JPH0321925A - 大画面表示装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、静止画像や動画像を大画面に高輝度．高精細
度で表示することを可能にする大画面表示装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、この種の大画面表示装置に関しては、第６図の従
来例に示すように、ＣＲＴの画面からの発光をレンズ系
により拡大してスクリーン上に投影する投射形ＣＲＴ方
式のものが良く知られている。第６図の従来例において
、１０１はＣＲＴ，１０２１１レンズ系、１０３はス’
７’Ｊ−ン、１０４はミラーである。ＣＲＴ　ｌ　０　
１は高輝度タイプのものであり、画面から発する光はレ
ンズ系１０２によって拡大され、ミラー１０４によって
折り返されてスクリーン１０３上に投射される。この投
射形ＣＲＴ方式では、フルカラーの場合、輝度の不足を
補うため第７図の他の従来例に示すように赤．緑．青の
３原色に対応した３つのＣＲＴＩＯＩＲ，ＩＯＩＧ，Ｉ
ＯＩＢを用い、これらをスクリーン！０３上に一致する
ように結像投射することも行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術における投射形ＣＲＴ方
式の大画面表示装置では、いずれの場合でもＣＲＴの輝
度に限界があるため、スクリーン！０３上での表示画面
の明るさが不足することが避けられない問題点であった
。このことは、室内が明るくなると見えにくいという問
題点となる。

また、このような投射形Ｃ　Ｒ　’ｒ方式の大画面表示
装置では、必然的に高輝度のＣＲＴが使用されることに
なるが、そのような高輝度のＣＲＴでは画素数を十分大
きくすることが困難であるため、高精細な画像が得られ
ないなどの問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、表示画面を明るくすることができるとともに、高精
細度にすることを可能にする大画面表示装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の大画面表示装置は
、 画信号による画像を表示して出力するディスプレイ手段
と、 強誘電性液晶を用いた空間光変調素子と、前記ディスプ
レイ手段の画像を前記空間光変調素子の書き込み面に結
像するレンズ系と、前記ＣＲＴの画像の表示と前記空間
光変調素子に結像した画像の書き込みとを制御する制御
部と、高輝度の光源と、 この光源の光で前記空間光変調素子に書き込まれた前記
画像を読み出し拡大投射する光学系とを有することを特
徴とする。

［作用コ 本発明は、従来のようにＣＲＴの発光画像を直接スクリ
ーンに投射するのではなく、ＣＲＴの画像を一旦空間光
変調素子に書き込み、高輝度の光源からの光によって空
間光変調素子からその書き込まれた画像を読み出し、ス
クリーン等に拡大投射して結像させる。上記において、
空間光変調素子への書き込みは輝度の低い画像で良く、
かつ空間光変調素子からの読み出しは高輝度の読み出し
光が使用できるため、空間光変詞素子は実効的にＣＲＴ
の画像を輝度増幅して、投射画像を明るくする。また、
空間光変調素子への書き込みが輝度の低い画像で良いこ
とは、高精細なＣＲＴの使用を可能にし、高精細な画像
表示を可能にする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の基本的な構戊を示す構成図
である。本実施例はフルカラーの場合を例とする。ＩＲ
，ＩＧ，ＩＢはそれぞれ赤，緑．青の画信号に対応する
画像を表示し出力するディスプレイ手段としてのＣＲＴ
　（カソードレイチューブ）、２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは強誘
電性液晶を用いそれぞれの書き込み面を赤．緑．青のＣ
ＲＴＩＲ，ＩＧ，ＩＢに対向して配置した空間光変詞素
子（以下ＳＬＭと略す）、３１１．３Ｇ，３Ｂは各ＳＬ
Ｍ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂのリード電極である。ＣＲＴ　ＩＲ
，ＩＧ，ＩＢは、それぞれの表示管面をＳＬＭ２Ｒ，２
Ｇ，２Ｂの書き込み面側に向けて配置し、それらの間に
レンズ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを配置して、各ＣＲＴＩＲ，Ｉ
Ｃ，ＩＢに表示された赤，緑．青の画信号に対応する画
像をＳＬＭ２Ｒ，２Ｇ２Ｂの書き込み面のそれぞれに結
像させる。５はビデオ信号ｖＳに基づく３原色の画信号
Ｒ．，Ｇ，，Ｂｌを対応するＣＲＴＩＲ，ＩＧ，ＩＢに
与えて画像の表示を制御するとともにそれに同期Ｌ７た
駆動パルス信号Ｉｔ　＊，　Ｇ　！，　Ｂ　ｔをリード
電極３Ｒ，３Ｇ，３Ｂのそれぞれに与えで書き込み面に
結像された画像のＳＬＭ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂへの書き込み
を制御する制御部、６は各ＳＬＭ２Ｒ，２Ｇ２Ｂ＋．：
書き込まれた画像の読み出し用の高輝度の光源、７はス
クリーンである。

