JPH0454093A

JPH0454093A - 液晶投写形表示装置

Info

Publication number: JPH0454093A
Application number: JP2164573A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Saito; 裕斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-21

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、透過形又は反射形のマトリクス液晶パネル
をライトバルブとして用いて高品位な映像を映出するよ
うにした液晶投写形表示装置に関する。

（従来の技術）液晶投写形装置の原理は古くから使用されているＯ　Ｈ
Ｐ　（Ｏｖｅｒ　Ｈｅａｄ　Ｐ　ｒｏｊｅｃｔｏｒ）と
同じで、ＯＨＰフィルムの代わりに液晶ライトバルブに
置換え、画像形成後、投写レンズでスクリーン上に拡大
表示するものである。この原理に基づく基本構成が第１
３図に示す単板式であり、更に高画質化のために、赤色
、緑色及び青色の各原色フィルタと一体形成した３枚の
液晶ライトバルブを用いた３板式を第１４図に示す。単
板式は、第１３図に示すように、液晶駆動用に処理され
たビデオ信号によって駆動される液晶ライトバルブ１と
、光源２、リフレクタ３及びコリメートレンズ４から成
り、上記液晶ライトバルブ１に平行光を照射する光源手
段と、画像形成された上記液晶ライトバルブ１を透過し
た像光を拡大する投写レンズ５と、投写レンズ５からの
像光による映像を表示するスクリーン６とから構成され
る。なお、液晶ライトバルブ１にはカラーフィルタ７が
一体的に取付けられている。３板式は、コリメートレン
ズ４からの光をそれぞれ赤、緑及び青の３原色光に分解
するグイクロイックミラー８Ｒ，８Ｇ　、８Ｂからなる
色分解手段と、分解された各原色光を透過する液晶ライ
トバルブＩＲ，ＩＧ、ＩＢと、これら液晶ライトバルブ
ＩＲ，ＩＧ、ＩＢを透過した像光を合成して投写レンズ
５に導くダイクロイックプリズム９とを具備している。

なお、色分解手段は、先ず、ミラー８Ｂにて光源からの
白色光から青色光を分解し、青色光の除去されたミラー
８Ｂからの光からミラー８Ｇにて緑色光を分解し、ミラ
ー８Ｇを通過する赤色光を普通のミラー８Ｒにて反射し
て出力している。赤色光と青色光は、更にグイクロイッ
クプリズム９側に曲げなければならないので、ミラー１
０Ｒ、１０Ｂが使われる。

単板式の液晶ライトバルブ１に一体構成されるカラーフ
ィルタは、例えば第１５図に示す幾何模様に各３原色画
素が配列されたアレイデバイスである。このため、液晶
ライトバルブ１の画素数だけの画質は得られず、画質は
カラーフィルタによって決定されてしまう、これに対し
３板式の画素は、第１６図に示すように、液晶ライトバ
ルブの画素にそれぞれ３原色画素が対応することになり
、画質は液晶ライトバルブの画素密度を維持することが
できる。

このような液晶ライトバルブを用いた投写装置は、ＣＲ
Ｔ投写管を用いたものより小型軽量にできるので、大画
面ニーズの高まる中で今後の実用化展開が大いに期待さ
れている。なお、液晶ライトバルブを用いた投写装置は
、例えば、特開昭６０−１７９７２３号公報、特開昭６
２−１３３４２４号公報あるいはテレビジョン学会報告
　ＩＰＤ　　１０５−９“ＴＰＴ−ＬＣＤによるフルカ
ラービデオプロジェクタ−°′の論文に記載されている
。

