JPH05289100A - 背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リアプロジェクタ等の背面投射型表示装置に
関し、高輝度化を図った装置に関する。 【構成】 投射装置２より垂直方向及び水平方向の拡散
性を有する透過型スクリ−ン４を通じて画像光を表示す
る背面投射型表示装置であり、前記投射装置に、ガラス
基板１５ａ、透明電極Ｅ1 、光導電層部材１５ｂ、誘電
体ミラ−１５ｃ、光変調層部材１５ｄ、透明電極Ｅ2 、
及びガラス基板１５ｅを順次積層した空間光変調素子１
５を設ける。こうすることにより、垂直方向と水平方向
の拡散性のスクリ−ンを用いても輝度の向上を図ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリアプロジェクタ等の背
面投射型表示装置に関し、高輝度化等を図った装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリアプロジェクタにおいて、その
スクリ−ンをフレネルレンズと水平方向に拡散性のある
レンチキュラ−スクリ−ンとを貼り合わせて構成したも
のを用いているものがあった。そのために、垂直方向の
拡散性がなく、見る位置が上下方向に移動した場合に
は、その位置に応じて輝度が変化していまうという問題
があった。

【０００３】そこで、その改良型として図９に示すよう
なスクリ−ン５０が用いられているものがある。このス
クリ−ン５０は、フレネルレンズ５０ａ、垂直方向拡散
レンチキュラ−スクリ−ン５０ｂ及び水平方向拡散レン
チキュラ−スクリ−ン５０ｃから構成される。これらに
入来する投射光はフレネルレンズ５０ａにより水平方向
に偏光されて、垂直方向拡散レンチキュラ−スクリ−ン
５０ｂにより垂直方向に拡散され、更に水平方向拡散レ
ンチキュラ−スクリ−ン５０ｃにより水平方向に拡散さ
れて光射出部５０ｃ-1，５０ｃ-1…から射出される構成
となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
９に示したスクリ−ン５０は、位置による輝度の変化が
少なくなるものの、投射光が垂直方向にも拡散されるた
め、スクリ−ンの輝度レベルが全体的に低下してしまい
暗い画面となってしまう。

【０００５】これを是正するために、投射装置としてＣ
ＲＴを用いてゲインを上げることが考えられるが、この
場合、あまりゲインを上げ過ぎるとＣＲＴの蛍光面に焼
き付きが生じ、ＣＲＴそのものの寿命を短くしてしま
う。

【０００６】また、ＴＦＴ（Thin Film Trangister）液
晶ライトバルブを用いれば、ライトバルブの開口率が低
くく、もともとの光利用率が悪いだけでなく、高輝度と
するために、光源の出力を一層大きくしなければならな
ず、遮光部分に発熱が生じてしまい、あまり光源の出力
を上げることが出来ないという問題がある。

【０００７】そこで、まず、本願発明の第１の問題解決
の課題として、垂直・水平方向への拡散性のあるスクリ
−ンを用いた場合にも、スクリ−ンの上下方向にかかわ
りなく、一定の輝度で、しかも、高輝度の画像が得られ
る装置を提供することにある。

【０００８】更に、垂直・水平方向に拡散性のあるスク
リ−ンを用いる装置において、例えば、投射装置にトラ
ンジスタ（ＴＦＴ）やダイオ−ドを配置したライトバル
ブを用いる場合には、これらの素子が配置される垂直方
向の境界と前記垂直方向拡散レンチキュラ−スクリ−ン
５０ｂの各境界５０ｂ-1，５０ｂ-1…との間で干渉を起
こしてモアレが生じる場合がある。