以下、光源６の光でＳＬＭ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの書き込み
画像の読み出しを行い、スクリーン７上に拡大投射する
ための光学系の構戊を説明ずる。

光源６の前面にはスリット８と、光源６の光を均一にＳ
ＬＭＩＲ，ＩＧ，ＩＢに入射させるためのレンズ９と、
レンズ９からの光から熱線をカットするコールドフィル
タ１０とを配置する。この構成による光路は、ＳＬＭ２
Ｇの読み出し面側に向くように配設する。この光路上に
、一方の反射方向をＳＬＭ−２Ｂの書き込み面に向けた
偏光ビームスブリッタプリズム（ＰＢＳ）１１と、反射
方向をＳＬＭ２Ｒに向けて緑色光をＳＬＭ２Ｇへ透過し
赤色光をＳＬＭ２Ｒへ反射させるグイクロイックミラー
ｌ２とを配置する。各ＳＬＭ２Ｒ．２Ｇ，２Ｂの読み出
し面側には、それぞれ赤，緑１青色光のみ透過させるフ
ィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを配置し、偏光ビームス
ブリッタプリズムＩＩの他方の反射方向側には、偏光ビ
ームスブリッタプリズム１ｌを介して合成された各Ｓ　
Ｌ　Ｍ　２　Ｒ　，２Ｇ，２Ｂからの反射読み出し光に
より、書き込み画像をスクリーン７上に拡大投射するた
めのレンズ１４を配設する。

次に、本実施例の主要な構成要素である空間光変調素子
（　Ｓ　Ｌ　Ｍ　）の構成を説明する。

第２図は上記実施例における強ａｍ？ｉｔ性液晶（以下
Ｆ’　Ｌ　Ｃと略す）を用いた空間光変調素子の構成図
（本出願人が特願平１−４５７１６号で開示したもの）
であって、２は空間光変調素子本体（ＳＬＭ）、３．３
′はリード電極、ｌ５はＳＬＭ２を保持するホルダー　
１１′は偏光ビームスプリッタプリズム（以下ＰＢＳと
略す）である。変凋信号となる２次元パターン（ＣＲＴ
からの発光画像）はＳＬＭ２の書き込み面側に書き込み
光Ｌ，どして照射されるが、そのとき同時にＳＬＭ２に
駆動パルス信号が印加されて書き込まれる。この駆動パ
ルス信号は、ビデオ信号ＶＳに同期して第１図の制御部
５より印加される．ＰＢＳＩ　ｌ’　はここでは反射面
に平行な直線偏波光（ｐ偏光）を透過し、それに直交す
る直線偏波光（Ｓ偏光）を反射する機能をもつ。読み出
し光（第１図読み出し用光源６からの光）ＬＲは、ＰＢ
Ｓ　Ｉビを通って空間的に均一な直線偏光ビームとなり
、ＳＬＭ２の読み出し面側に入射し変調されて反射した
のち、偏光面の回転した光のみがｐｎｓ　ｔ　ｔ’を透
過して強度的なパターンとして読み出される。

このように、ＳＬＭ２は、画像等の２次元パターンを書
き込み光しいによって書き込み、別の光（読みだし光）
ＬＲによって書き込まれている２次元パターンを読み出
す機能を持つ。これによってＳＬＭ２は、画像光の増幅
，反転あるいは読み出し光と書き込み光の間の波長変換
等の処理を行うことができる。

第３図（ａ），（ｂ）は空間光変調素子（ＳＬＭ）のよ
り詳細な構造を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ
）は電極パターンを示すための上面図であり、第４図（
ａ），（ｂ）は強誘電性液晶（ＦＬＣ）の配向状態図で
ある。２ｌは書き込み側のガラス基板、２ビは読み出し
側のガラス基板である。ガラス基板２Ｉには、駆動パル
ス信号印加用の一方のリードＩＩ極３を接続ずる誘明電
極２６と、書き込み光に対し感光する光伝導層２２と、
誘電体ミラー２３と、配向膜２５とを積層し、ガラス基
板２１’　には、透明電極２６′と配向膜２５′を積層
する。このように構成したガラス基板２１と２１’　と
は、配向膜２５．２５’同士が対向するようにスベーザ
２７を介して配置する。このスベーサ２７により生じる
一定厚みの隙間にはＦＬＣ２４を充填して、封止材２８
により封止しかつ固定する。

