JPH04505811A - 改良されたビデオディスプレイシステム - 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】 改良されたビデオディスプレイシステム発明の分野 本発明は、ビデオディスプレイ装置に関し、より特定すれば、投射光学系に関連 して能動マトリクスＬＣＤを採用する改良されたビデオディスプレイシステムに 関するものである。

発明の背景 陰極線管（ＣＲＴ）を用いたビデオディスプレイは、ＣＲＴ技術が現在なお多く の問題を存するとは言え、種々の目的のために広く用いられている。ＣＲＴにお いて画像サイズが依然として制限されていることは群観察を困難にするものであ る。家庭用の最小サイズに関する最小１９インチ（対角線計測）の画像サイズを 有する現在のディスプレイ装置は、大きくて取扱いにくいものであり、それを設 置する部屋の美観を損ね、また塵がたまり易く、しかも床面積を有効に利用でき す、全体として不調和な美観を生ずるものである。さらに、人が座って視聴し易 いように設置するため、ベッドからは視聴しにくい配置状態となる。これらの形 式的もしくは軽微な不便さに加えて、カラーＴＶセットから放射されるＸ線によ る健康への危害やフリッカ（ちらつき）度合いに関する目の疲れ、及び高電圧に よる危険や画像管の破壊の可能性などが望ましくない問題を提起している。

ＣＲＴ型ビデオディスプレイの画像品質問題はカラー歪み、地球磁場の影響によ る解像度の低下、収束誤差、経時変化又は誤調整、並びに走査線や可視的な燐光 ストライプ及び燐光ドツトなどのようにＴＶディスプレイ全般において固有の視 覚的要因に基づく解像度の低下を含むものであり、これらは近距離で視聴すると き特に顕著な問題となる。これらの視覚的要因は映画館における映像よりも劣る 像品質しか与えないものである。　近年“投射テレビジョン”が開発され、かつ 市場に出回るようになってきた。これらのテレビジョンは小型観賞スクリーンに よる問題を解決するものであるが、前述したそれ以外の問題は依然として残るも のであり、さらにこの方式独特の新たな問題をも伴うものである。すなわち、投 射型テレビジョンは標準型の直接観賞型テレビジョンより高価となり、さらに配 置が複雑で、重量及びサイズを大きくシ、その携帯性もしくは可搬性を損なうこ とになる。投射型テレビジョン方式としては二つの形式が一般化している。その 一つは各々投射レンズを付した３個のＣＲＴを用いるものであり、他の方式は電 子ビームによって走査されるオイルフィルムを用いるものである。

このＣＲＴ型システムは、比較的薄暗い照明による視聴−境を要求するとともに きわめて限定された観賞角度しか許容しない高価な特定のスクリーンを要求する ものである。３個のＣＲＴは青、緑及び赤色原色において画像を発生する。また 、アイドファーシステム（Ｅ　１ｄｏｐｈｏｒ　Ｓ　ｙｓｔｅｎ）としても紹介 されるオイル型システムは、比較的短い寿命しか有しない３個の“走査オイル素 子”及び外部光源を用いるものである。結局いずれのシステムにおいても、これ らの画像は一つのカラー画像を形成するようにスクリーン上に収束されなければ ならない。いずれの方式においても、レンズの曲率及び回路の性能変化に基づい てスクリーン上への妥当な収束を達することが難しく、時には余分に３０分以上 の調整時間を要することがある。そして、プロジェクタ又はスクリーンが取り替 えられれば、その収束調整手順をその都度繰り返さなければならない。

ＣＲＴは可能な限り高輝度を得るため、高アノード電圧で駆動される。

アノード電圧の上昇はまた、Ｘ線による危険性を増大するとともに管寿命を短く し、さらに高電圧に関連するその他の問題をも誘発するものである。３個のＣＲ Ｔ管は管の破壊する確率を倍に増加するものである。

近年、“ライトバルブ型システムを用いることにより上述の問題を解決しようと する種々の試みがなされてきた。このタイプのシステムは必要な輝度を得るため の外部光源を用い、ライトバルブにより画像情報を支持するように光を変調する ものである。効果的に動作し得るライトバルブを開発するための調査及び実験は 、物理的効果と結合された種々の光学効果を利用することに焦点が定められ、さ らにライトバルブにおいて所望の効果を達成するための種々の材料を発見し、か つ製造しようとするものである。オイル走査型システムを除けば、有利にかつ経 済的に製造できるような他のライトバルブシステムは存在しない。実験はまた、 ＣＲＴ画面への電子ビーム走査と同様に観賞スクリーンへのイメージ走査を行う レーザシステムについても行われた。しかしながら、レーザシステムは携帯性の 見地からは大き過ぎるものであり、使用及び維持のためにはきわめて複雑で経済 的に高価となり、危険性も大きく、しかも大画像の表示を不鮮明にするものであ る。種々のライトバルブシステムにおいて主に用いられる物質は、石英、カリウ ムニ水素燐酸、リチウムニオブ酸塩、バリウムストロンチウムニオブ酸塩、イツ トリウムアルミニウムガーネット、又はクロームオキサイドなどのような結晶体 、又はセマチックもしくはネマチック型の液晶、又は支持液中のイオドギニンス ルフェートなどのような懸濁粒子などである。これらの物質及び他の類似の物質 は１または２以上の光学効果を利用するために用いられる。すなわち、これらの 効果としては、偏光面の回転を発生し、又は加えられた電界に基づくその物質の 屈折率を変化するような電気−光学効果、加えられた磁界を利用する磁気−光学 効果、電気−歪み効果、圧電−光学効果、静電粒子配向、先任導度、音響−光学 効果、カラー写真効果、レーザ走査誘導型二次電子放射、及びこれらの効果の種 々の結合が存在する。一つの不都合としては、このようなライトバルブは大きい 絞り開口を有する大量のものを廉価に製造することが不可能であり、しばしば有 毒で危険かつ製造品質において矛盾したものとなる。

すべてのライトバルブにおいては、異なった情報のためには異なった領域を用意 しなければならず、したがって、各領域を通じて異なった光量が発生し、それは 総光ビームにおいて完成した画像となるまで加えられる。これはその物質がレー ザ又は電子ビームにより走査されるべきことを要求し、導電路の小さい喰い違い のためにアドレス指定されるべきその物質の上に直接又は近接した位置にマトリ クスを配置すべきことを要求するものである。走査ビーム方式においては、ガス 排出、物質の腐食、並びに輝度及び熱照射光に基づく画像情報損失の問題が存在 する。

電気マトリクスシステムは技術者に対し超高速のスイッチング回路を伴う良好な 導電特性を要求するが、これは物質の与えられた領域を活性化すべく要求される 高電圧下においては実施不能である。ここでの約束により主システム（小領域を アドレスするために開発された）はしばしば電子多重化として紹介される。

電子多重化は液晶などのような低電圧動作物質によってのみ動作するものである 。この方法によれば、すべての画像アドレスは導通グリッド上のＸ及びｙ座標と なる。与えられた画素領域を活性化するため、Ｘ及びｙ導体には特定された種々 の大きさの電圧を印加しなければならない。したがって、それらが互いに整合す る領域が閾値を越えて変調される。このような多重化に関する主な欠点は、局部 電界により影響された周囲領域が存在する場合のクロストークであり、これは周 囲画像に影響を与える誤動作データを発生する。クロストークはまた、電子及び レーザ走査される物質に伴う問題として、コントラスト及び解像度と、色の飽和 度及び精度を低下させるものである。これらのライトバルブは持続性がほとんど なく、１回に一つの画素領域が活性化されるものであるため、全画素が“オフ” であれば、スクリーンを経て究極的に観賞者まで到達する光をほとんどなくし、 光が浪費される大部分の時間は比較的小さいコントラストによる不鮮明な画像を 再生し、これを補償するためにより高輝度の光源を設けた場合には、より多くの 熱を発生するものである。リフレッシニ速度を高くすることはより速いスイッチ 時間及びより速い応答性を有する物質が要求されるため実際的ではない。