【０００９】また、前記ライトバルブの代わりにＣＲＴ
を用いる場合には、例えば、光源からインタ−レ−ス方
式のテレビジョン信号を供給した時に、水平走査の帰線
ラインと前記各境界５０ｂ-1，５０ｂ-1…との間の干渉
で、モアレが生じてしまう場合がある。そこで、本願発
明の第２の問題解決の課題として、垂直・水平方向に拡
散性のあるスクリ−ンを用いる装置において、更にモア
レの発生を減少させる装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本案は上記問題点を解決
するために以下１）〜３）の構成より成る装置を提供し
ようというものである。即ち、 １）筐体内に配置されて、２枚の電極間に配置された光
導電層と光変調層とから少なくとも成る空間光変調素子
と発光手段とを具備して、この発光手段から画像光を投
射するための投射装置と、この投射装置からの画像光を
垂直方向と水平方向とに拡散するための透過型スクリ−
ンとから構成したことを特徴とする背面投射型表示装
置。

【００１１】２）発光手段は複数個の発光素子を一列に
配列してあり、１ライン毎に入来する画像デ−タのデ−
タ量に応じて前記夫々の発光素子の発光時間を決定する
ための発光時間決定手段と、前記複数個の発光素子を同
時に発光させるための駆動手段と、前記発光された画像
光を前記発光素子の配列方向と直交する方向に偏向し、
空間光変調素子に１ライン毎の画像を順次形成するため
の偏向手段とを具備し、時系列的に隣り合う各ラインの
画像の間隙を、少なくとも前記発光素子の最大発光時間
の１／２より短い時間幅で連続形成する構成にしたこと
を特徴とする請求項１記載の背面投射型表示装置。

【００１２】３）時系列的に隣り合う各ラインの画像
を、間隙を設けることなく連続して形成する構成にした
ことを特徴とする請求項２記載の背面投射型表示装置。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
つき説明する。図１は本発明の実施例に係る投射型表示
装置の概略構成図である。この投射型表示装置は、筐体
１内に配置された投射装置２、反射ミラ−３及びスクリ
−ン４より成り、投射装置２から投射された画像光は反
射ミラ−３に反射されて、スクリ−ン４を通じて投影さ
れる構成となっている。

【００１４】図２は投射装置２の概略構成図で、図３の
投射装置２に用いられる発光素子アレイ駆動装置１１及
び発光素子アレイ１２のブロック図を用いて、この構成
につき説明する。１０は例えばＮＴＳＣ方式のテレビジ
ョン信号等を供給するための信号源で、ここからの信号
は発光素子アレイ駆動装置１１に供給される。この発光
素子アレイ駆動装置は、発光素子数に対応して設けられ
ており、基本処理ユニット１１ａ、画像信号を時系列的
に順次シフトするためのシフトレジスタ１１ｂ、及びク
ロックをカウントするためのカウンタ１１ｃから概略構
成されている。

【００１５】そして、前記基本処理ユニット１１ａは、
ラッチ回路１１a-1 、コンパレ−タ１１a-2 、フリップ
フロップ１１a-3 及び発光素子アレイ１２内の一つの発
光素子１２ａ…を駆動するドライバ１１a-4 から構成さ
れ、前記ラッチ回路１１a-1、コンパレ−タ１１a-2 及
びフリップフロップ１１a-3 によりシフトレジスタ１１
ｂ内の発光素子に対する１水平走査期間の入力信号の大
きさに対応したパルス幅を決定するパルス幅決定手段
（発光時間決定手段）を構成している。

【００１６】図４は発光素子アレイ駆動装置１１内の各
所の波形図で、この図も参照して発光素子アレイ駆動装
置の動作の説明を行う。尚、これらの波形は図３の対応
箇所に対応符号で付して示してある。

【００１７】前記信号源１０から入来する信号は、所定
の信号処理が施された１画素当たりｎビットのシリアル
な画像デ−タであり、図示しない発信器から出力される
クロック信号ｃはラインクロックｂに同期した信号であ
り、更に、ラインクロックｂは１ライン分の画像信号を
取り込む期間、即ち、１ライン毎に作動するラッチ用ク
ロックである。このラインクロックｂは、デ−タａの１
ライン駆動期間の終了を検出して立ち下がり、次のデ−
タの１ライン駆動期間開始の直前に立ち上がるタイミン
グの波形である。