ガラス基板２ビの透明電極２６′は、ガラス基板２！側
に形成された駆動パルス信号印加用の他方のリード電極
３′を接続する透明電極２６″に銀ペースト層２９で電
気的に接続する。各ガラス基板２１．２１’　上の配向
＠２５．２５’　は第４図のように直線偏波入射光の偏
光軸に対し２２５度の方向に上下両基板２１．２１’　
上とも弱く配向処理する。このときＦＬＣ２４の液晶分
子２４ａは電界の向きに応じて、書き込みの入射光の偏
光軸Ｐと同一方向か（ｕｐ状態（ａ））、またはそれに
対し４５度の方向（ｄｏｗｎ状態（　１））　）に揃っ
て配向する。ＩＩ　ｐ状態においては、ＦＬＣ２４の層
に入射し反射した読み出し光は元の偏光状態のまま戻っ
て来る。一方、ｄｏｗｎ状態においては、ＦＬＣ２４の
屈折率異方性のため戻って来る読み出し光は偏光面の回
転が生じる。このときＦＬＣ２４の厚みｄを ｄ＝ｍ・λ／（４・Δｎ） （ｍ＝１．３，５，・・・　λ：読み出し光の波長、Δ
ｎ：ＰＬＯ分子の長短方向の屈折率差）に設定すれば、
戻って来る光は偏光が９０度回転することになる。本実
施例では、上記のように赤緑．青の波長に対応して各Ｓ
ＬＭ２における厚みｄを設定する。光伝導層２２として
はアモルファスンリコン（ａ−Ｓｉ）などの光感光膜が
用いられる。誘電体ミラー２３は、２種の誘電体膜を交
互に積層した構戊のものである。また、光伝導層２２へ
の読み出し光の到達を完全に遮蔽するために、ａ−Ｓｉ
層の光伝導層２２と誘電体ミラー２３との間に絶縁体の
薄い遮光膜を設けても良い。

この遮光膜の材料としては、例えばｌμｍ程度の厚さの
ボリジアセチレン膜や遷移金属酸化物などが適当である
。あるいはまた、別の遮光膜の構造として、誘電体ミラ
ー２３の上もしくは下にまたは誘電体ミラー２３に代え
てメッンユ状に絶縁した島状配列パターンの金属層を設
けても良い。

以上のように構威した実施例の動作および作用を述べる
。以下、第１図から第３図までを参照して説明を行う。

第５図は本実施例の光空間変調素子（ＳＬＭ）の動作を
説明するための波形図である。ＰＢ９　１１を通ってＳ
ＬＭ２　（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ）に入射する読み出し光の
出力特性は、ＦＬＣ２　１のｕｐ状態（負電圧印加状態
に対応）では読み出した出力光が暗くなり（ｄａｒｋ）
、ｄ　ｏｗｎ状態（正電圧印加状態に対応）では明るく
なる（ｂｒｉｇｈｔ）。第５図は、制御部５からＳＬＭ
２に印加される駆動パルス信号と読み出し光の出力光強
度の動作波形を示している。第５図のような正電圧ト■
と負電圧一■に振れる駆動パルス信号を駆動電源よりＳ
ＬＭ２に印加し、同時に図略のＬＥＤ（発光ダイオード
）等により消去光パルスを駆動パルス信号の＝Ｖ側に同
期させてＳＬＭ２の書き込み面側に照射する。ＣＲＴＩ
　（ＩＲ，ＩＧ，ｉＢ）からの画像は、図のように書き
込み光として同様にＳＬＭ２の書き込み面側に照射する
。光が照射されたとき、書き込み光強度に応じて第３図
の光伝導層２２の抵抗が下がるため、ＦＬＣ２４に印加
される電圧は高くなる。まず、消失光パルスと同期して
負電圧−■が印加されることによりＦＬＣ２４はｕｐ状
態となり、ＳＬＭ２の読み出しはｄａｒｋ状態にリセッ
トされる。次に正電圧＋■が印加されると、そのと碁の
ＣＲＴ　ｌからの書き込み光強度に応じてＦＬＣ２４に
電界がかかるため、ＣＲＴ　ｌの輝度信号に比例した読
み出し光強度が得られる。なお、消去光パルスを用いな
い別のＳＬＭ駆動形態も可能である。この場合は消去光
パルスを用いない代わりに、駆動パルス信号における消
去のためのＳＬＭ２への負印加電圧を書き込み時の正印
加電圧より絶対値を大きくする。即ち、負印加電圧に対
応するＦＬＣ２４への印加電界を十分大きくすれば、消
去光が無くともＳＬＭ２の状態をリセットすることがで
き、消去光のある場合と同様なＳＬＭ動作が可能となる
。