今日出回っている“ポケット型ＴＶ”は電子多重技術を用いているが、画像が小 さいため、光源輝度及び周囲条件が制限される。但し、これらの欠点はそれほど 顕著ではない。しかしながら、映像が投影されるとき、前述した欠点は拡大され 、大画素が映像品質を減するような顕著な正方形及び列を形成する場合などにお けるそのような欠点は許容範囲を越えたものとなる。さらに、コントラストは著 しく低下し、したがって“黒”の表示が不可能となる。さらに、コントラストを 低下させる原因として、高輝度高熱ランプはＬＣＤを加熱して画像の中心部に“ ホットスポット”を発生し、それをガウス分布状パターンにおいて展開させ、こ れがさらにコントラストを低下させる原因となる。演色性はまた、ＣＲＴにおけ るよりもポケットＴＶにおいて顕著に低下することになる。

従来のビデオディスプレイ装置に関連するこれらの問題点等を解決するため、本 発明はきわめて大きい調整可能サイズのビデオ映像であって、しかも高品質性を 保持し、通常照明の室内において観賞するに十分な輝度特性を有するビデオ映像 を提供することを目的とする。

また、本発明の別の目的は、特別に構成されたＬＣＤライトバルブと、内部もし くは外部スクリーンに対して正面もしくは背面投射を行うための独立した光源及 び光学系を用いたビデオディスプレイ装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、高解像度及び高コントラストを有し、ＣＲＴのそれ を越えたより正確な演色性を発揮するディスプレイを可能とし、フリッカに関す る歪みを減少するとともにストライブ又は画素の外縁を制限するものである。

本発明のさらに別の目的は、大型スクリーンの存否に関係なく比較的廉価に大量 生産し得る、長期間点検不要な動作寿命を有する小型軽量の携帯システムを提供 することである。

本発明のさらに別の目的は、観賞に先立って収束性又はその他の特性を複雑に調 整する必要のないシステムを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、Ｘ線を発生し又は管が破裂するという危険がなく、 比較的低電圧で動作するシステムを提供することである。

本発明のいま一つの目的は、特別のスクリーンを必要とせず、例えば天井面に容 易に投影し、比較的広角で観賞できるようにしたシステムを提供することである 。

本発明のさらなる目的は、三次元映写が可能なシステムを提供することである。

発明の要約 本発明のこれらの目的等は以下の説明において明らかになるところであるが、そ れはマトリクス配置された液晶素子の各々を電子的にアドレス指定し、かつ活性 化するための“能動マトリクス”を用いた画像形成用液晶ディスプレイ装置（Ｌ ＣＤ）を含む“改良されたビデオディスプレイシステム”によって達せられる。

マトリクスは個々のセパレートトランジスタ又は他の適当な半導体が、各画素制 御信号をストアするために各画素に近接して形成された状態において“能動型” ということができる。ビデオディスプレイシステムはさらに、ＬＣＤを照射する ための光源を含む投射光学機構と、前記光源からの光を平行化（コリメート）す る光学系と、前記ＬＣＤから画像を所定の観賞面上に投射し、かつ収束するため のレンズシステムからなっている。

本発明の一実施例における重要な態様は、単一の多色ＬＣＤから得られた三つ組 のカラー画素を重ね合わせることによりそれらの間のスペースを伴う合成カラー 画素を形成するための二色性ミラーシステムを用いることである。

本発明の別の局面は画素間のスペースを満たすことに関連する。これらの間のス ペースは４−ミラーシステムを用いて満たされる。この場合、第一対のストライ プミラーは各画素を写像して映像を画素間にすでに存在する間のスペース中へ移 動させるものである。また、第二対のミラーは新たに発生した画素列を写像して 原画素像及び複写画素像を垂直に移動させて画素間の残りの空間を満たすように する。

他の方法は個々の画素イメージを拡大及び平行化するために拡大レンズアレイ及 びコリメートレンズ又は第二コリメートレンズを用いることである。

本発明は以下添付の図面を参照して行う好ましい実施例の詳細な説明からよりよ く理解されるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は各々の像を一つの共通スクリーン上に投射する３個のＬＣＤを示した本 発明の略図、 第２図は３個のＬＣＤの像がＩｇの映写光学系を介して共通スクリーン上に重畳 映写されるようにした本発明の変形例を示す略図、第３図は隣接間隔を短縮した 種々の画素を示す略図、第４図は重ね合わされた“フルカラー画素”の投射映像 を示す略図、第５図は隣接した画素間のスペースを満たす方法を示した４−ミラ ーシステムの略図、 第６図は第５図の４−ミラーシステムにおける第一対のミラー（“細長ミラ一対 ”）により画素間のスペースを満たす態様を示した略図、第７図は第５図の４− ミラーシステムにおける前記細長ミラ一対を拡大して示す略図、 第８ａ及び８ｂ図は本発明のレンズシステムの実施例をそれぞれ示す略図、 第９ａ図は本発明の好ましい実施例における二色性ミラーシステムの略図、 第９ｂ図は付加的な光路を含むように変形された第９ａ図と類似の二色性ミラー システムの実施例を示す略図、第１０図は２個のフルカラーＬＣＤを通じて可視 スペクトルにわたる透過光強度曲線であって、一方のＬＣＤが階段状の厚み（ス テップドシックネス）を有するＬＣＤキャビティと対比された一対のＬＣＤキャ ビティ厚さを有する状態を示すグラフ、第１１ａ及びｌｌｂ図は透過光強度一対 −２個のフルカラーＬＣＤにおいて用いられた３波長のための印加電圧の関係を 示すグラフであって、一つのＬＣＤが一定厚さのＬＣＤキャビティを有し、別の 一つのしＣＤが階段状厚さのＬＣＤキャビティを有するようにしたものを示すグ 第１２図は赤、緑、及び青色光線がそれを横切るようにしたＬＣＤの異なった厚 さを示すために描かれた“階段状厚さ”を有するＬＣＤキャビティの拡大略図、 第１３図はＣＲＴディスプレイ及び通常のカラーＬＣＤディスプレイのカラーレ ンジを本発明による一定のキャビティ厚さ及び階段状厚さを有するＬＣＤキャビ ティと比較して示すＣＩＥ色度図、第１４図はベネチアン−ブラインド型の背面 投射スクリーンによる本発明の構成を採用した背面スクリーン投射システムを示 す略図、第１５ａ図はフルカラーＬＣＤにおいて対応するカラー画素領域上のカ ラーフィルタを示す略図、 第１５ｂ図は三色の組を表わす３個の画素が三角形によって示された選択的な画 素配列の略図、 第１６図は本発明において採用された音響抑制システムを開放して示す斜視図、 第１７図は本発明の好ましい実施例の略図である。

好ましい実施例の説明 これまでに吟味された動作可能なすべてのビデオディスプレイシステムのうちの 一つとして前述の問題点を解決するための最も効果的なものは、透過もしくは反 射モードにおいて用いられ、アドレス指定のための導電マトリクスを有すること により液晶の偏光／回転又はスキャッタリング能を利用するＬＣＤディスプレイ システムである。最新のビデオディスプレイ設計に対して種々の変形が加えられ るが、それは現在提起されている問題点を排除するために電子多重化技術を用い るものである。

電子多重化技術を用いる現在のＬＣＤ−ＴＶディスプレイは、十分に小さな画像 を発生するものであるが、このような画像が大画面に投影されると、伝達される 光はゼロにはならないため、コントラストを低下することになる。さらに、電子 多重化によれば、クロストーク及び隣接画素への“電子漏出”が発生して解像度 及びカラー忠実度を低下させることになる。画素のモザイクであれば、各画素は 正確な電流を受け入れて、各画素の原画輝度並びにその演色性を再現しなければ ならない。さらに、各画素は走査フィールドの一部分でのみターンオンされるた め、光は浪費され、かつ画像は不鮮明となる。映像は不鮮明なものから鮮明なも のに再生（リフレッシユ）できないため、フリッカ並びに輝度効率調整不可能な ＬＣＤの残像に支配されることになる。

