JPH0566414A

JPH0566414A - カラー表示装置

Info

Publication number: JPH0566414A
Application number: JP3258592A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Nakagaki; 新太郎中垣; Toshio Konno; 俊男昆野; Ichiro Negishi; 一郎根岸; Tetsuji Suzuki; 鉄二鈴木; Fujiko Tatsumi; 扶二子辰巳; Riyuusaku Takahashi; 竜作高橋
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1993-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】簡便な構成で良好に高解像度で且つ高輝度，
高コントラスト比の空間光変調素子を用いたカラー表示
装置を得る。【構成】書込み装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂでは、ラ
イン状発光素子によるライン状の光が走査されて出力さ
れ、これらが空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに
各々入射して画像情報の書込みが行われる。空間光変調
素子１０Ｒ，Ｇ，Ｂには、読出し光源２０，フィルタ２
２，２４，２８，３０，偏光ビームスプリッタ２６の作
用によって帯域制限された原色の読出し光が各々入射
し、ホメオトロピック配向の液晶による光変調を受ける
とともに、波長選択性を有する誘電体ミラーで反射され
てスクリーン３４に投射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間光変調素子を用い
た投射型カラー表示装置，リヤブロカラー表示装置，オ
ーバーヘッドプロジェクタなどのカラー表示装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】空間光変調素子を用いたカラー表示装置
としては、たとえば特開平０３−２１９２４号公報に開
示されたものがある。この従来例は、レーザービームで
空間光変調素子に書き込んだ画像を高輝度光源で読み出
してスクリーン上に投射することにより、明るく高精細
な画面の表示を可能にしたものである。更に、特開平０
３−２１９２５号公報には、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こ
とにより、同様に明るく高精細な画面の表示を可能にし
た大画面カラー表示装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、次のような不都合がある。（１）まず、最初のレーザービームを用いるカラー表示
装置では、レーザービームの２次元走査を行う関係上、
どうしても走査系が複雑となる。（２）次に、ＣＲＴを用いるカラー表示装置では、その
ような走査系は必要とされないが、装置が大型化するこ
とになる。（３）更に、空間光変調素子の光変調層として強誘電性
液晶を使用する場合には、十分なコントラスト比や解像
度を得ることができない。

【０００４】他方、特願平０３ー１３２００７号特許出
願には、空間光変調素子の光変調層として垂直配向の液
晶を用いたカラー表示装置が開示されており、これによ
れば高いコントラスト比や解像度が得られる。また、特
願平０２ー１３０４９８号特許出願には、ライン発光素
子を空間光変調素子に対する画像書込みの手段として用
いたカラー表示装置が開示されており、時系列信号に基
づく画像書込みを行うことができる。

【０００５】本発明は、これらの点に着目したもので、
簡便な構成で良好に高解像度で且つ高輝度，高コントラ
スト比のカラー表示装置を提供することを、その目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光導電層，誘
電体ミラー，光変調層が積層されて構成され、時系列信
号によって表わされた画像情報が書き込まれる空間光変
調素子を各原色光に対応して設けるとともに、書き込ま
れた画像情報を読出し光源から出力された光によって読
み出して合成投影するカラー表示装置において、前記誘
電体ミラーを帯域制限された原色の読出し光を反射する
波長選択性を有する構成とし，前記光変調層をホメオト
ロピック配向の液晶による構成とするとともに、前記時
系列信号に基づいてライン状発光素子を駆動し，これに
よる光を走査して前記空間光変調素子に各々入射させる
書込み手段と、前記読出し光源から出力された光から前
記誘電体ミラーの波長選択性に対応する帯域の読出し光
を得るフィルタ手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、各空間光変調素子に対する画
像情報の書込みには、ライン状発光素子が用いられる。
ライン状発光素子は時系列信号によって駆動され、ライ
ン状の光は１次元走査されて空間光変調素子に入射す
る。

【０００８】また、空間光変調素子の誘電体ミラーは波
長選択性を有しており、帯域制限された読出し光が利用
される。このため、読出し光の光導電層側への漏れは非
常に少なく、また遮光層が必要とされないので、コント
ラスト比や解像度が向上する。また、ホメオトロピック
配向の液晶が用いられているので、波長依存性が小さく
各色の帯域を広くとることができるようになって投影画
像の輝度が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明によるカラー表示装置の一実施
例について、添付図面を参照しながら説明する。図１に
は、本実施例の構成が示されている。同図において、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各画像情報が書き込まれ
る空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの書込み光入
射側には、書込みレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを介し
て書込み装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが各々設けられて
いる。各空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは素子
駆動部１６に各々接続されており、各書込み装置１４
Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは書込み駆動部１８に各々接続され
ている。

