然に感じられる白または、灰色
をスクリーン上で再現する（ホワイトバランスを取ると
呼ぶ。）ためには、Ｒ１　Ｇ１　Ｂの輝度比を、ある値
に設定しなければならない。例えば、Ｒ（波長：　６１
０ｎｍ）、Ｇ（波長：　５４５ｎｍ）、Ｂ　（波長：４
５０ｎｍ）の３原色光の輝度比をほぼ３：　６：　　１
に設定にすることによって、色付きの無い白または灰色
が得られる。ただしこの比は、３原色光の波長、分光特
性が変化することによって変化する。

次に、従来技術におけるホワイトバランスの調整方法に
ついて説明する。通常３枚のＬＣＤに入射されるＲ１　
Ｇ１　Ｂの照度比は上記の値とは異なっていて、３枚の
ＬＣＤを同一条件で駆動させた場合、スクリーン上でホ
ワイトバランスを取ることはできない。そこで、従来に
おいては、ＬＣＤに印加させる信号電圧をＲ１Ｇ，　　
Ｂに対応するＬＣＤ間で変化させ、透過率を変化させる
事によってホワイトバランスを取っていた。

その１例を第４、８、９、１０図を用いて説明する。第
８図にＬＣＤの１例として、ツィスティド●ネマティク
（ＴＮ）モードの液晶を用いたＬＣＤの断面構造を示す
。対向内面する２枚の透明基板１ａ，ｉｂ間に液晶２が
挟持され配向処理が施されている。また、２枚の透明基
板の外気との界面にそれぞれ偏光板４ａｓ４ｂが偏光軸
が互いに平行になるように設置されている。２枚の透明
基板の液晶に接する側に透明電極が設けられ、この２つ
の透明電極３ａ１　３ｂ間に信号電圧を印加することに
よって透過率を変化させることが可能である。第９図は
、ＬＣＤの透過率一信号電圧特性である。第４図は、こ
のＬＣＤを第８図の投写型表示装置に組み込んでＲ，　
　Ｇ，　　Ｈに対応したＬＣＤを、それぞれ独自に駆動
させて測定したスクリーン上でのＲ（波長：６１０ｎｍ
）、Ｇ（波長：５　４　５　ｎｍ）、Ｂ（波長：　４５
０ｎｍ）各々の輝度一信号電圧特性である。Ｒ１　Ｇ１
　Ｂの輝度比は、同一信号電圧下で３：　６：　　１と
なっていないため、同一条件で駆動してホワイト●バラ
ンスは取る事はできない。そこで、第４図に示すように
、Ｇ１Ｒ１　Ｂの順序で最大印加信号電圧（ＶｒｓＶｇ
１Ｖｂ）を下げる事によって、スクリーン上でのＲ１Ｇ
１　Ｂの最大輝度比を３：　６：　　１とする。

次に、従来技術において良好な階調表示をさせるための
補正回路の動作について説明する。スクリーン上で輝度
を等間隔に１０段階に変化させる階調表示について考え
る。第４図に示す△、○、◇は、各々Ｒ１　Ｇ１　Ｂに
対して、１０段階の階調表示をさせる場合の輝度−ＬＣ
Ｄ入力信号電圧特性である。図から明らかなように、立
ち上がり部、または飽和部で線形性が失われ、傾きが緩
くなっている。それで、テレビジョン信号から得られる
輝度に比例したＲ１Ｇ，　　Ｂに対応する原色信号をそ
のままＬＣＤに入力したのでは良好な階調表示はできな
い。原色信号をある補正回路を用いて変換する必要があ
る。第１０図は、この補正回路の入出力特性である。横
軸の入力電圧がＲ，　　Ｇ，　　Ｂ各々の原色信号電圧
、縦軸の出力電圧がＲ，　　Ｇ１Ｂ各々のＬＣＤ入力信
号電圧に対応する。原色信号電圧の低電圧部、または高
電圧部を伸長させる様な補正が加えられる。ここで、Ｒ
１　Ｇ１　Ｂの原色信号で各々補正回路の特性が異なっ
ているのがわかる。Ｂについては、原色信号電圧の低電
圧部、及び高電圧部を伸長させる様な補正を加えるのに
対し、Ｒ１　Ｇについては、低電圧部のみ伸張させる。