その結果、出願人はライトバルブ投射素子について新たな概念を提起するもので ある。この概念は各画素に隣接して薄膜トランジスタを被着させることにより、 いわゆる“受動型”マトリクスでなく、“能動型”のものを形成するということ である。現今の多重化に代えて、各トランジスタはそれが変化するまでストアさ れるある電圧レベルを受け入れ、各画素のための単純な“トランジスタメモリ” を形成するものである。

これにより各画素はアドレスされ、かつターンオン（光透過又は反射）される。

このオン状態は次のフレームのデータが現れるまで維持される。このシステムに よれば、インターレース走査を用いる必要がないため、フリッカを除去すること ができる。各画素はフレームの全長にわたってオンであり、次のフレームにおけ る画素のために透過率又は反射率の妥当なレベルまで直ちに変化するものである 。各画素はすべての時間にわたってオン（所望量）となり、外部光源からの光の 最大スルーブツトを許容するものである。

この“能動マトリクス”はより高い輝度と与えられた輝度レベルにおける少ない 発熱を許容するものである。各トランジスタの分離的なアドレス指定及びそのト ランジスタの付勢は各画素に通ずる電流を決定し、画素間にある程度の“デッド スペース”　（死空間）を導入することに加えて、各画素が隣接画素からの何等 のクロストークも存在しない正確な電流量を受け入れることを確実にするもので ある。画素間に“デッドスペース”を許容することにより、トランジスタの配置 （隣接画素からの電界が混在して誤ったデータを生じ、コントラストを低下させ 、かっ色混合を損なうような液晶“オーバーラツプ”領域における配置）の必要 性はクロストーク問題を排除するものである。これらの領域を覆う不透明黒色の 配置は少くとも二つの目的を育するものである。一つの目的は不当に変調され、 もしくは無変調の光がスクリーンに達することを阻止してトランジスタが強い光 及び熱の輻射による損傷を受けることから保護するものである。この面積は画素 サイズの分数となり得る。このようす薄膜トランジスタ能動マトリクス変調シス テムの使用はコントラスト、輝度、フリッカ、及び演色性に関する多くの問題点 を排除するものである。半導体材料の被覆に関する技術方法は、このシステムを 量産するために用いることができる。

この新たなＬＣＤライトバルブは投射光学系に関連して用いられる。

好ましい実施例においては第１７図に示す通り、光源（１７００）はコリメート 光学系（１７１０）によりコリメートされる。このコリメート光学系は球面もし くは放物面反射器（１７２０）、集光レンズ（１７３０）、及びコリメートレン ズ（１７４０）からなっている。ＬＣＤライトバルブ（１７５０）はこのコリメ ート光線により照射され、その面上にフルカラー光学像を発生する。次に、投射 光学系（１７８０）はこの像を観賞画面（１７９０）上に結像する。さらに説明 する通り、選択的に映写像の品質を改善するため、それらの間のスペースにより フルカラー画素を形成する三色組の画素を重ねるためのサブシステム（１７６０ ）が用いられる。さらに説明する通り、画素間のスペースを満たすためには別の サブシステム（１７７０）が用いられる。低下した解像度とコントラスト、及び カラー忠実度とグレーレベルを有する光源は必要な投射管により発熱する。この 熱は光と同様にＬＣＤをガウス分布状パターンにおいて照射し、そのＬＣＤの中 央に“ホットスポット″　（加熱点）を生じさせる。過大な熱量はＬＣＤに損傷 を与えるものである。熱量が損傷を与えるような閾値に達していなければ、すで に述べたような映像の劣化はＬＣＤの膨張により、そのＬＣＤを通過しなければ ならない光路長の増大に基づいてなお発生する。これは光通過における偏光面の 回転における散逸（スキャッタリング）を増大させるとともに、コントラスト、 解像度、並びにガウス分布状パターンにおけるカラー及びグレー表現を低下させ るものである。

ＬＣＤの発熱効果を減殺するためには幾つかのステップが採用される。まず、Ｌ ＣＤをも含むすべての光学系は、例えばパワートランジスタなどにおいてみられ るように比較的大きい放熱手段と好ましく接触して取り付けられるべきである。

さらに、すべての光学系は二色性反射器においてみられるような、赤外線スペク トル反射用の妥当な厚さを有する物質により被覆されるべきである。さらに、Ｉ Ｒ（赤外線）反射ミラー及び熱吸収性ガラスを光路中に用いることができる。ま た、指数整合した高沸点流体（液体又は気体）を大量に収容し、かつ収容範囲内 で循環させるか、又は静止させておくための、容器中の液体又は気体からなる流 体手段を用いてさらなる冷却を行うことかできる。選択的に、透過光学系の代わ りに金属製反射光学系を利用してさらなる放熱を行い、かつＩＲ波長の反射を抑 制することができる（すなわち、反射器はＩＲにとって非反射性被覆を有するも のである）。

ＬＣＤ並びにシステム中の他の要素を冷却すべ（採用し得る最も単純な構成は冷 却ファンの使用である。しかしながら、ファンはシステムの音響容積が特に小室 などできわめて低レベルにあるときには無視し得ないノイズ間コを生ずる。この ようなノイズを抑制するためには、ファンと本発明のハウジングの出口との間に おいて“エアバッフル”を用いることができる。第１６図はプラットホーム（１ ６２０）上にファン（１６００）を配置してなる音響抑制システムを示すもので ある。これにはエアフローブロッカ（１６３０）を付加することにより、空気を 出口（１６４０）からハウジング外に放出されるまでに偏向する湾曲路に沿って 進行させる。エアが反射される表面は吸音物質で被覆され、これにより視聴環境 内に出るノイズを顕著に減少させることができる。ある種のノイズは出口（１６ ４０）においてなお存在するため、そのノイズ減少のためにさらに別の構成が採 用される。この構成は残留ノイズを抽出して増幅器に送り、そのノイズの位相を １８０°反転させるマイクロフォン（１６５０）からなるものである。反転され たノイズはスピーカ（１６６０）を介して再生される。増幅器のボリューム及び 位相を正確に調整することにより残留ファンノイズは実質上相殺され、概ね無音 状態を現出する。

用いられる光源の輝度及び与えられたシステムの物理的及び経済的制約に基づき 、ＬＣＤには一定のがウス状熱分布がとどまり、動作時に蓄積される全熱量は時 間に応じて変化することになる。その結果、すでに述べた問題点を排除し、かつ その他の不都合を救済することに加えて電子的な試みが採用される。

偏向面の回転角度はその光が通過するＬＣＤの厚みに支配されるだけでなく、加 えられる電界の大きさにも左右されるため、温度効果とは反対に電界を変調して 歪みを排除し、その結果、ＬＣＤを通じて安全な性能を発揮させることができる 。異なった画素に対して異なった値で印加されるバイアス電圧に対するこの大き さは、ガウス分布状パターンを存し、個々のトランジスタ及び／又はアドレス回 路により制御される。ＬＣＤにおいて配置されるサーミスタ又は他の温度検知装 置は全体的な平均ＬＣＤ温度を監視し、ガラろ状バイアス電圧分布を温度が変動 するとき調整し、それには電子サーボ回路が用いられる。より正確な温度制御の ためには、画素間の間隔中における各画素トランジスタに隣接してサーミスタ型 装置を被覆配置し、各画素の熱補償バイアスを独立して制御するものである。

以上述べた方法は問題点の大半を解決するものであるが、カラー再生においては そのための満足な方法を用いなければならず、したがって、画素間のブランク空 間についてはある種の処理を施して投射像を拡大する。