【００１０】次に、空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１
０Ｂに書き込まれた画像情報を読み出すための読出し光
は、読出し光源２０から出力されるようになっている。
この読出し光源２０の読出し光出力側には、第１及び第
２のフィルタ２２，２４が設けられており、更にその読
出し光出力側には、偏光ビームスプリッタ２６が配置さ
れている。この偏光ビームスプリッタ２６の読出し光反
射出力側には第３及び第４のフィルタ２８，３０が各々
順に配列されている。

【００１１】そして、フィルタ２８の読出し光反射側に
空間光変調素子１０Ｂが配置されており、フィルタ３０
の読出し光反射側に空間光変調素子１０Ｒが配置されて
おり、フィルタ３０の読出し光透過側に空間光変調素子
１０Ｇが配置されている。他方、偏光ビームスプリッタ
２６の他方の読出し光出力側には、投射レンズ３２を介
してスクリーン３４が配置されている。

【００１２】以上の各部のうち、空間光変調素子１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、図２（Ａ）に示すような構成と
なっている。同図において、透明基板１００，１０２の
透明電極１０４，１０６間に、光導電層１０８，誘電体
ミラー１１０，光変調層１１２が各々その順で積層され
た構成となっている。なお、遮光層は設けられていな
い。書込み光は透明基板１００側から入射し、読出し光
は透明基板１０２側から入射するとともに誘電体ミラー
１１０で反射されて透明基板１０２側から出力される。
また、透明電極１０４，１０６間に、素子駆動部１６が
接続されている。

【００１３】従来は、一般的に光導電層１０８と誘電体
ミラー１１０との間に遮光層が設けられている。これ
は、誘電体ミラー１０８からの読出し光の漏れを遮光し
て、漏れ光による光導電層１０８への影響をなくすため
である。ところが、遮光層を挿入すると、その厚み及び
横方向インピーダンスの影響によって空間光変調素子の
解像度が劣化し高解像度のカラー表示装置を実現するこ
とは困難であった。

【００１４】本実施例における空間光変調素子は、読出
し光の波長帯域を制限するとともに、誘電体ミラー１１
０に波長選択特性をもたせている。これによって、ブロ
ードな特性を有する場合と比較して、同一膜厚でその帯
域の透過特性を大きく低減できる。従って、遮光層をな
くしても、各空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの
ミラー特性が充分得られる帯域の光のみを各素子に供給
するようにすれば、高解像度，高コントラスト比の画像
読出しが可能となる。

【００１５】空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの
うち、光導電層１０８は、たとえばａ−Ｓｉ（アモルフ
ァスシリコン），ａ−ＳｉＨ（水素化アモルファスシリ
コン），ＣｄＳｅ，ＣｄＳなどが用いられている。誘電
体ミラー１１０は、たとえばＳｉ，ＳｉＯ₂，ＴｉＯ₂な
どを交互に１７層程度積層することによって構成されて
おり、一定の制限された周波数帯域の読出し光に対して
のみミラーとして作用するように特性が設定されてい
る。

【００１６】図６には、各空間光変調素子１０Ｒ，１０
Ｇ，１０Ｂにおける誘電体ミラー１１０の特性例がグラ
フＧ１（Ｒ），Ｇ２（Ｇ），Ｇ３（Ｂ）として各々示さ
れている。これらの特性は、図５に示す読出し光の波長
帯域と関連付けられており、読出し光の波長帯域と，各
誘電体ミラー１１０における透過レスポンスの充分低い
波長帯域とが略一致するように設定されている。

【００１７】次に、光変調層１１２としては、たとえば
波長依存性の低いホメオトロピック配向（垂直配向）の
ネマチック液晶が用いられている。このホメオトロピッ
ク配向の液晶は、入射光の波長の変化による透過光強度
の変化がわずかであるとともに、その変化のしきい値電
圧が比較的高いという特長があり、高輝度の表示が可能
となる。

【００１８】このように構成された空間光変調素子１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、スクリーン３４からみた光学的
距離が一致するように、すなわち各空間光変調素子１０
Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから読み出されたＲ，Ｇ，Ｂの各画
像が同じ大きさでスクリーン３４に投影されるように配
置されている。

【００１９】次に、図１に戻って、書込み装置１４Ｒ，
１４Ｇ，１４Ｂは、たとえば図２（Ｂ）に示すような構
成となっている。同図において、表示すべき画像の時系
列信号は、端子１４０に入力されるようになっている。
この端子１４０は、ライン状発光素子１４２の入力側に
接続されている。ライン状発光素子１４２は、たとえば
ＬＥＤやＥＬなどによる発光エレメント素子がライン状
に多数配列された構成となっている。