また、増幅率もＲ１Ｇ，　　Ｂで異なっている。

つまり、Ｒ１Ｇ，　　Ｂに対応するＬＣＤで異なった特
性の補正回路を設ける必要がある。

発明が解決しようとする課題従来技術の場合、Ｒ１　Ｇに対応するＬＣＤは、透過率
が最大飽和状態に達するまで駆動させていない。結果、
以下のような問題が発生する。

第１に、Ｒ１　ＧのＬＣＤに対して不必要な高い輝度の
光が非表示状態のＬＣＤに投射される。その結果、ＬＣ
Ｄからの漏れ光が増え、それがそのままスクリーン上に
投射される。その結果、スクリーン上で黒の明るさが上
昇する。それによって、コントラストが低下し、鮮明な
画像が得られないという問題がある。

第２に、第１０図に示すように、良好な階調表示をさせ
るために、ＬＣＤに入力する前にＲ１Ｇ１Ｂの原色信号
を各々異なった特性の補正回路を用いて補正する必要が
ある。このため、駆動回路の構成が複雑になるという問
題がある。

課題を解決するための手段光源からスクリーンまでの光路の間にＲ１Ｇ１Ｂの輝度
比を変化させる手段を設ける。そして、透過率が最大飽
和状態に達している、叉は透過率がほぼ等しい状態にあ
る３枚の液晶表示素子から出射されスクリーン上で合成
された表示画像が、ほぼ色バランスの取れた白色光とな
るようにする。

作用本発明を実施することによって、第１に、スクリーン上
での黒の明るさが低下する。それによって、コントラス
トが上昇し、鮮明な画像が得られる。

またＲ，　　Ｇ１Ｂの原色信号に同一の特性の補正回路
を使用する事ができるため、駆動回路の構成が簡単にな
る。

実施例実施例１第１の実施例を第１、３、４図とともに説明する。第１
図は、本実施例の３枚の液晶表示素子（ＬＣＤ）Ｉｌｒ
１　ｆｉｇ，１ｌｂを利用した投写型表示装置を示す。

これらの３枚のＬＣＤ１１ｒ，１１ｇ，．１ｌｂに、Ｒ
，　　Ｇ１Ｂ各々３原色に対応した画像を形成する。光
源１４からの白色光を赤外線カット●フィルター１３に
通過させた後、ダイクロイック・ミラー１　２　ｒ，　
　１　２　ｇ１１　２　ｂを用いてＲ（波長：６１０ｎ
ｍ）、Ｇ（波長：５４５ｎｍ）、Ｂ（波長：４５０ｎｍ
）の３原色光に分光する。この３原色光を対応した各々
のＬＣＤに透過させ得られた画像光を、投射レンズ１５
ｒ１１５ｇ，１５ｂによってスクリーン１６上に投写し
て合成する。さらに、Ｒ１　Ｇに対応するＬＣＤの出射
側にそれぞれ透過率が５４％、８６％のニュートラル拳
デンシティ●フィルター１７６１７ｇを設置する。

第３図は、本発明の投写型表示装置において、Ｒ１　Ｇ
１　Ｂに対応するＬＣＤをそれぞれ独自に駆動させて測
定したスクリーン上での輝度一信号電圧特性であり、ニ
ュートラル・デンシティ・フィルター１７ｒ１　１７ｇ
を設置しない時の特性である。また、第３図における△
、０１　　◇は、本発明の投写型表示装置を用いて、Ｒ
Ｘ　Ｇ１　Ｂ各々について、スクリーン上で１０段階の
階調表示をさせる場合の輝度一ＬＣＤ入力信号電圧特性
である。

Ｒ１　ＧのＬＣＤへの最大印加信号電圧を下げる事によ
って、Ｒ１　Ｇ１　Ｂの輝度比を３：　Ｅ３：　　１に
して、ホワイトバランスを取った場合のコントラストは
、ＣＲ＝９４である。一方、第２図は、ニュートラル●デンシティ会
フィルター１７ｒ１　１７ｇを設置しホワイトバランス
を取った時のスクリーン上での輝度一信号電圧特性であ
る。この場合のコントラストは、ＣＲ＝　１　５　０である。この様に本実施例を行うことによってコントラ
ストが著しく向上し、鮮明な画像が得られる効果を有す
る。

第１１図は、本発明におけるＲ１　Ｇ１　Ｂ各々の原色
信号の補正回路の入出力特性である。横軸の入力電圧が
Ｒ１Ｇ，　　Ｂ各々の原色信号電圧、縦軸の出力電圧が
Ｒ１　Ｇ１　Ｂ各々のＬＣＤ入力信号電圧に対応する。