単純でコンパクトかつ廉価なフルカラーテレビジョン投射システムは単一の“フ ルカラー”ＬＣＤを用いて構成することができる。投射方式を用いないフルカラ ー直接観賞用映像ディスプレイは単一の“フルカラー”　ＬＣＤにより達せられ た。しかしながら、この像が投射システムにより拡大されるときは幾つかの問題 点が露呈されることになる。

標準ＣＲＴ型ＴＶシステムにおいて、赤、青及び緑色画素データはＣＲ７面上の 近接した赤、青及び緑色燐光スポットに対して送り出される。同様に、直接観賞 型ＬＣＤＴＶシステムにおいては、赤、青及び緑色画素データはＬＣＤの近接し た領域に対して送り出される。これらの領域はそのＬＣＤ画素を通過する光が妥 当な色彩を帯びるようにそれぞれ赤、青及び緑色のフィルタにより覆われる。第 １５ａ図は与えられた色彩の画素が次々とその上に配置されて、垂直のカラース トライプを生ずるように対応カラー画素領域上に設けられた単純なカラーフィル タ配列を示している。３個の水平面内で隣接した画素領域は実際の像からの単一 カラー画素を表わす三つ組を形成する。第１５ｂ図は三つ組のカラーの３画素が 三角形を形成するように配置された選択的な画素配列を示している。このような 小型の圧縮された光の赤、青及び緑色スポットはそれらが発現するシーンにおい て色彩の幻影を生ずるものである。しかしながら、この像が投射により拡大され ると、各近接した赤、青及び緑色画素はもはや互いの輪郭がなくなり、像として の色彩領域を発生する。したがって、それらは解体された赤、青及び緑色領域と して発現し、自然に発色した像の外観とは異なったものとなる。さらに、′能動 マトリクス”を発生するために必要な薄膜トランジスタの被覆が適用されるＬＣ Ｄ内の隣接画素領域の間のスペースは同様に拡大され、さらに解体され、分裂し た不自然な外観の像を発生する。

実際の色彩に代えて、解体された赤、青及び緑色スポットの外観の問題は第９ａ 図に示したような二色性ミラーシステムを用いることにより排除することができ る。第１５ａ図のような画素配列をとる場合、個々の赤、青及び緑色画素は次の ような構成により重ね合わせるべく形成される。コリメート光線（９０１）はフ ルカラーＬ　ＣＤ　（９０２）を透過して二色性ミラー（９０３）に入射し、こ のミラーは青色像のみを反射することになる。残りの赤及び緑色像は二色性ミラ ー（９０３）を透過して二色性ミラー面（９０４）上に入射し、このミラー面は 赤色像のみを反射し、緑色像が通過することを許容する。青色像は正面ミラー（ ９１０）及び（９１１）から反射され、さらに二色性ミラー面（９０５）から反 射される。その反射光は青色光線のみである。ここで青色像は緑色像と再結合す る。正面ミラー（９１０）及び（９１１）を調整することにより青色画素は緑色 画素と重畳される。赤色像は正面ミラー（９２０）及び（９２１）から反射され 、さらに二色性ミラー（９０６）から反射される。後者のミラーは赤色光のみを 反射する。この点において、赤色像は青及び緑色像と再結合し、正面ミラー（９ ２０）及び（９２１）を調整することにより赤色画素はすでに結合された青及び 緑色画素と重ねられる。この節目において、我々は第４図に示すように画素間に 大きいスペースを有するフルカラー像を獲得することになる。

個々の色付画素が第１５ｂ図に示すような形でＬＣＤ上に配列され、三つ組カラ ーが三角形を形成する場合、前記のように赤及び青色画素の表現は緑色画素が対 応するそれらの赤及び青色画素から垂直に変位しているため、後二者を緑色画素 の頂面に重ね合すことを許さない。その結果、この形態の画素配列は赤及び青色 光線により用いられる光路と類似した付加的な二色性ミラー光路を要求する。こ れは第９ａ図におけるシステムの側面図である第９ｂ図においてより明確に示さ れており、付加的な光路を含むように変形されていることが分かる。

コリメート光線（９０１）はすでに述べた通り、フルカラーＬ　ＣＤ　（９０２ ）を通過する。しかしながら、Ｌ　ＣＤ　（９０２）及び二色性ミラー（９０３ ）の間の距離は二色性ミラー（９５０）が挿入できるように拡大され、この二色 性ミラーは緑色光線を反射するとともに赤及び青色光線を透過するものである。

すでに述べた通り、（９０３）は青色光線を反射し、赤色光線を透過するもので ある。ここで、ミラー面（９０４）及び（９０５）は正面ミラーを形成する。ミ ラー（９０６）は赤色光線を反射し、青色光線を透過するものである。すでに述 べた通り、ミラー（９１０）、（９１１）、（９２０）及び（９２１）は正面ミ ラーである。さらに、ミラー（９６０）及び（９７０）もまた正面ミラーである 。

ミラー（９８０）は緑色光線を反射するとともに赤及び青色光線を透過するため の二色性ミラーである。この変調機構により、ミラー（９１１）からミラー（９ １０）の妥当な分離及びミラー（９２１）からミラー（９２０）の分離がなお赤 及び青色画素のオーバーラツプを生ずる。さらに、ミラー（９６０）及び（９７ ０）の適当な分離により緑色画素をすでに結合された赤−青色画素対とオーバー ラツプさせるようにする。このオーバーヘッド（頭越し）ミラー配列は第１５ａ 図に示したような画素配列を有するカラーＬＣＤとともに用いることができる。

この場合、ミラー（９６０）及び（９７０）の間のスペースは緑色画素の垂直変 位を阻止するように調整される。これはそれらがすでに赤及び青色画素と整列し ているからである。緑色光線のための分離ミラー光路はシステムを等しく通過す る各カラーにより横切られる距離を形成する。これは平行化（コリメート）され ているとはいえ、光かなお距離の進行に伴って幾分拡大されるという理由で重要 である。

その結果、異なったカラー成分が異なった距離を進行し、それらかフルカラー画 素像として再結合されたときは、より短い光路を有するカラー要素はカラー画素 の像より小さい画素像を発生し、より劣った品質のカラー像を形成することにな る。ここで、像は“ストライブ璽ミラ一対”システム又はレンズアレイシステム のいずれかからなる素子（９３０）を通過し、最終投射の場合の画素間隔を投射 光学系（９４０）により満たすものである。

対応するカラー画素を重ね合わせて“フルカラー画素７を形成し、次いで画素間 のスペースを画素の拡大又は複製により満たすようにしたこの結合システムはＣ ＲＴ型ビデオプロジェクタにおいて等しく有益であり、その解像度を改善するこ とができる。

例えば、１個のＬＣＤの赤色画素が第２のＬＣＤの緑色画素と重なり、その緑色 画素は第３のＬＣ’Ｄの青色画素と重なるようにした投射システムにおいて、３ 個のフルカラーＬＣＤを用いる等の他の種々の組合せはここに明らかとなった。

これはまた、フルカラー画素を発生して第９図のミラーシステムの必要性をなく すものである。３ＬＣＤシステムは、３個のシステム（場合によっては１個でも よいが）を許容し、輝度を３倍化するものであり、それは第１図に示されている 。

第１図は１個が赤（１１０）を表示し、別の１個が緑（１１１）を表示し、さら に別の１個が青（１１２）の画像データを表示するようにした３個のＬＣＤを示 すものであり、その各々は（１００，１０１，１０２）で示すような適当な色彩 の光により照射される。光源（１００）からの赤色光は集光レンズ（１２０）に より集導され、コリメート光学系（１３０）によりコリメート処理される。