【００２０】このライン状発光素子１４２のライン状の
光の出力側にはガルバノミラー１４４が設けられてお
り、その反射光出力側に書込みレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，
１２Ｂを各々介して空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１
０Ｂが各々配置されている。このガルバノミラー１４４
は矢印ＦＡ方向に揺動可能となっており、これによって
ライン状の光が矢印ＦＢで示すように空間光変調素子１
０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ上を走査するようになっている。

【００２１】次に、図１に戻って、素子駆動部１６は、
各空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにおける透明
電極１０４，１０６間に印加される駆動電圧を印加する
ためのものである。駆動電圧の電圧レベルや周波数は、
各素子それぞれの動作条件に応じて設定される。また、
駆動条件を各素子間で変更することで、表示画像におけ
るＲ，Ｇ，Ｂ間の色調整が行なわれるようになってい
る。次に、書込み駆動部１８は、各書込み装置１４Ｒ，
１４Ｇ，１４Ｂに対してＲ，Ｇ，Ｂの時系列信号を同期
して供給するとともに、ガルバノミラー１４４を時系列
信号及び各書込み装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ間で同期
して駆動する機能を有している。

【００２２】読出し光源２０としては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各
波長帯域の光を含むもの，たとえばメタルハライドラン
プ，キセノンランプなどが使用される。フィルタ２２
は、必要に応じて挿入される熱線吸収用のフィルタであ
る。また、フィルタ２４は、たとえば図３にグラフＧ４
で示すような特性に設定されており、通過帯域が４００
〜６５０ｎｍとなっている。カラー表示には、略４００
〜６５０ｎｍ程度の帯域の光があれば十分である。ま
た、空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの誘電体ミ
ラー１１０は、上述したように波長選択性を有してい
る。そこで、不要な光をカットするためにフィルタ２４
が設けられている。

【００２３】次に、フィルタ２８はＢの光を反射する特
性に設定されており、フィルタ３０はＲの光を反射する
特性に設定されている。図４には、それらの特性例が示
されており、フィルタ２８の特性はグラフＧ５，フィル
タ３０の特性はグラフＧ６で示されている。他方、偏光
ビームスプリッタ２６からフィルタ２８に入射する光
は、フィルタ２４の作用によって図３のグラフＧ４の帯
域となっている。従って、空間光変調素子１０Ｂに入射
するＢの光の帯域特性は、グラフＧ４，Ｇ５から図５の
グラフＧ９のようになる。

【００２４】同様にして、グラフＧ４，Ｇ５，Ｇ６か
ら、空間光変調素子１０Ｇに入射するＧの光の帯域特性
はグラフＧ８，空間光変調素子１０Ｒに入射するＲの光
の帯域特性はグラフＧ７のようになる。これらのＲ，
Ｇ，Ｂの各読出し光の帯域は、図５，図６を比較すれば
明らかなように、空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０
Ｂの各誘電体ミラー１１０における波長選択特性に対応
している。なお、実際には、それらに読出し光源２０の
分光特性などを掛け合わせた特性となる。

【００２５】次に、以上のように構成された実施例の作
用について説明する。ａ，画像情報の書込みまず、空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対して
画像情報の書込みを行う場合について説明する。Ｒ，
Ｇ，Ｂの各画像の時系列信号は、書込み駆動部１８から
各書込み装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに各々同期して供
給される。各書込み装置１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂでは、
入力された時系列信号に基づいてライン状発光素子１４
２の各セルが駆動され、時系列信号に基づいたライン状
の光が出力される。これらの光は、ガルバノミラー１４
４によって反射されて空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，
１０Ｂに各々入射する。このとき、書込み駆動部１８に
よって同期駆動されるガルバノミラー１４４の作用によ
ってそのライン方向と直交する方向に走査される。

【００２６】これによって、各空間光変調素子１０Ｒ，
１０Ｇ，１０Ｂには、Ｒ，Ｇ，Ｂの対応する画像が各々
書き込まれることになる。このとき、素子駆動部１６の
作用によって、各空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０
Ｂの駆動状態が良好に設定され、色バランスのとれた画
像情報の書込みが行われる。

【００２７】ｂ，画像情報の読出し次に、以上のようにして空間光変調素子１０Ｒ，１０
Ｇ，１０Ｂに各々書き込まれた画像情報の読出しについ
て説明する。読出し光源２０から出力された読出し光
は、まずフィルタ２２によって熱線成分が吸収され、次
にフィルタ２４によって不要な光が除去され、必要な波
長帯域のみが選択出力される（図３参照）。フィルタ２
２，２４を透過した読出し光は、偏光ビームスプリッタ
２６に入射し、ここで反射された光がフィルタ２８に入
射する。