【００１８】このように、シフトレジスタ１１ｂに取り
込まれたデ−タは、１ライン分のデ−タが取り込まれた
時点で、基本処理ユニット１１ａ内のラッチ回路１１a-
1 に供給され、ここで、次の１ライン後の画像信号デ−
タａが入来するまで保持されて、この保持デ−タが次段
のコンパレ−タ１１a-2 供給される。

【００１９】一方、クロック信号ｃはカウンタ１１ｃに
てカウントされ、その出力がコンパレ−タ１１a-2 に供
給される。このコンパレ−タ１１a-2 において、前記ラ
ッチ回路１１a-1 からの入来デ−タとカウンタ１１ｃか
らの出力とが比較され、両者が一致した時点で一致パル
スｄが次段のフリップフロップ１１a-3 へ送出される。

【００２０】この一致パルスｄの入力に対応してフリッ
プフロップ１１a-3 は、前記ラインクロックｂの立ち上
がりに応答して今までハイ状態であったドライバ１１a-
4 の出力信号である駆動信号ｆを立ち下げる。即ち、ラ
インクロックｂは、遅延回路１１ｄにより所望時間遅延
された後、フリップフロップ１１a-3 に入力されて、フ
リップフロップ１１a-3 は、出力信号ｅ、駆動信号ｆに
示すようにラインクロックｂによって立ち上がりコンパ
レ−タ１１a-2 の一致パルスｄの立ち上がりを検出して
立ち下がるパルスを出力する。そして、フリップフロッ
プ１１a-3 の出力信号ｅは、同じタイミングでドライバ
１１a-4 より駆動信号ｆとして出力され、次段の発光素
子アレイ１２内の対応する発光素子１２ａを発光させる
構成となっている。

【００２１】更に、これらの同時に発せられた画像光
は、図５に示すように偏向器１３に照射され、この偏向
器１３により、前記発光素子１２ａ…の配列方向と直交
する方向に走査されて、レンズ１４を介して空間光変調
素子１５に入射されることになり、空間光変調素子１５
の上方から下方に１ライン毎の画像が順次形成されてい
く。従って、本方式によって形成された画像は、発光素
子の発光時間の時間幅に応じて階調が表され、その最長
の時間幅が白レベルとなっている。

【００２２】図６（Ａ）は、その時に空間光変調素子１
５上に形成される画像形成状態を示した図で、同図に示
すように、１フィ−ルド内の１ライン分の画像形成幅は
前記入来するテレビジヨン信号の１水平走査期間（１
Ｈ）に相当し、時系列的に連続する相隣り合う各ライン
間に隙間が設けられることなく、連続して形成される。
そして、偶数フィ−ルド目の走査は、奇数フィ−ルドの
走査位置よりも半ライン下方の位置から走査される構成
となっている。

【００２３】図６（Ｂ）は、これとの対比のために示し
た従来の画像形成状態を示した図で、各ライン間に隙間
が設けられた画像形成法である。この場合には、１ライ
ンの各発光素子の発光時間を本方式の１／２とし、画像
形成領域が１／２Ｈ時間幅とされてるいるものである。

【００２４】ところで、この空間光変調素子１５への画
像形成と同時に、他の空間光変調素子１６，１７にも同
様な画像が形成されているが、前記信号源１０からこれ
らの空間光変調素子１６，１７に至る構成は、この空間
光変調素子１５に至る構成と同一であるため、ここで
は、図示及説明を省略する。

【００２５】また、前記三つの空間光変調素子１５，１
６，１７も、それぞれ同一構成を呈しており、その一つ
である空間光変調素子１５の具体的構成を図７図に示
す。同図に示すように、空間光変調素子１５は、ガラス
基板１５ａ、透明電極Ｅ1、光導電層部材１５ｂ、誘電
体ミラ−１５ｃ、光変調層部材１５ｄ（例えば、ＴＮ液
晶、垂直配向液晶等による複屈折効果を利用した光変調
層）、透明電極Ｅ2、及びガラス基板１５ｅが順次積層
された構造となっている。