投射光学系（１４０）は赤画像をスクリーン（１５０）上に収束させる。同様に 、緑及び青画像はスクリーン上に投射されて、集群を構成し、フルカラー像を形 成する。３個のＬＣＤを採用するフルカラーシステムの不利益はプロジェクタ又 はスクリーンが移動する限り、光学系に対して映像の収束に関する調整を行わな ければならないことである。この問題は第２図に示すように、二色性ミラー及び 単一の投射レンズを用いることにより排除される。Ｌ　ＣＤ　（２００）からの 赤画像情報は正面ミラー（２０１）から反射されて、二色性ミラー（２０４）に 向かい、その二色性ミラーは赤色光を反射するが、青及び緑色光を通過させるも のである。Ｌ　ＣＤ　（２２０）からの青画像情報は正面ミラー（２０２）から 反射され、さらに二色性ミラー（２０３）に入射する。この二色性ミラーは青色 光を反射するが、緑色光の透過を許容し、この透過光はさらに二色性ミラー（２ ０４）をも透過する。ＬＣＤ（２１０）からの録画像情報は二色性ミラー（２０ ３）及び（２０４）を透過する。このようにして全体的に整合したフルカラー像 は投射光学系（２０５）により投射され、これによってスクリーン（２０６）上 に所定の映像を形成する。

収束はプロジェクタ又はスクリーンの再配置とは無関係に常に完全になされる。

複数のＬＣＤを用いることの不利益は多重ＬＣＤのコストを増大させることであ る。

１個又は３個のレンズのいずれかによりこれらの像はわずかにずらされて、画素 間のスペースを満たすものである。−例として第３図を参照すると、そこでは青 色画素（３０１）が赤色画素（３０２）よりわずかに高く、緑色画素（３０３） が各赤色画素（３０２）のわずかに左側に位置することが示されている。異なっ たカラー画素のずれに関する多くの他の構成は妥当に考え付くことであり、それ らはいずれも画像中のブラックスペースを減少する役目を果たすが、同時に個々 のカラーは近接範囲においてより明瞭となる。このような像は十分許容されるも のであるが、１個か又は複数個のＬＣＤのいずれを用いるかというよりよい結論 は、すべてのｔｉ［を三つ組として正確に重ね合せることにかかっている（三つ 組とは赤、緑及び青色が一体となってフルカラー画素を形成することである）。

この場合、三つ組画素間のスペース（適当なＬＣＤ加工技術により構成される。

）は絶対的用件ではないが、なるべくなら画素の寸法に等しくされる。ここで、 画素像は複製もしくは拡大され、厳密に画素間のスペース中を満たし、“連続像 ”を発生する。第４図において、各画素（４０１）は対応する赤、青及び緑色画 素の重なりである。（４０２）はまた、満たされるべきスペースを表わすもので ある。

“フルカラー”ＬＣＤ又は多重モノカラー（単色）ＬＣＤのいずれかが用いられ ると、“能動マトリクス”の使用が画素間のスペースを拡大する。スペースを満 たす好ましい方法はミラーの適当な使用により構成される。画素を妥当な配置に おいて最少の光損失で複製するミラーシステムを構成するためには、特別の“細 長ミラーシステム”を用いることができる。その一つの配置形状は第５図に示さ れている。フルカラー像情報を含んだ光（５０１）　（第４図参照）は（５０２ ）及び（５０３）で示す“細長ミラ一対”に入射する。これは像の全体を複製さ せ、一画素の幅を原画像の輝度がおよそ１／２となる範囲において水平方向にず らせ（これはその原画輝度の１／２に輝度を減少させることになる）、第６図に 示したような水平列中の画素間のスペースを満たすものである。垂直列（６０１ Ａ）、（６０２Ａ）及び（６０３Ａ）は垂直列（６０１）、（６０２）及び（６ ０３）の各複製に当たるものである。第５図のスペース（５０４）中に存在する 結合像（原画像及び複製像の結合）は、ここで第２の“細長ミラ一対”（５０５ ）及び（５０６）を通過し、このミラ一対は像を複製するとともにそれを１画素 分垂直にずらせ、等輝度の二つの像を生成する。これらの像のうちの一方は他方 の上にあり、第６図において（６１０）、（６１１）及び（６１２）として示し た水平列を満たすものである。このようにしてブランクスペースのない“無空” 像が形成される。ブランクスペースと、個別カラー画素及び画素間の限界を除去 することにより、この方式は今日のＣＲＴ画像における近接範囲内の画素を上回 る解像度を達成する。これはＣＲＴが識別可能なライン、画素及びスペースを有 するからに他ならない。

“細長ミラ一対”は第７図において最もよく示されている。単一画素（７０１） からの光はミラ一対の第１ミラー（７０２）における“クリヤー”スペース（７ ２０）上に入射する。この第１ミラーはガラス、プラスチック、又は他の適当な 物質からなり、その表面には可視スペクトルを対象とするＡＲ被被覆施され、そ の反対面はアルミニウム又は銀などのような適宜の反射性物質のストライプにお いて被覆される。ストライプコーティングは例えば、ガラス上にストライプマス クを配置し、これを通して真空蒸着を行うなどの方法により達せられる。選択的 にガラスは感光材により被覆され、所望サイズを有するストライプの投影像に対 して露出される。現像後、そのガラスは所望のストライプにおいてのみ真空金属 被覆を行うために露出される。被覆後において、残留した感光材は剥離もしくは 溶解され、所望のクリヤーストライプが現れる。

ミラ一対のうちの第２ミラー（７０３）もまた、交互にクリヤーストライブ及び 反射性ストライプを有するものである。しかしながら、このミラーにおいては反 射性被覆が薄くしてあり、これによって完全ミラーではなく、部分ミラー（部分 反射一部分透過）が形成される。反射率の百分率は出現する二つの画素像が等し い輝度を有するように調整される。

画素（７０１）からの光はスペース（７２０）を通過した後、部分ミラー（７３ ０）に入射し、透過ビーム（７１０）及び第１ミラー（７０２）のミラー面（７ ４０）に入射する反射ビームを生じる。これは光をミラー（７０３）のクリヤー スペース（７５０）を通じて反射し、ビーム（７１０）の正確な複製である第２ ビーム（７１０ａ）を生成する。但し、それはビーム（７１０）にｒｆ！接した 状態に変位したものである。画素間のスペースが画素の寸法に等しくなければ、 ミラー（７０２）上のミラー領域（７４０）並びにミラー（７０３）上のクリヤ ースペースは画素間のスペースの大きさに調整される。

第５図のオーバーヘッド図は垂直ストライプを有する“ストライプミラ一対”（ ５０２，５０３）が“垂直傾き軸”の周りにおいて、ビーム（５０１）を基準と して傾くことにより水平変位した複製像を発生し、水平ストライプを有する“ス トライプミラ一対”（５０５−５０６）が“水平傾き軸”　（これは第１ストラ イプミラ一対の傾き軸及びビーム（５０１）に対して直交したものである）のま わりにおいて傾くことにより垂直変位複製像を発生することを示している。

画素間のスペースを排除するに当たり、ミラーに代えてレンズを用いる選択的な 方法もまた用いることができる。この選択的な方法は、画素間のスペースが画素 サイズとは幾分異なるような場合に特に有効に用いられる。例えば、画素間のス ペースが画素寸法よりわずかに大きいものとする。レンズがフルカラー画素と同 数（各画素（８０２）上における各レンズの中央と整列させられたＬＣＤ上のカ ラー三つ組数）であるように構成されたレンズアレイ（８０１）　（第８ａ及び ８ｂ図参照）は、第８ａ及び８ｂ図に描かれたような各画素を拡大するために用 いられる。ここで、第８ａｌｌに描かれたようなコリメートレンズアレイ（８０ ３）又は第８ｂ図に描かれたような大型コリメート光学系（８０４）のいずれか は適当な投射光学系を用いることにより拡大され、かつ隣接した画素を再びコリ メートするために用いられる。