【００２８】フィルタ２８で反射された光（図５グラフ
Ｇ９参照）は空間光変調素子１０Ｂに入射し、透過した
光はフィルタ３０に入射する。そして、フィルタ３０を
透過した光（同図グラフＧ８参照）は空間光変調素子１
０Ｇに入射し、反射した光（同図グラフＧ７参照）は空
間光変調素子１０Ｒに入射する。これらの入射光は、光
変調層１１２によって書き込まれた画像情報に対応する
光変調を受ける。

【００２９】各空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
の誘電体ミラー１１０は、上述したように図６のグラフ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３で示すような透過特性となっている。
このため、図５のグラフＧ７，Ｇ８，Ｇ９の帯域特性を
持った読出し光は、誘電体ミラー１１０で良好に反射さ
れることになる。

【００３０】各空間光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
から反射出力された変調後の読出し光は、入射時と逆の
光路を進行して合成される。そして更に、偏光ビームス
プリッタ２６を通過し、投影レンズ３２の作用によって
スクリーン３４上にカラー画像が投影される。

【００３１】このように本実施例によれば、空間光変調
素子の誘電体ミラーに波長選択性をもたせるとともに、
ホメオトロピック配向の液晶を光変調層として用いたの
で、投影画像の輝度，解像度，コントラスト比の向上を
図ることができる。また、ライン状発光素子を用いて画
像情報の書込みを行うので、走査系が簡略化されて装置
の小型化，低コスト化を図ることができる。更に、各空
間光変調素子を共通する素子駆動部によって駆動するこ
ととしたので、色調整を良好に行うことができる。

【００３２】なお、本発明は、何ら上記実施例に限定さ
れるものではなく、たとえば次のようなものも含まれ
る。（１）いずれの実施例においても、各光学系やレンズは
種々の光学素子を用いて構成してよく、フォーカス，特
にオートフォーカス機構は必要に応じて適宜設けてよ
い。

【００３３】（２）また、前記実施例では、空間光変調
素子をＲ，Ｇ，Ｂ毎に設けたが、１つの空間光変調素子
をＲ，Ｇ，Ｂに対応した領域に分割して使用するように
してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカラ
ー表示装置によれば、次のような効果がある。（１）帯域制限を行って空間光変調素子の誘電体ミラー
を設計するとともに、その光変調層としてホメオトロピ
ック配向の液晶を用い、また読出し光の波長帯域を前記
誘電体ミラーの帯域特性に対応させることとしたので、
投影画像のコントラスト比，輝度，更には解像度の向上
を図ることができる。（２）また、画像書込みにライン状発光素子を用いるこ
ととしたので、走査系が簡略化され、装置全体の小型
化，低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー表示装置の一実施例を示す
構成図である。

【図２】前記実施例の主要部を示す説明図である。

【図３】フィルタ２４の特性を示すグラフである。

【図４】フィルタ２８，３０の特性を示すグラフであ
る。

【図５】各空間光変調素子に入射する読出し光の波長特
性を示すグラフである。

【図６】各空間光変調素子の誘電体ミラーの特性を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…空間光変調素子、１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂ…書込みレンズ、１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ
…書込み装置（書込み手段）、１６…素子駆動部、１８
…書込み駆動部、２０…読出し光源、２２，２４，２
８，３０…フィルタ（フィルタ手段）、２６…偏光ビー
ムスプリッタ、３２…投影レンズ、３４…スクリーン、
１０８…光導電層、１１０…誘電体ミラー、１１２…光
変調層、１４２…ライン状発光素子、１４４…ガルバノ
ミラー、ＦＡ，ＦＢ…矢印、Ｇ１〜Ｇ９…グラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根岸一郎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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導電層，誘電体ミラー，光変調層が積
層されて構成され、時系列信号によって表わされた画像
情報が書き込まれる空間光変調素子を各原色光に対応し
て設けるとともに、書き込まれた画像情報を読出し光源
から出力された光によって読み出して合成投影するカラ
ー表示装置において、前記誘電体ミラーを帯域制限され
た原色の読出し光を反射する波長選択性を有する構成と
し，前記光変調層をホメオトロピック配向の液晶による
構成とするとともに、前記時系列信号に基づいてライン
状発光素子を駆動し，これによる光を走査して前記空間
光変調素子に各々入射させる書込み手段と、前記読出し
光源から出力された光から前記誘電体ミラーの波長選択
性に対応する帯域の読出し光を得るフィルタ手段とを備
えたことを特徴とするカラー表示装置。