Ｒ１　Ｇ１　Ｂで同一の補正を加える。

したがってＲ１　Ｇ１　Ｂに対応するＬＣＤで同一の特
性の補正回路を使用できるため、駆動回路の構成が簡単
になるという効果も有する。

実施例２第２の実施例を第２図とともに説明する。第２図は、本
実施例の３枚の液晶表示素子（ＬＣＤ）１　１　ｒ，　
　１　１　ｇ１１　ｌ　ｂを利用した投写型表示装置を
示す。基本的な構成は、第１の実施例と同じである。た
だし、透過率が５４％、８６％のニュートラル・デンシ
ティ・フィルター１８ｒ１　１８ｇは、Ｒ１　Ｇに対応
するＬＣＤの光の出射側ではなく、入射側にそれぞれ設
置する。

本実施例を行うことによって、第１の実施例と同様の効
果がある。またさらに、前述した従来の技術、及び第１
の実施例では、不必要な光がＲ１ＧのＬＣＤに入射され
るため、ＬＣＤ及び周辺部材に発生する熱によって様々
な問題が生じた。例えば、偏光板４ａ１　４ｂの劣化、
ＬＣＤを駆動するためのＩＣの動作不良、液晶を封入す
るためのシール部の劣化に伴う液晶の流出等である。本
実施例を行うことによって、不必要な光がＬＣＤに入射
されなくなり、発生する熱によって生ずる様々な問題が
低減される効果を有する。

実施例３第３の実施例を説明する。基本的な構成は、第２の実施
例と同じである。ただし、ニュートラル・デンシティ・
フィルターに代わって干渉フィルター１８ｒ１　１８ｇ
をＲ，　　Ｇに対応するＬＣＤの光の入射側に設置する
。通常、ＬＣＤに入射される３原色光は、ある波長をピ
ークに分布を持っている。干渉フィルターを配設するこ
とによって、Ｒ１Ｇ，　　Ｂのピーク透過光量、及び分
光特性を変化させ、ホワイトバランスを取る。第５図は
、破線が、ダイクロイック−ミラーで分光させた後の波
長特性で、実線が、さらに干渉フィルター１８ｒ１　１
８ｇを通過させてホワイトバランスを取った後の波長特
性である。

以上の構成にすることによって、第２の実施例と同様の
効果を有する。またさらに、Ｒ１　Ｇの光の波長分布範
囲が従来に比べて狭くなることから、スクリーン上での
画像の色純度が向上し、画質が向上する効果も有する。

なお、干渉フィルターの代わりに色ガラス●フィルター
　ゼラチン●フィルター等の吸収型フィルターを用いて
も同様な効果が期待できる。

なおさらに、新たにフィルターを設置しなくてもダイク
ロイック・ミラーの反射特性をＲ，　　Ｇ，Ｂによって
変化させることによっても、以上の実施例と同様な効果
が期待できる。

実施例４第４の実施例を第６図とともに説明する。装置の構成は
第２の実施例と同じである。ただし、ニュートラノレ拳
デンシティ会フィノレターの代わりに偏光板１８ｒ１　
１８ｇを設置する。第６図は、この偏光板とＬＣＤの部
分を取り出し拡大して描いた略式構成図である。そして
、この偏光板を外部からの信号で光の入射方向と垂直の
面内で入射光軸を中心に回転可能にし、自由に偏光軸の
方向を変化させることができるような構成にする。これ
により、もう一方の偏光板Ａの偏光軸との交差角を変化
させることによって、ＬＣＤへ入射する光の照度を制御
できる様にする。そして、Ｒ１Ｇ１Ｂに対応するＬＣＤ
に入射される照度を調節し、スクリーン上でホワイトバ
ランスを取る。

以上の構成にすることによって、第２の実施例と同様な
効果を有する。またさらには、第１から第３までの実施
例においては、装置始動時にホワイトバランスが取れた
状態であっても、本装置の温度変化にともなうＬＣＤの
透過率の変化、光源の劣化に伴う分光特性の変化等が生
じ、ホワイトバランスが取れなくなってくる問題がある
。本実施例を行うことによって、外部から信号を与えて
偏光板１８ｒｓｌ８ｇの偏光軸の方向を変化させること
によって、ＬＣＤへの入射光量を変化させ、ホワイトバ
ランスが取れた状態に再修正することが可能であるとい
う効果も有する。

発明の効果本発明によれば、第１に、スクリーン上での黒の明るさ
が低下する。それによって、コントラストが上昇し、鮮
明な画像が得られる。第２に、ＲＮＧ１　Ｂに対応する
ＬＣＤで同一の特性の補正回路を使用できるため、駆動
回路の構成が単純になるという効果がある。

