KR100533611B1 - 투영형 화상표시장치 - Google Patents

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Abstract

광원(1), 각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널 (8), 광원(1)으로부터의 광을 파장역에 따라 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단(4∼6), 및 화상표시패널(8)에 의해 변조된 광에 의해 피투영면(13)상에 화상을 형성하는 광학계(9,11)를 구비하고 있다. 또한, 화상을 구성하는 각 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및 선택된 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 화상시프트소자(11)를 구비하고, 화상표시패널(8)의 상이한 화소영역에서 변조된 상이한 파장역에 속하는 광에 의해 피투영면(13)상의 동일영역을 순차 조사한다. 이에 의해, 밝고, 고해상도로 균일한 표시를 실현하고, 또한 소형화 및 저비용화에 적합한 투영형 화상표시장치가 제공된다.

Description

투영형 화상표시장치{PROJECTION TYPE IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 화상표시장치에 관한 것으로, 특히 칼라 필터를 사용하지 않고 1장의 화상표시패널을 사용하여 칼라표시를 행할 수 있는 단판식 투영형 화상표시장치에 관한 것이다. 본 발명은, 콤팩트한 투영형 칼라액정 텔레비전시스템이나 정보표시시스템에 적합하게 사용될 수 있다.
액정표시패널을 사용한 종래의 투영형 화상표시장치를 설명한다.
이러한 투영형 화상표시장치는, 액정표시패널 자체가 발광하지 않기 때문에, 별도로 광원을 제공할 필요가 있지만, CRT를 사용한 투영형 화상표시장치와 비교하면, 색재현 범위가 넓고, 소형, 경량, 컨버젼스 조정이 불필요한 등의 매우 뛰어 난 특징을 가지고 있다.
액정표시패널을 사용한 투영형 화상표시장치에 의해 풀 칼라표시를 행하는 것에는, 3원색에 따라 액정표시패널을 3장 사용하는 3판식, 및 1장만을 사용하는 단판식이 있다.
3판식의 투영형 화상표시장치에서는, 백색광을 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3원색 각각으로 분할하는 광학계와, R, G, 및 B 색의 광을 각각 변조하여 화상을 형성하는 3장의 액정표시패널을 사용하여, R, G, 및 B 색의 각각의 화상을 광학적으로 중첩함으로써 풀 칼라의 표시를 실현하고 있다.
3판식의 투영형 화상표시장치에서는, 백색광원으로부터 방사되는 광을 유효하게 이용할 수 있지만, 광학계가 번잡하고 부품점수가 많아지기 때문에, 일반적으로, 비용 및 사이즈의 관점에서 단판식의 투영형 화상표시장치보다 불리하다.
단판식의 투영형 화상표시장치는, 모자이크 형태 또는 스트라이프 형태로 배열된 3원색의 칼라 필터를 구비한 1장의 액정표시패널을 사용한다. 그리고, 액정표시패널로 표시한 풀 칼라화상을 투영광학계에 의해 스크린 등의 피투영면에 투영한다. 이러한 단판식의 투영형 화상표시장치는, 예컨대 일본 특허공개공보 제84-230383호에 기재되어 있다. 단판식의 경우, 1장의 액정표시패널을 사용하기 때문에, 광학계도 3판식의 경우에 비해 단순한 구성으로 되어, 소형의 투영형 화상표시장치를 저비용으로 제공하는 데에 적합하다.
그러나, 칼라 필터를 사용하는 단판식의 경우, 칼라 필터에서의 광흡수가 발생하기 때문에, 동등한 광원을 사용한 3판식의 경우와 비교하여 화상의 밝기가 약 1/3로 저하된다. 또한, 액정표시패널의 R, G, B에 대응하는 3개의 화소영역이 1조로 되어 1화소의 표시를 행할 필요가 있기 때문에, 화상의 해상도도 3판식의 해상도의 1/3로 저하된다.