しかし、３枚式について検討すると、高画質化実現のた
め、液晶パネルを３枚用いていることがら、以下列記の
とおり実用工種々の問題がある。

（１）同一映像を３枚のパネルで受は持つため、十分な
合成性能の確保が難しい。

即ち、高画質のためには、３枚のパネル品位が揃ってい
ることが前提であり、パネルの規格化製造技術が要求さ
れるとともに、画像合成レジ合わせの精度も要求される
。

（２）単板式よりシステム精成面で複雑であり、特に光
学系が複雑で、光学精度の確保とともに、構造上の十分
な条件揃えが必要になる。

（３）光学系の複雑さによって、小型、軽量化が困難に
なる。

（４）３枚のパネルの品位揃えと光学系の精度によりコ
ストの負担が大きい。

（５）仕様上、信頼性上も高精度の光学システム品のた
め、粗雑に扱えず、限られた条件下で使用する注意が必
要になる。

（発明が解決しようとする課題）以上説明したように、３枚式の液晶ライトバルブを用い
た画像投写装置は、３枚のライトバルブにそれぞれ３原
色を分担させるため、構造が複雑で小型軽量かに適さず
、また、各バルブあるいは光学系の品位揃えが要求され
るとともに、高度な合成レジ技術が要求されるという欠
点があった。

そこでこの発明は、１つの液晶ライトバルブで高画質な
投写像を映出することができるようにした液晶投写形表
示装置の提供を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、映像検波されたビデオ信号を３倍速の信号
に時間軸圧縮して出力するとともに、その同期信号を分
離出力するビデオ信号処理及び同期再生回路と、ビデオ
信号処理からの３倍速信号を液晶駆動可能な信号に処理
する液晶駆動回路と、液晶駆動回路からの３倍速ビデオ
信号によって駆動される１つの液晶ライトバルブと、光
源を含みこの光源からの光をコリメートして液晶ライト
バルブに照射する光源手段と、液晶ライトバルブの画素
に対応した赤色、緑色及び青色画素がそれぞれ赤色フィ
ルタ部、緑色フィルタ部及び青色フィルタ部に分離独立
して形成されたカラーフィルタと、カラーフィルタをビ
デオ信号処理及び同期再生回路からの同期信号に合わせ
て順次移動し、このカラーフィルタによって液晶ライト
バルブをマスクさせるフィルタ駆動手段と、カラーフィ
ルタによってマスクされた液晶ライトバルブからの透過
光あるいは反射光による像光線を映出するスクリーンと
を具備している。

丈な、この発明は、上記３原色フィルタが分離独立した
カラーフィルタを移動する代わりに、液晶ライトバルブ
を振動する加振手段を具備している。

更にこの発明は、液晶ライトバルブの振動により、レン
チキュラーレンズに対して左眼用と右眼用の画像形成を
行っている。

（作用）このような構成によれば、１画素について、従来の単色
情報に対して３色情報が映出され、３枚式と同等の高画
質性能が得られる。また、この発明は、立体映像表示用
レンズに対して液晶ライトバルブを振動させることによ
り、時分割で左眼球投写画像と左眼用投写画像を得、眼
鏡を用いず、両眼視差による立体画像を映出することが
できる。

（実施例）以下、この発明を図示の実施例によって詳細に説明する
。

第１図はこの発明に係る液晶投写形表示装置の一実施例
を示す構成図である。

第１図において、ビデオ信号処理及び同期再生回路１８
は、映像検波されたビデオ信号が入力される。ビデオ信
号処理及び同期再生回路１８は、入力した上記ビデオ信
号を、３倍速の信号に時間圧縮するとともに、３倍速化
したビデオ信号（以下３倍速信号と呼ぶ）から水平及び
垂直の同期信号を分離し、同期信号を液晶駆動回路１９
と、この発明によるカラーフィルタ１７を回転駆動する
回転駆動回路２０に供給し、３倍速ビデオ信号を液晶駆
動回路１９に供給している。なお、ビデオ信号処理及び
同期再生回路１８は、液晶駆動に必要な１フイールドご
との位相反転処理を行っている。

液晶駆動回路１９は、液晶ライトバルブとしての液晶パ
ネルを上記ビデオ信号に基づいて駆動するＸ、Ｙシフト
レジスタと、回路１８からの同期信号に基づいて上記Ｘ
、Ｙシフトレジスタへのクロック及びＴＶ走査に合わせ
たデータ信号を発生する同期制御回路等から構成される
。Ｘ、Ｙシフトレジスタは、上記データ信号に応じてビ
デオ信号の水平及び垂直走査期間に同期したそれぞれＸ
、Ｙゲート信号を出力し、これによってビデオ信号に応
じた電圧を液晶パネルに印加するようにしている。