また、光源から液晶表示素子の光の入射側の液一１５− 晶面までの光路の間に、Ｒ，　　Ｇ１Ｂの輝度比を変化
させる手段を設けることによって、不必要な光がＬＣＤ
に入射されなくなる。そのため、発生する熱によって生
ずる偏光板の劣化、ＬＣＤを駆動するためのＩＣの動作
不良、液晶を封入するためのシール部の劣化に伴う液晶
の流出等の問題を低減できる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明第１の実施例における液晶表示素子を
用いた投写型表示装置の概略図、第２図は、本発明第２
、第３、第４の実施例における液晶表示素子を用いた投
写型表示装置の概略図、第３図は本発明第１、第２の実
施例における３原色光に対して液晶表示素子への入力信
号電圧に対するスクリーン上におけるＲ，　　Ｇ１Ｂの
輝度特性図、第４図は、従来の投写型表示装置において
、液晶表示素子への入力信号電圧に対するスクリーン上
におけるＲ，　　Ｇ，　　Ｈの輝度特性図、第５図は、
第３の実施例で、干渉フィルターを設置してスクリーン
上においてホワイトバランスを取った場合の１Ｇ− 分光特性図、第６図は、第４の実施例で偏光板を用いて
ＬＣＤへの入射光量を制御することを説明した略式構成
図、第７図は、従来の投写型液晶表示装置の略式構成図
、第８図は、ＴＮモードの液晶を用いた液晶表示素子の
断面図、第９図は、液晶表示素子の透過率一信号電圧特
性図、第１０図は、従来技術におけるＲ，　　Ｇ，　　
Ｂ各々の原色信号の補正回路特性図、第１１図は、本発
明におけるＲ，　　Ｇ，　　Ｂ各々の原色信号の補正回
路特性図である。ｉａ，１ｂ・・・・透明基板、２・・・・液晶、３ａ，
３ｂ・・・・透明電極、４ａ，’４ｂ・・・・偏光板、
１１ｒ，　　１　１ｇ，　　１　ｌｂ・−−−液晶表示
素子、１２ｒ＋１２ｇ，１２ｂ・・・・ダイクロイック
・ミラー　１３・・・・赤外線カット●フィルター　１
４・・・・光源、１５ｒ，　　１５ｇ．　　１５ｂ・・
・・投射レンズ、１６・・・・スクリーン、　１７ｒ＋
　　１７ｇ・・・・ニュートラル・デンシティ・フィル
ター　１　８　ｒ，　　１　８　ｇ・・・・ニュートラ
ル●デンシティ番フィルター（または干渉フィルター　
または偏光板）、Ａ．Ｂ・・・・偏光板。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名区ンむＱ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２枚以上の液晶表示素子からの画像を合成して１
つの画像を表示する投写型表示装置において、前記２枚
以上の液晶表示素子に入射または出射される２つ以上の
光の間の輝度比を調整する手段が、光源から合成画像表
示部の光路間に設けられたことを特徴とする投写型表示
装置。
（２）光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
を、各々対応させた３枚の液晶表示素子に透過させ、そ
の後所定の位置（合成画像表示部）に合成してカラー画
像を結像させる投写型表示装置において、光源から前記
合成画像表示部までの光路間に前記光の３原色光である
Ｒ、Ｇ、Ｂの間の輝度比を変化させる手段が設けられた
ことを特徴とする投写型表示装置。
（３）光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
を各々対応させた３枚の液晶表示素子に透過させ、その
後所定の位置に合成してカラー画像を結像させる投写型
表示装置において、光源から液晶表示素子の光入射側の
液晶面までの光路間に前記光の３原色光であるＲ、Ｇ、
Ｂの輝度比を変化させる手段が設けられたことを特徴と
する投写型表示装置。
（４）透過率が最大飽和状態に達している、叉は透過率
がほぼ等しい状態にある３枚の液晶表示素子から出射さ
れスクリーン上で合成された表示画像が、ほぼ色バラン
スの取れた白色光であることを特徴とする請求項２記載
の投写型表示装置。
（５）３原色が白色光を分光する事によって得られるこ
とを特徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
（６）３原色を分光する手段が複数のダイクロイック・
ミラーであり、前記複数のダイクロイック・ミラー間で
反射特性（反射率と半値幅）を最適設計してなる請求項
５記載の投写型表示装置。
（７）Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度比を変化させる手段がニュート
ラル・デンシティ・フィルターで構成されていることを
特徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
（８）Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度比を変化させる手段がカラー・
フィルター、または干渉フィルターで構成されているこ
とを特徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
（９）Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度比を変化させる手段が偏光機能
を有する光学素子（例えば、偏光板、λ／ｎ板（ｎ＝１
、２、３…）、偏光ビームスプリッタ等）で構成されて
いることを特徴とする請求項２記載の投写型表示装置。
（１０）２枚以上の偏光板を具備し、前記各々の偏光板
の偏光軸間のなす角を調節すること及び調節するための
機構を有することを特徴とする請求項９記載の投写型表
示装置。