第１図の構成において、入力ビデオ信号ＶＳは制御郎５
に入り、制御部５より３原色の画信号Ｒ，Ｇ，，Ｂ．が
各ＣＲ．Ｔ１　（ＩＲ，ＩＣ，ＩＢ）に入力される。ま
た、それらに同期して各ＳＬＭ２　（２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ
）の駆動パルス信号（　Ｒ　ｔＧｙ，Ｂｔ）も、制御部
５より各ＳＬＭ２に入力される。各ＣＲＴＩと各ＳＬＭ
２との間に配置されたレンズ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、各Ｃ
ＲＴ　ｌの画像を各ＳＬＭ２の書き連み面に結像する。

光源６からの読み出し光は、熱線となる近赤外光成分が
コールドフィルタｌＯによりカットされてＰＢＳに入射
し、Ｓ偏光成分のみが反射してフィルタｌ３Ｂを通って
ＳＬＭ２Ｂに入射する。一方、ｐ偏光成分はＰＢＳＩＩ
を透過し、赤色光はグイクロイヅクミラーｌ２で反射し
てＳＬＭ２Ｒに入射する。

また、緑色光成分はグイクロイックミラ−１２を通過し
てＳＬＭ２Ｇに入射する。各Ｓ　Ｌ　Ｍ　２は入射した
赤，緑．青の光は、それぞれ３原色の画信号により変調
されて反射され、ＰＢＳＩＩで合成されたのち、レンズ
ｌ４によってスクリーン７上に投射結像される。このと
き、ＳＬＭ２Ｂに入射した読み出し光は書き込み画像の
明るさに応じて、Ｓ偏光からｐ偏光に変換され、またＳ
ＬＭ２ＲとＳＬＭ２Ｇに入射した読み出し光は、書き込
み画像の明るさに応じてｐ偏光からＳ偏光に変換される
ため、各３原色の入力画像に対応した読み出し光の変調
がなされることになる。

上記において、読み出し光の光源６には高輝度のハロゲ
ンランプなどを用いることが出来るため、実効的に各Ｃ
ＲＴからの入力画像を輝度増幅したことになり、スクリ
ーン７上に投射される画像は極めて明るいしのとなる。

また、入力に用いる各ＣＲＴ　Ｉの輝度は低くても良い
ため、高精度なＣＲＴを用いることができ、高精細な投
射表示を行うことができる。

なお、上記実施例ではフルカラーの場合で説明を行って
いるが、モノカラーで良い場合はＣＲＴ１，ＳＬＭ２な
どの組みを１つとして、より簡単な系にすれば良い。こ
のように、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、
種々の実施態様を取り得るものである。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明の大画面表示装置
によれば、ＣＲＴの画像を空間光変調素子で実効的に輝
度増幅してスクリーン上に投射する構成としたので、明
るい表示画面が得られるとともに、高精細なＣＲＴの使
用を可能にして高精細な画面をスクリーン上に表示する
ことができる。

さらに本発明は、テレビ放送やピデオテープ，テレビカ
メラなど各種の映像信号に対応できる利点があり、従来
より明るい場所での使用が可能になることから、ＯＡ機
器や娯楽，広告などにおけるディスプレイとして利用範
囲をより広げることかできる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例を示す基本的な構戊図、第２
図は本実施例の空間光変調素子の構成図、第３図（ａ）
，（ｂ）は上記空間光変調素子の詳細な構造図、第４図
（．）．（ｂ）は上記空間光変調素子の強誘電性液晶の
配向状態図、第５図は本実施例の空間光変凋素子の動作
を説明するための波形図、第６図は一つの従来例の構戊
図、第７図は他の従来例の構成図である。 ＩＲ，ＩＣ，ＩＢ，１・・・ＣＴＲ，２ｒｔ，２Ｇ、２
Ｂ，２・・・空間光変調素子（ＳＬＭ）、４Ｒ，４Ｇ，
４Ｂ・・・レンズ、５・・・制御部、６・・・光源、７
・・・スクリーン、１１・・・偏向ビームスプリッタプ
リズム（ＰＢＳ）、ｌ２・・・グイクロイックミラー　
ｌ３ｆｔ，１３Ｇ，１３Ｂ・・・フィルタ、１４・・・
レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画信号による画像を表示して出力するディ スプレイ手段と、 強誘電性液晶を用いた空間光変調素子と、 前記ディスプレイ手段の画像を前記空間光変調素子の書
   き込み面に結像するレンズ系と、 前記ＣＲＴの画像の表示と前記空間光変調素子に結像し
   た画像の書き込みとを制御する制御部と、高輝度の光源
   と、 この光源の光で前記空間光変調素子に書き込まれた前記
   画像を読み出し拡大投射する光学系とを有することを特
   徴とする大画面表示装置。