回転駆動回路２０は、回路１８からの同期信号に基づい
て、カラーフィルタ１７を回転駆動するための信号２０
ａを発生し、この信号２０ａによってローラ２１を回転
駆動している。ローラ２１にはカラーフィルタ１７が巻
回され、ローラ２１の回転によってカラーフィルタ１７
を回転することができる。

カラーフィルタ１７は、上記液晶ライトバルブ１１の画
素に１対１に対応した赤色、緑色及び青色画素を、それ
ぞれ液晶ライトバルブ１１の画素数分ごとに分離独立さ
せた赤色フィルタ部１７Ｒ１緑色フィルタ部１７Ｇ及び
青色フィルタ部１７Ｂを一巡して繋げた、例えばエンド
レステープのようになって、上記ローラ２１に巻回され
ている。そして、磁気ヘッドがテープをトレースするよ
うに、液晶ライトバルブ１１の平面に殆ど接して液晶ラ
イトバルブ１１上を摺動するようになっている。

以上の構成からなる投写装置は、液晶ライトバルブ１１
を３倍速信号で駆動することで、液晶ライトバルブ１１
は、１フイールドの期間に３フイ一ルド分の画像を形成
する。カラーフィルタ１７は、上記液晶ライトバルブ１
１の３フイ一ルド分の画像形成に合わせて、それぞれ赤
色フィルタ部１７Ｒ１緑色フィルタ部１７Ｇ及び青色フ
ィルタ部１７Ｂが位置的に同期するように移動する。第
２図は上記の様子を時間軸から見た概念図であり、１フ
イールドの最初に形成されるフィールド画像１１ａに対
して赤色フィルタ部１７Ｒが重なり、２番面に形成され
るフィールド画像１１ｂに対して緑色フィルタ部１７Ｇ
が重なり、３番面に形成されるフィールド画像１１ｃに
対して青色フィルタ部１７Ｂが重なっている。

上記液晶ライトバルブ１１によるフィールド画像１１ａ
〜１１ｃと、色フイルタ部の切替わりは、第３図（ａ）
　、　（ｂ）に示すように、色フイルタ部の境界線と液
晶ライトバルブ１１のフィールド切替わり水平走査ライ
ンが一致するように行う。

このような投写装置によれば、液晶ライトバルブ１１の
１つの画素に、１フイ一ルド期間に３つの色情報が映出
されることになり、液晶ライトバルブ１１の持つ画素密
度を落とすことなく、高画質の映像を投写することがで
きる。これは３板式と同等の画質性能になる。

第４図はこの発明の他の実施例を示し、第１図と同一構
成要素には同一の符号を付しである。

第４図に示す実施例は、３原色画素をモザイク模様に並
べたカラーぷいるた１７を液晶ライトバルブ１１に一体
取り付けし、このカラーフィルタ付き液晶ライトバルブ
１１を加振装置２２にて、例えば１フイ一ルド期間に、
１周期の割合で振動するようにしたものである。加振装
置２２には、第１図の実施例と同様に、ビデオ信号処理
及び同期再生回路１８からの同期信号が入力され、加振
装ｗ２２は、この同期信号に基づいてアクチュエータ２
３を駆動し、液晶ライトバルブ１１を振動させる。

上記アクチュエータ２３は、例えば第５図（ａ）（ｂ）
に示すような原理により振動を発生するすべり積層形圧
電アクチュエータ２３を用いる。すべり積層形圧電アク
チュエータ２３は、第５図（ａ）に示す分極軸の方向と
すべりの生ずる方向とが一致する圧電板２４を、第５図
（ｂ）のように、隣り合う圧電板の分極軸方向が互い違
いになるように所定数積層して、必要な振動振幅を得て
いる。

上記複数の圧電板からなる圧電アクチュエータ２３は、
第６図に示すように、そのすべり方向に一致した面に、
パッケージ２５上に形成した液晶ライトバルブ１１を載
置・固定する。