画素間のスペースが水平よりも垂直方向の画素寸法により変動する場合には、ス ペースを妥当に満たすためには歪像化レンズが要求される。

小型レンズアレイの製造は、従来技術の範晴に属するが、比較的容易に入手可能 なレンティキニラーレンズを用いると、より単純かつ廉価なものとなる。これら の円筒型レンズアレイは次々に直交したそれらの軸とオーバーラツプして同様の 結果を得ることができる。各直交したレンズ関数の分離はこのような小型サイズ において正確に再現及び構成困難な歪像化レンズの必要性を排除するものである 。

“フルカラー”　ＬＣＤの形成は別の問題を発生する。これは小型ディスプレイ においてはそれほど顕著なものではないが、大型ディスプレイにおいては主たる 問題となるものである。この問題とはコントラスト比を低下させるとともに、カ ラー忠実度を減殺するものである。この結果生ずる不都合を理解し、かつそれを 補正するために、フルカラーＬＣＤディスプレイの作用は注意深く分析されなけ ればならない。

次の事項は問題の本質を説明するものである。印加電圧がない状態で、ある波長 （λ）における結晶の厚さを（ｄ）として、ねじりネマチック型液晶装置から出 た透過光の強度（ＴＩ）は屈折率異方性（Δｎ）及び液晶ねじり角（θ）に支配 される。（ＴＩ）はこれらのパラメータに対する値の少数の新規な同時的結合に 対してのみゼロに等しくなる。これは与えられた何等かの結晶における波長（λ ）及び厚み（ｃりの特別の組合せを除き、ゼロ透過強度又は“真黒色”を生じな くなる。

かくして、異方性、ねじり角及び結晶の厚みが固定されておれば、それらは常套 的なＬＣＤ　（２枚の平板間に液晶を配置したもの）におけるように１回にただ １色のみが黒色に移行し得る。電圧が印加されればねじり角は変化し、したがっ て、異なったカラーが黒色に移行する。この非直線性はすべてのカラーにおける 同時的な真コントラストの可能性を排除するものであり、知覚されたカラーが追 加的に生成されるため、これが真のカラー忠実度を＃限することになる。さらに 説明すると、第１０図の破線カーブは与えられた厚さを有する単純型フルカラー ＬＣＤの可視スペクトルにわたる透過光強度を示している。第１１Ａ図は均一な 厚さを存するフルカラーＬＣＤにおて用いられた三波長のための非直線的な透過 率の変化を電圧に対して作図したものである。例えば、赤の透過率が最少であれ ば、青の透過率は１０％、そして緑の透過率は約５％きなる。真黒色を用いない ことは低コントラスト比をもたらすが、これは今日のＬＣＤにおける主要な問題 点の一つである。この問題を解決するため、結晶の厚さく液晶を収容したプレー ト間のスペース）は正確なゼロ電圧において、そのカラーフィルタを透過する特 定波長のための偏光において妥当な回転が生ずるように各カラーフィルタの下で 選択される。用いられる三つ組のカラーフィルタの各々において、これを行うこ とにより各カラー毎の最少光量は無電圧印加において伝搬される。これは黒色を より黒くシ、シたがって、より高いコントラストを提供するものである。この効 果は第１２図に示すような階段状を形成するように１枚のプレートの階段状被覆 もしくはエツチングが行われた場合に達成される。

“階段状の厚さ”を有するＬＣＤキャビティの使用は、結晶の厚み一波長の組合 せは同時に全三色が発生するとき真黒色を許容し、かつその場合の印加電圧と透 過強度との間に直線的な関係を確立するものである。これについては第１０図（ 実線）において全三色が同時発生した場合、電圧が印加されなければ透過光はほ ぼゼロとなることが示され、さらに第１１ｂ図において、全三色の透過光は電圧 により変化することが示されている。

出願人の説明モデルにおいて、階段状厚さを有するキャビティの使用はコントラ スト比を１００　：　１より大きくして、カラー忠実度をＣＲＴのそれに近付け ることが理解されよう。この高いカラー忠実度は第１３図のＣＩＥ線図において 破線グラフが常套的な多色ＬＣＤディスプレイの色度を表わし、点線グラフが結 晶の厚み変化に伴うＬＣカラーディスプレイの色度変化を表わし、さらに実線グ ラフが通常のＣＲＴにおける色度を表わすものである。

開示されたビデオディスプレイシステムとの関連において、多くの投射フォーマ ットを用いることができる。湾曲一方向感応型高反射率スクリーンに加えて、こ のシステムにはより広角度に分散するスクリーンを用いることができる。また、 基準型映写スクリーンもしくは単なる壁面であっても、このような高輝度システ ムによく適合するものである。正面ミラーの投射用レンズに対する取付器具を垂 直に配置することにより、画像は例えば寝室の天井に映写させることができる。

この技術は従来存在しないものであり、就寝者が首又は背中をねじることなくビ デオ画像を快適に観賞することを可能にするものである。

同様に、背面映写もまた実現される。通常の背面スクリーンテレビジョンは適当 な輝度を得るためにレンティキニラーレンズ及びフレスネルレンズを必要とする ものである。これは画像に識別性のあるパターンを加えるとともに、観賞角度を 水平及び垂直方向において制限するものである。この型のスクリーンは通常のＣ ＲＴと同様、視聴者に対して周囲光を反射し、視聴者の視覚の負担もしくは妨げ となる照り返し、いわゆるぎらつきを生ずるものである。本発明のシステムによ れば、輝度はより高められたため、それほど厳密な制約を有しないスクリーンを 用い、かつ比較的流線形で軽量及び美麗な外観を有するディスプレイ装置の製造 を可能にするものである。

本発明の高輝度性はグレーマット（すなわち、織り布）からなる広角スクリーン 材料の使用を可能にするものである。これは特定のいずれかの角度から均一輝度 で散光反射なく観賞し得る画像を発生するものである。この無反射スクリーンは 管形式及び動作電圧を選択することによりディスプレイの輝度及び色温度を変化 させる能力と結合され、長時間ビデオディスプレイ端末にとどまっていなければ ならない人のために、きわめて疲労の少ないディスプレイを提供するものである 。背面スクリーン映写によれば、画像をそれがスクリーンの全体を占めるまで十 分に拡大するために、プロジェクタをスクリーンの背後１．２ｍのところに配置 するよりも、むしろ１又は２以上のミラーを用いることにより光ビームを１回又 は２回以上反射することにより画像を比較的小サイズのキャビネット内で拡大す ることができる。例えば、約１ｍ以下（２〜３フイート）の奥行きを有するキャ ビネットは対角線寸法４０インチの背面映写スクリーンを画像で満たすことがで きる。厚さを数インチまで減少させるためには別の方法を用いることができる。

すなわち、ビデオプロジェクタの映像はコヒーレント光学繊維束の入力端に収束 させる。繊維束の他端はレンズ面と密着もしくは一体化される。かくして隣接繊 維から独立した各繊維はスクリーンに対し予め定められた倍率において画像の一 部を拡大供給する。構成された拡大像のまわりには連続した大画像を形成し、こ れは光学繊維を撓み得るという利点によりキャビネット厚さく奥行き）を単なる 数インチ程度に圧縮するものである。この技術はまた、第５．６及び７もしくは ８ａ及び８ｂ図に関連して記載したような画像間スペース充満のために、何等か のサブシステムを要求しないものである。より芸術的かつ将来的な投射システム の一例は第１４図に示されている。この場合、ビデオプロジェクタ（１４０１） は画像をミラー（１４０３）上に投射すべく直立体（１４０２）に取付けること ができる。ミラー（１４０３）は像を反射して“空中吊り下げ体”として示され たフレーム内に取付けられる。このスクリーンはそれ自体はとんど背面映写材料 からなるきわめて薄いスラット（薄板）　（１４０５）からなっている。角スラ ットの両端上にギヤを有する軸を取付けることにより、これらのスラットを開放 （床面に平行）及び閉止（床面に直交して立体的な背面映写スクリーンを形成す る）するためのモータ駆動手段を用いることができるものであり、開放位置にお いて、スクリーンは空間内の透明窓としての外観を呈する。例えば、遠隔制御に より映写装置がオンに転じられると、スラットは一斉かつ迅速に閉じていわゆる “空中画像”を現出する。