【００２６】画像の書き込みは、透明電極Ｅ1 ，Ｅ2 に
電圧を印加し、光導電層部材１５ｂの両端に電界を生じ
させて、透明電極Ｅ1 側から書き込み光（画像光）ＷＬ
を入射させる。そして、入射された書き込み光ＷＬが、
透明電極Ｅ1 を透過して光導電層部材１５ｂに達し、こ
の光導電層部材１５ｂの電気抵抗値が書き込み光ＷＬの
強度分布に応じて変化して像が形成される。

【００２７】そして、この像の読み出しには、読み出し
光ＲＬを入射し、光変調層において前記読み出し光ＲＬ
が書き込み光ＷＬの変化状態に応じて変調され、誘電体
ミラ−１５ｃにより反射されて、透明電極Ｅ2 側から画
像が読み出されることになる。

【００２８】再び図１に戻って、記述した方法によって
形成された各画像は、光源２７からの読み出し光ＲＬに
よりリアルタイムで読み出されることになる。この読み
出し光ＲＬは、偏光ビ−ムスピリッタ２８の蒸着面２８
ａに照射され、この内、直線偏光（Ｓ波）が３色分解・
合成光学系２９側に反射される。

【００２９】この反射された直線偏光のうち緑色光が、
ダイクロイックフィルタ２９ａ，２９ｂを透過して空間
光変調素子１６に入射される。また、赤色光がダイクロ
イックフィルタ２９ａを透過してダイクロイックフィル
タ２９ｂにより直角方向に反射されて空間光変調素子１
７に入射される。更に、青色光がダイクロイックフィル
タ２９ａにより直角方向に反射されて空間光変調素子１
５にそれぞれ入射される。この結果、各入射光により前
記各空間光変調素子１５，１６，１７に形成される画像
が読み出されて、再び、前記と逆方向をたどって３色合
成画像光とされる。

【００３０】更に、この３色合成画像光は偏光ビ−ムス
ピリッタ２８に入射されて、この合成光の内、Ｐ波成分
だけが透過される。この偏光ビ−ムスピリッタ２８から
の画像光は、第１のレンズ群３０に入射され、この画像
光が第２のレンズ群３２上に結像されて、外方の余分な
光束がアパ−チャ３３により遮断される。そして、この
画像光は第３のレンズ群３４を介した後、反射ミラ−３
により反射されて、スクリ−ン４の後面より射出される
構成となっている。

【００３１】図８は、そのスクリ−ン４の詳細構造図
で、フレネルレンズ４ａ、垂直方向拡散レンチキュラ−
スクリ−ン４ｂ及び水平方向拡散レンチキュラ−スクリ
−ン４ｃから成り、図９に示した従来のスクリ−ン５０
の構成要素とほぼ同様であるが、特に、垂直方向拡散レ
ンチキュラ−スクリ−ン４ｂの各凸状部４ｂ-1，４ｂ-1
…の曲率を水平方向拡散レンチキュラ−スクリ−ン４ｃ
の各凸状部４ｃ-1，４ｃ-1…の曲率より大きくしてあ
る。

【００３２】これは、フレネルレンズ４ａにより平行光
とされた画像光の拡散を、従来例の垂直方向の拡散に比
べ、小さくしようとしたものである。４ｃ-3，４ｃ-3…
は光吸収層を示す。

【００３３】上述したように、本実施例の装置によれ
ば、投射装置２に空間光変調素子１５，１６，１７を用
いているので、マトリックス電極構成によるＴＦＴ液晶
ライトバルブを用いるものに比べ、画像光を取り入れる
ための開口率が多く（１００％）、多くの光量を取り入
れることができるものである。また、前記ライトバルブ
及びＣＲＴを用いるもののように、蛍光体や回りの部材
への焼き付を懸念する必要もないので、読みだし光のレ
ベルを上げることができ、高輝度化が図れる。