なお、１つの圧電板のすべり量は、例えば３０Ｍ２台形
波の場合、第７図に示すように、例えば数μｍ〜１０μ
ｍである。

第８図（ａ）　、　（ｂ）は加振袋Ｗ２１の振動モード
の一例を示す説明図である。この振動モードは、第８図
（ｂ）に示す正弦波で圧電アクチュエータ２３を振動さ
せている。すなわち、正弦波の中心電位点を含む期間Ｔ
Ａの波形で、中心パジション１１Ｈに振り、正の最大レ
ベル点を含む期間ＴＢの波形で、一方の最大変位ポジシ
ョン１１＾に振り、次の中心電位点を含む期間ＴＣの波
形にて、上記中心ポジション１１Ｍと同じポジション１
１Ｈに振り、負の最大レベル点を陰む期間ＴＤの波形に
て、他方の最大変位ポジション１１Ｂに振っている。正
弦波の周期は１フイールドである。圧電アクチュエータ
２３の駆動信号が正弦波の場合は、応答性に劣り、液晶
ライトバルブ１１の最大変位ポジションと変位貴賓の中
心ポジションを、正弦波における正負の最大レベル点と
中心電位点に合わせることができず、ずれを生じてしま
う、このようなずれを生じる場合は、カラーフィルタ１
７による３原色画素の重合わせが良好に行われず、色純
度が劣化する。また、正弦波は、中心電位点を正と負の
半サイクルに切替わるたびにクロスする波形であるため
、第８図（ｂ）からもわかるように、中心ポジション１
１Ｈのフィールド画像が、正負の半サイクルによる最大
変位ポジション１１＾と１１Ｂのフィールド画像の間に
交互に現れ、中心ポジション１１Ｍが分散し、画面がぼ
ける。

第９図（ａ）　、　（ｂ）は、上記正弦波の場合の色純
度劣化を改善するため、駆動信号２０ａに対する各ポジ
ションを限定するようにした動作モードである。これに
より、最大変位ポジションＩＩＡ　、　１１Ｂ等が常時
決まった位置になり、色純度の向上を図ることができる
。しかしこのモードも、中心ポジション１１Ｍが最大ポ
ジション１１Ａ　、　１１Ｂのフィールド画像の間に交
互に現れ、画面ぼけを生じる。

第１０図（ａ）　、　（ｂ）は、第８図及び第９図の欠
点を更に改善し、各ポジションの限定性能と、中心ポジ
ションの分散を無くしたものである。駆動信号は、第１
０図（ａ）に示すように３ステツプからなる階段波を用
いている。このような動作モードによれば、階段波の各
ステップ期間Ｔ＾、　ＴＢ　。

ＴＣと各ポジション１１Ｂ　、　１１Ｍ　、　１１Ａが
決まり、中心ポジション１１Ｍが分散することがなくな
る。

第１１図及び第１２図はこの発明の更に他の実施例を説
明する説明図で、レンチキュラーレンズで立体表示を行
うものである。この種の画像表示は、第１１図に示すよ
うに、１つのレンチキュラーレンズに左眼用と右眼用の
それぞれの情報を別々に対応させ、その分画素数が倍以
上になるが、本実施例に寄れば、１枚の液晶ライトバル
ブ１１を時分割で左眼用と右眼用に振動させて、立体表
示を可能にしている。