投射画像法が用いられる限りにおいて、他の二つの重要な問題点が存在する。す なわち、画像投射面が投射ビームの光軸に直交していないならば、映像はスクリ ーン面上に正確に結像されない画像部分による台形ひずみもしくは“ぼやけ“か ら免れることはできない。これはプロジェクタが床面上、低い台上又は天井面に 取付けられ、かつスクリーンを壁面上に整合させる場合に固有の問題となる。Ｃ ＲＴシステムは電磁走査線の偏向状態を変えることにより台形ひずみ問題に対処 している。しかしながら、本発明により開示されたＬＣＤシステムにおいては、 予め定まった画素配置を有するものであり、したがって、この技術を用いること はできない。

その結果、ある形式の歪像化レンズシステムが施される。ズームレンズは投射光 学形の素子間の相対位置を変化することにより映写像のサイズを変化するもので ある。しかしながら、これは種々の曲率のレンズ素子が用いられる場合において 達せられる。本願において、レンズはそれに加えてそれぞれ標準レンズの上方及 び下方に位置する２個の焦点距離変化型レンズであって、１個のレンズとして成 型されたものを用いるものである。ＬＣＤの全体を拡大するに十分な大きさを有 するレンズの中央領域は正方形の映写像を形成する。しかしながら、このレンズ がＬＣＤに関して上昇もしくは下降させられると、倍率が変化し、ＬＣＤ画像の 頂辺又は底辺が四辺形の最長辺となるような四辺形拡大像が発生する。したがっ て、レンズはビデオプロジェクタがスクリーンに対してなす角度に応じて上向き 又は下向きに調整され、これにより台形ひずみ効果が排除される。

可変焦点問題は“シャイムフラッグコレクション”　（Ｓ　ｃｈｅｉｍｆｌｕｇ 　ｃ。

ｒｒｅｃｔｉｏｎ）として、ごく限られた分野で知られている写真技術により補 正することができる。写真化されるべきシーンが大きい深度を有し、顕著に大き い絞り開口を用いる場合、シーン中のすべての要素を収束させるただ一つの方法 は、レンズ及びフィルム面を傾けてシーン中の全被写体を通るように引いた線が フィルム面において同様な点を通るように引かれた線と交叉し、それがレンズ面 を通じて引かれた線と交叉するようにすることである。同様な論理を用いてＬＣ Ｄ面及び投射光学系の面を傾けてスクリーン面を通過する線と交叉させるような 機械的調整はプロジェクタからの光ビームがスクリーンに向かって直角に進行し ない場合であっても、全画像を収束させるものである。

本発明は、三次元ビデオ映写をも可能にするものである。３−Ｄ（三次元）映写 を達成する一つの方法は、一方のＬＣＤシステムの偏光器が他方のＬＣＤシステ ムの偏光器に直交した二系列の投射システムを用いるものである。例えば、２台 の分離配置されたカメラから得られた立体ビデオ信号を送り出し、それを非偏光 化スクリーン上に投射することは偏光化眼鏡を着用した視聴者がフルカラーの３ −Ｄ画像を観賞できるようにするものである。単一レンズ３−Ｄビデオ投射シス テムは、二つのＬＣＤシステムを一つの包囲体内に配置することにより構成する ことができる。第５図の第１“ストライプミラ一対”（５０２）及び（５０３） における第２のミラー（５０３）を用いる代わりに、１個のＬＣＤの画素間の水 平変位スペースは単純なビームスプリッタ装置を通じて他のＬＣＤの画素で充満 させ、これによって単一の投射レンズを通じた投射のために水平方向にインター レースされ、直交方向に偏光された３−Ｄ画像対を発生することができる。スト ライプミラー（５’０２）は第１ＬＣＤから入来する光軸に関して４５°傾けら れる。このＬＣＤの画素からの光はストライプミラーのクリヤー領域を通過する 。その軸が第１ＬＣＤの軸と直交した第２ＬＣＤはストライプミラーの反射鏡か らその光を反射して直交方向に偏光した二つの画像からなるインターレースされ た合成像を生ずる。

使用可能な３−Ｄ映写の別の方法は、背面スクリーン自動立体化３−り映写法で ある。この方法は、３−Ｄ観賞用として特定された何等の眼鏡をも必要としない ものである。中間に半透明スクリーンを挟んで背中合せに配置された２枚の同様 なレンティキュラーレンズは２又は３以上のビデオプロジェクタにより種々の角 度で画像投射され、立体化又は多角度観賞情報を支持することができる。映像は 空間内の種々の位置においてスクリーンの両側から観賞することができる。人が スクリーンのまわりの種々の位置に移動する場合、映像は重なりを生ずることな く１回に一つだけが観賞可能となる。これは空間内における直接観察範囲及び疑 似もしくは虚像観賞範囲を生ずるものである。観賞者が彼の両眼を、一方の目に 一つの画像が入るような直接観察領域に置くと、３−Ｄ観賞が可能となる。多く の観賞者は１回毎に幾つかの角度から正確な３−Ｄビデオ映像を観察することが できる。

本願において開示されたすべてのシステムは、ここにアドレス指定及び保持（電 気的）を行うことが可能な不連続画素を用いるものである。

この試みは今日まだ存在しない真ディジタルテレビジ３ンのための原理を提供す るものである。近年、オーディオ信号及びビデオ信号の両方をディジタル化して レーザディスク及びＣ８″上にディジタルピットとしてストアされる。このディ ジタル化はマイクロ秒からマイクロ秒の範囲で信号の正確な値を維持するもので ある。増幅器のノイズ及び非直線性、記録媒体上のかき傷、消滅及び他の何等か の欠点とゴースト信号などはそれをオン又はオフ、すなわち“０”又は“１”で あるか否かを見るために各ビットにおいてのみ検索するシステムによって完全に 無視することができ、さらにそれが強度もしくは明瞭性に注意する必要をなくし たものである。しかしながら、ディスプレイデータが赤であれば、増幅器及び今 日のビデオシステムの心臓部であるＣＲＴはアナログ信号を用いてノイズ及び誤 ったデータを再導入し、かつ映像の品質を低下させるものである。ＣＲＴの基本 は燐光面を電子ビーム走査する際、その強度を電子ビーム移動時にアナログ態様 において変化するものである。これに対し、本発明は現実に各画素上にディジタ ルコンビ二一夕を作用させて、ディジタルモードにおいて最もよく機能させるも のである。これはより正確な高品質のテレビジョン及びビテオ表示をもたらすも のである。高精精度テレビジョンに向かう最近の傾向は、システムの選択により この分野をディジタルディスプレイ装置のこの形式に移動させるものである。解 像度を高めるため、人はコンピユータＲＡＭがより多くのチップを加えることに より増大するとき、画素数を増加することを単に要求する。要約すれば、本発明 は選択されたフォーマット条件に関係なく、ディジタル及び高精細度ＴＶの装置 化のための可変性を提供するものである。

本発明の好ましい実施例は以上の通りに説明されたが、その実施例の変形及び応 用は当業者において自明である。しかしながら、そのような変形及び応用は添付 の請求の範囲において規定された本発明の精神及び範囲内に含まれるものである ことはいうまでもない。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ　５ ＦＩＧ　６ ＦＩＧ、８ｂ ＦＩＧ、９ａ ＦＩＧ、ｌ○ ＦＩＧ、１ｌａ ＦＩＧ、Ｉｌｂ ＦＩＧ、１２ ＦＩＧ、１３ ＦＩＧ、１４ ＦＩＧ、　１５ｂ　ＦＩＧ、　１５ａ 国際調査報告 １　＋ｌｅ’”ｌ−Ｉ　Ａ　１１ａ＋　ｌ＠＠　−ンコｔＤＳ　Ｂε７０４７１ ７