【００３４】従って、垂直・水平方向の拡散性のあるス
クリ−ンを具備する装置において、前記空間光変調素子
１５，１６，１７を用いることにより既述の第１の問題
が解決されることになる。尚、この第１の問題解決にあ
たっては、空間光変調素子を用いることに意味があり、
本実施例の装置では、１ライン分の発光素子を直列に配
列して、偏向器１３により走査する構成にしているが、
これに限ることはなく、１画面分の画素デ−タに相当す
る発光素子を設けて、直接空間光変調素子に画像を形成
する構成としてもよい。

【００３５】また、本実施例の装置では、信号源１０か
ら画像デ−タを供給して画像を得る構成にしているが、
例えば、書き込み手段としてＯＨＰフィルムのごとき透
明体に画像が形成されたものに、光を照射して空間光変
調素子の光導電層上に画像を得る構成のものであって
も、当然に前述の効果が期待できる。

【００３６】更に、本実施例の装置では、１ライン分の
画像形成を各ライン間に隙間を設けることなく連続して
形成しているために、隙間（画像が飛び越し形成されて
いるために暗くなる部分）と垂直方向拡散レンチキュラ
−スクリ−ン４ｂとの干渉によるモアレ発生を除去で
き、第２の問題解決を図っている。

【００３７】尚、この場合にも、本実施例のように各ラ
イン間の隙間を無くせばモアレ発生原因を除去できる
が、多少の隙間があっても、その隙間が狭いものであれ
ば、モアレ発生を減少させることができる。少なくと
も、その間隙を１／２Ｈ期間より狭くすれば、従来方式
に比べ、モアレ発生原因を減らすことができる。この場
合、各ライン間の間隙幅の変更は、前記クロック信号ｃ
のクロック幅を変更して、各発光素子の発光時間を同比
率で変えることにより達成できる。

【００３８】また、本実施例の装置では、信号源からイ
ンタ−レ−ス方式の画像デ−タを供給しているが、これ
に限らずノンインタ−レ−ス方式の画像デ−タを供給す
る場合にも当然に適用できるものである。

【００３９】また更に、本実施例の空間光変調素子１
５，１６，１７は、ガラス基板１５ａ、透明電極Ｅ1 、
光導電層部材１５ｂ、誘電体ミラ−１５ｃ、光変調層部
材１５ｄ、透明電極Ｅ2 、及びガラス基板１５ｅが順次
積層された構成となっているが、この構成に限らず、透
明電極Ｅ1 、光導電層部材１５ｂ、光変調層部材１５ｄ
及び透明電極Ｅ2 とを順次配置した透過型の空間光変調
素子を用いても良い。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の背面投射型表示装置によ
れば、垂直・水平方向の拡散性のあるスクリ−ンを具備
する装置において、空間光変調素子を用いているので、
マトリックス電極構成によるＴＦＴ液晶ライトバルブを
用いるものに比べ、画像光を取り入れるための開口率が
高く、多くの光量を取り入れることができると共に、前
記液晶ライトバルブ及びＣＲＴを用いるもののように、
蛍光体や回りの部材への焼き付を懸念する必要もないの
で、読みだし光のレベルを上げることができ、高輝度化
が図れ、スクリ−ンの上下方向における輝度ムラのない
装置を提供できる。 請求項２記載の背面投射型表示装
置によれば、請求項２記載の装置の効果に加えて、各ラ
イン間の隙間を従来より狭く形成するので、従来の装置
に比べ、モアレの発生を減少させることができる。請求
項３記載の背面投射型表示装置によれば、各ライン間の
隙間を無くすので、モアレの発生を除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る投射型表示装置の概略
構成図である。