すなわち、第１２図（ａ）　、　（ｂ）Ｂに示すように
、１フイールドに液晶ライトバルブを左眼用と右眼用に
対応するように画素ずらしを行い、上記効果を得ている
。

［発明の効果コ以上述べたようにこの発明にＪれば、１つの液晶パネル
で高画質のカラー投写像を映出することができる。また
、１つの液晶パネルで立体画像を映出することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る液晶投写形表示装置の一実施例
を示す構成図、第２図は第１図に示す実施例の動作を時
間軸から見た概念図、第３図は第１図の実施例における
液晶ライトバルブとカラーフィルタの動作を説明する説
明図、第４図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第
５図〜第７図は第４図に示す実施例の構成を詳述する原
理図、構成図及びグラフ、第８図〜第１０図は第４図の
実施例の動作を説明する動作説明図、第１１図及び第１
２図はこの発明の更に他の実施例を説明する説明図、第
１３図及び第１４図はそれぞれ従来の液晶パネルを用い
た投写装置を示す構成図、第１５図及び第１６図は上記
従来装置のカラーフィルタを説明する説明図である。１１・・・液晶ライトバルブ、１２・・・光源、１３・
・・リフレクタ、１４・・・コリメートレンズ、１５・
・・投写レンズ、１６・・・スクリーン、１７・・・カ
ラーフィルタ、１８・・・ビデオ信号処理及び同期再生
回路、１９・・・液晶駆動回路、２０・・・回転駆動装
置、２２・・・加振装置、２３．・・圧電アクチュエー
タ。第９図 ′掘９− 一６３１− （ａ）第８図吟間第１０図（ｂ）（ｂ）第１１図第１２図第１４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）映像検波されたビデオ信号を３倍速の信号に時間
軸圧縮して出力するとともに、その同期信号を分離出力
するビデオ信号処理及び同期再生回路と、前記ビデオ信号処理回路からの前記３倍速信号を液晶駆
動可能な信号に処理する液晶駆動回路と、この液晶駆動
回路からの前記３倍速ビデオ信号によって駆動される１
つの液晶ライトバルブと、光源を含み、この光源からの
光をコリメートして前記液晶ライトバルブに照射する光
源手段と、前記液晶ライトバルブの画素に対応した赤色
、緑色及び青色画素がそれぞれ赤色フィルタ部、緑色フ
ィルタ部及び青色フィルタ部に分離独立して形成された
カラーフィルタと、前記カラーフィルタを前記ビデオ信号処理及び同期再生
回路からの同期信号に合わせて順次移動し、このカラー
フィルタによって前記液晶ライトバルブをマスクさせる
フィルタ駆動手段と、前記カラーフィルタによってマス
クされた前記液晶ライトバルブからの透過光あるいは反
射光による映像光を映出するスクリーンと、を具備したこととを特徴とする液晶投写形表示装置。
（２）映像検波されたビデオ信号を３倍速の信号に時間
軸圧縮して出力するとともに、その同期信号を分離出力
するビデオ信号処理及び同期再生回路と、前記同期再生回路からの前記３倍速信号を液晶駆動可能
な信号に処理する液晶駆動回路と、前記液晶駆動回路か
らの３倍速ビデオ信号によって駆動される液晶ライトバ
ルブと、前記液晶ライトバルブと一体形成され各３原色画素がモ
ザイク状に配列されたカラーフィルタと、光源を含み、
この光源からの光をコリメートして前記カラーフィルタ
一体の液晶ライトバルブに照射する光源手段と、前記カラーフィルタが一体の液晶ライトバルブを前記同
期再生回路からの同期信号に合わせて振動せしめる駆動
手段と、前記駆動手段によって振動した前記フィルター体の液晶
ライトバルブからの透過光あるいは反射光による映像光
を映出するスクリーンと、を具備したこととを特徴とする液晶投写形表示装置。
（３）映像検波されたビデオ信号を出力するとともに、
その同期信号を分離出力するビデオ信号処理及び同期再
生回路と、前記ビデオ信号処理からのビデオ信号を液晶駆動可能な
信号に処理する液晶駆動回路と、この液晶駆動回路から
の前記ビデオ信号によって駆動される１つの液晶ライト
バルブと、光源を含み、この光源からの光をコリメート
して前記液晶ライトバルブに照射する光源手段と、前記
液晶ライトバルブに対応して設けられた立体映像表示用
レンズと、前記液晶ライトバルブを前記同期再生回路からの同期信
号に合わせて振動せしめ、前記レンズに対して前記液晶
ライトバルブの画素が左眼用画素と右眼用画素となるよ
うに前記液晶ライトバルブを移動する駆動手段と、前記駆動手段によって振動した前記液晶ライトバルブか
らの透過光あるいは反射光による映像光を映出するスク
リーンと、を具備したこととを特徴とする液晶投写形表示装置。