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. １．画像を形成するためにマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶デ ィスプレイ（ＬＣＤ）装置と、各画素制御信号をストアするために各画素に関連 して設けられたソリッドステート画素制御素子と、 前記ＬＣＤにより形成された像を観賞領域に投射するための手段を備えたことを 特徴とするビデオディスプレイシステム。
2. ２．前記ソリッドステート画素制御素子が対応する画素を変調するためのトラン ジスタを含むことを特徴とする請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
3. ３．前記トランジスタが薄膜の電界効果トランジスタからなることを特徴とする 請求項２記載のビデオディスプレイシステム。
4. ４．前記システムがさらに画素間においてデッドスペースを含み、前記デッドス ペースからは実質上画像情報を支持した光が放出されないようにしたことを特徴 とする請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
5. ５．前記システムがさらに画素間に位置する遮光カバーを含むことを特徴とする 請求項４記載のビデオディスプレイシステム。
6. ６．前記システムがさらに放熱手段を含むことを特徴とする請求項１記載のビデ オディスプレイシステム。
7. ７．前記投射手段が熱反射用の被覆を有することを特徴とする請求項１記載のビ デオディスプレイシステム。
8. ８．前記システムがさらに熱吸収素子を含むことを特徴とする請求項１記載のビ デオディスプレイシステム。
9. ９．前記システムがさらに流体手段を含むことを特徴とする請求項１記載のビデ オディスプレイシステム。
10. １０．前記システムがさらに金属製反射光学素子を含むことを特徴とする請求項 １記載のビデオディスプレイシステム。
11. １１．前記システムがさらに感熱装置を含んでおり、前記感熱装置が温度を監視 するとともにＬＣＤを温度変動効果に対向するようにバイアス付勢することを特 徴とする請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
12. １２．前記システムがさらに観賞面領域上に多量映像を投射して黒及び白もしく は色彩を有する映像を発生するものであることを特徴とする請求項１記載のビデ オディスプレイシステム。
13. １３．前記システムがさらに二色性光学系を有し、前記二色性光学系が異なった カラーＬＣＤ投射映像を重ね合わせることにより、これらの映像が単一の投射レ ンズ系によりスクリーン上に収束されるようにしたことを特徴とする請求項１２ 記載のビデオディスプレイシステム。
14. １４．前記システムがさらに複数のカラー画素を有し、これらの画素が互いにず れて、デッドスペースを排除したものであることを特徴とする請求項４記載のビ デオディスプレイシステム。
15. １５．前記システムがさらに画素像を画素間のデッドスペース中に複製するため のミラーシステムを含むことを特徴とする請求項４記載のビデオディスプレイシ ステム。
16. １６．前記システムがさらに画素間のデッドスペースを充満させるためのレンズ を含むことを特徴とする請求項４記載のビデオディスプレイシステム。
17. １７．前記レンズがレンズアレイとして配列されたものであることを特徴とする 請求項１６記載のビデオディスプレイシステム。
18. １８．前記レンズアレイがレンティキュラーであることを特徴とする請求項１７ 記載のビデオディスプレイシステム。
19. １９．前記ＬＣＤがフルカラーＬＣＤであって、複数の画素を含むことを特徴と する請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
20. ２０．カラー画素の一つから放出された光が別のカラー画素から放出された光と 重なり合うようにしたことを特徴とする請求項１９記載のビデオディスプレイシ ステム。
21. ２１．前記システムがさらに画素間のデッドスペースを有し、前記デッドスペー スからは実質上画像情報の支持光が放出されないようにしたことを特徴とする請 求項２０記載のビデオディスプレイシステム。
22. ２２．前記映像が画素間のデッドスペースを満たすために複製されることを特徴 とする請求項２１記載のビデオディスプレイシステム。
23. ２３．前記複数のカラー画素の各々から放出される光が光学的に個々に拡大され 、これによって画素間のデッドスペースを満たすようにしたことを特徴とする請 求項２１記載のビデオディスプレインステム。
24. ２４．前記システムがさらに液晶容器を有し、前記容器が前記液晶ディスプレイ の種々の領域を通じて投射されるべき光における異なった波長に対応した液晶の 種々のキャビティ長さを生成するように階段状に形成されたものであることを特 徴とする請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
25. ２５．前記システムがさらに映像を天井面に投射するための手段を含むことを特 徴とする請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
26. ２６．プロジェクタ、及び 複数の回転可能なスラットからなるベネチアンブラインド型スクリーンを含むこ とを特徴とする映写システム。
27. ２７．前記システムがさらに投射レンズシステムを含み、前記レンズンステムが 画像を四辺形的に歪ませることにより、画像投射面がその表面と投射レンズとを 結ぶ線に対して直角でないことから生ずる台形歪みを補償するようにしたことを 特徴とする請求項１記載のビデオディスプレイシステム。
28. ２８．前記システムがその面と投射用光学系とを結ぶ線に対して直角でない画像 投射面に対して映写を行う場合において、前記ＬＣＤ及び投射用光学系がそれら の平面を前記投射面の平面と交叉する直線においてそれと交叉するように傾斜配 置されたものであることを特徴とする請求項１記載のビデオディスプレイシステ ム。
29. ２９．前記システムがさらに複数のＬＣＤプロジェクタを含み、前記複数のＬＣ Ｄプロジェクタが３−Ｄ方向において観賞されるべき非偏光スクリーン上に偏光 立体化関連画像を投射するものであることを特徴とする請求項１記載のビデオデ ィスプレイシステム。
30. ３０．前記プロジェクタからの複数の画像が単一の投射レンズシステムによりス クリーン上に投射される前に、光学的に合成されるようにしたことを特徴とする 請求項２９記載のビデオディスプレイシステム。
31. ３１．前記システムがさらに複数のプロジェクタを備え、前記複数のプロジェク タが背中合せに配置された２枚のレンティキュラーレンズからなるスクリーン上 に画像を投射することにより、各画像の観察角度を制限することを特徴とする請 求項１記載のビデオディスプレイシステム。
32. ３２．２又は３以上の色彩を与えるための複数の画素と、前記画素からの光を重 ね合わせるための手段とを備えたことを特徴とする画像投射用ビデオディスプレ イシステム。
33. ３３．前記システムがさらに音響抑制システムを含むことを特徴とする請求項１ 記載のビデオディスプレイシステム。
34. ３４．前記音響抑制システムがさらに吸音物質を含むことを特徴とする請求項３ ３記載のビデオディスプレイシステム。
35. ３５．前記音響抑制システムがさらに音響の伝搬路を曲げるための障壁を含むこ とを特徴とする請求項３３記載のビデオディスプレイシステム。
36. ３６．前記音響抑制システムがさらにマイクロフォンと、スピーカと、それがス ピーカに送られる前においてマイクロフォンにより検出された音響信号の位相を 変換するための回路を含むものであることを特徴とする請求項３３記載のビデオ ディスプレイシステム。
37. ３７．観賞面領域が織成された表面を有するものであることを特徴とする請求項 １記載のビデオディスプレイシステム。
38. ３８．前記観賞面領域が暗色に着色されたものであることを特徴とする請求項１ 記載のビデオディスプレイシステム。
39. ３９．画像情報に関する電気信号をディジタル化することを特徴とする請求項１ 記載のビデオディスプレイシステム。
40. ４０．現在の技術水準におけるテレビジョンにおいて用いられているものより高 解像度のデータを用いて高解像度画像を表示することを特徴とする請求項１記載 のビデオディスプレイシステム。
41. ４１．画像がコヒーレント光学繊維束の両端のうちの一方に入射するようにし、 他端において観賞されるようにしたものであることを特徴とする請求項１記載の ビデオディスプレイシステム。
42. ４２．レンズが光学繊維束から出る画像をそれが観賞される前に拡大するもので あることを特徴とする請求項４１記載のビデオディスプレイシステム。