【図２】投射装置２の概略構成図である。

【図３】投射装置２に用いられる発光素子アレイ駆動装
置１１及び発光素子アレイ１２の概略ブロック図であ
る。

【図４】発光素子アレイ駆動装置１１内の各部の波形図
である。

【図５】偏向器１３における偏向走査を説明するための
概略図である。

【図６】空間光変調素子１５，１６，１７上における画
像形成状態を説明するための図である。

【図７】空間光変調素子１５の具体的構成図である。

【図８】本実施例の装置のスクリ−ン４の概略構成図で
ある。

【図９】従来のスクリ−ン５０の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 筐体 ２ 投射装置 ３ 反射ミラ− ４，５０ スクリ−ン ４ａ フレネルレンズ ４ｂ 垂直方向拡散レンチキュラ−スクリ−ン ４ｃ 水平方向拡散レンチキュラ−スクリ−ン １１ 発光素子アレイ駆動装置 １１ａ 基本処理ユニット １１a-1 ラッチ回路 １１a-2 コンパレ−タ １１a-3 フリップフロップ １１a-4 ドライバ １１ｂ シフトレジスタ １１ｃ カウンタ １２ 発光素子アレイ １２ａ 発光素子 １３ 偏向器 １５，１６，１７ 空間光変調素子 １５ａ，１５ｅ ガラス基板 １５ｂ 光導電層部材 １５ｃ 誘電体ミラ− １５ｄ 光変調層部材 Ｅ1 ，Ｅ2 透明電極

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】本案は上記問題点を解決
するために以下１）〜３）の構成より成る装置を提供し
ようというものである。即ち、 １）筐体内に配置されて、２枚の電極間に配置された光
導電層と光変調層とから少なくとも成る空間光変調素子
と、前記光導電層上に画像を形成するための書き込み発
光手段と、前記画像を読み出すための読み出し発光手段
とを具備して、前記読み出し発光手段による画像を投射
するための投射装置と、この投射装置からの画像を垂直
方向と水平方向とに拡散するための透渦型スクリーンと
から構成したことを特徴とする背面投射型表示装置。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】２）書き込み発光手段は複数個の発光素子
を一列に配列してあり、１ライン毎に入来する画像デー
タのデータ量に応じて前記夫々の発光素子の発光時間を
決定するための発光時間決定手段と、前記複数個の発光
素子を同時に発光させるための駆動手段と、前記発光さ
れた画像光を前記発光素子の配列方向と直交する方向に
偏向し、空間光変調素子に１ライン毎の画像を順次形成
するための偏向手段とを具備し、時系列的に隣り合う各
ラインの画像の間隙を、少なくとも前記発光素子の最大
発光時間の１／２より短い時間幅で連続形成する構成に
したことを特徴とする請求項１記載の背面投射型表示装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 鉄二 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 辰巳 扶二子 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 高橋 竜作 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 盆出 博幸 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 松村 努 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内に配置されて、２枚の電極間に配
   置された光導電層と光変調層とから少なくとも成る空間
   光変調素子と発光手段とを具備して、この発光手段から
   画像光を投射するための投射装置と、この投射装置から
   の画像光を垂直方向と水平方向とに拡散するための透過
   型スクリ−ンとから構成したことを特徴とする背面投射
   型表示装置。
2. 【請求項２】 発光手段は複数個の発光素子を一列に配
   列してあり、１ライン毎に入来する画像デ−タのデ−タ
   量に応じて前記夫々の発光素子の発光時間を決定するた
   めの発光時間決定手段と、前記複数個の発光素子を同時
   に発光させるための駆動手段と、前記発光された画像光
   を前記発光素子の配列方向と直交する方向に偏向し、空
   間光変調素子に１ライン毎の画像を順次形成するための
   偏向手段とを具備し、時系列的に隣り合う各ラインの画
   像の間隙を、少なくとも前記発光素子の最大発光時間の
   １／２より短い時間幅で連続形成する構成にしたことを
   特徴とする請求項１記載の背面投射型表示装置。
3. 【請求項３】 時系列的に隣り合う各ラインの画像を、
   間隙を設けることなく連続して形成する構成にしたこと
   を特徴とする請求項２記載の背面投射型表示装置。