광원을 밝게 하는 것은 밝기 저하에 대한 1개의 해결법이지만, 민생용으로서 사용하는 경우, 소비전력이 큰 광원을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 흡수 타입의 칼라 필터를 사용하는 경우, 칼라 필터에 흡수된 광의 에너지는 열로 변하기 때문에, 쓸데없이 광원을 밝게 하면, 액정표시패널의 온도상승을 일으킬 뿐만 아니라, 칼라 필터의 퇴색이 가속된다. 따라서, 주어진 광을 어떻게 유효하게 이용하는가가, 투영형 화상표시장치의 이용가치를 향상시키는 데에 있어서 중요한 과제이다.
단판식 투영형 화상표시장치에 의한 화상의 밝기를 향상시키기 위해, 칼라 필터 없이 풀 칼라표시를 행하는 액정표시장치가 개발되어 있다(일본 공개특허공보 제92-60538호). 이 액정표시장치에서는, 광원으로부터 방사된 백색광을 다이크로익미러와 같은 유전체미러에 의해 R, G, B의 각 광속으로 분할하고, 액정표시패널의 광원측에 배치된 마이크로렌즈 어레이에 상이한 각도로 입사시킨다. 마이크로렌즈에 입사된 각 광속은, 마이크로렌즈를 투과함으로써, 입사각에 따라 대응하는 화소영역에 집광된다. 이 때문에, 분리된 R, G, B의 각 광속은, 개개의 화소영역에서 변조되어, 풀 칼라표시에 사용된다.
상기 유전체미러를 사용하는 대신에, R, G, B 광에 대응하는 투과형의 홀로그램소자를 사용하여 광이용율 향상을 도모한 표시장치가 일본 공개특허공보 제93-249318호에 개시되고, 화소피치에 대응하는 주기적 구조를 투과형 홀로그램소자에 갖게 하고, 유전체미러 및 마이크로렌즈의 기능을 부여한 장치가 일본 공개특허공보 제94-222361호에 개시되어 있다.
단판식의 또 하나의 과제인 해상도에 관해서는, 필드순차방식을 채용함으로써 1장의 액정표시패널에 의해 3판식과 동등한 해상도를 얻을 수 있다. 필드순차방식에서는, 인간의 시각으로 분해할 수 없는 속도로 광원의 색의 절환을 행함으로써, 시분할 표시되는 각 화상의 색이 가법혼색에 의하여 구성되는 현상(계속가법혼색)을 이용한다.
필드순차방식에 의해 풀 칼라표시를 행하는 투영형 화상표시장치는, 예컨대 도76에 도시된 구성을 갖고 있다. 이 표시장치에서는, R, G, B의 칼라 필터로 구성된 원반을 액정표시패널의 수직주사주기에 맞춰 고속으로 회전시키고, 칼라 필터의 색에 대응하는 화상신호를 액정표시패널의 구동회로에 순차 입력한다. 인간의 눈에는, 각 색에 대한 화상의 합성상이 인식된다.
이러한 필드순차방식의 표시장치에 의하면, 단판방식과 달리, 액정표시패널의 각 화소에서 R, G, B 화상을 시분할로 표시하기 때문에, 그 해상도는 3판식과 동등 레벨이 된다.
필드순차방식의 다른 표시장치로서, R, G, B의 각각의 광속으로 액정표시패널의 상이한 영역을 조사하는 투영형 화상표시장치가 IDW'99(P989∼P992)에 개시되어 있다. 이 표시장치에서는, 광원으로부터 방사된 백색광을 유전체미러에 의해 R, G, B의 광속으로 분리하고, R, G, B의 각각의 광속으로 액정표시패널의 상이한 영역을 조사한다. 액정표시패널에 대한 R, G, B의 광조사 위치는, 큐브 형태의 프리즘을 회전시킴으로써 순차 절환된다.
또한, 일본 공개특허공보 제97-214997호에 기재되어 있는 투영형 화상표시장치에서는, 상기 일본 공개특허공보 제92-60538호에 기재되어 있는 액정표시장치와 동일한 액정표시장치를 사용하여, 동일한 방법으로 백색광을 색마다의 광속으로 분할하고, 각 광속을 상이한 각도로 화소영역에 입사시키고 있다. 이 투영형 화상표시장치에서는, 광이용 효율의 향상과 고해상도화의 양립을 실현하기 위해, 각 프레임화상을 복수의 서브프레임화상으로 시분할하고, 액정표시패널의 수직주사주기에 동기시켜 광속의 입사각도를 주기적으로 절환하고 있다.
그렇지만, 상기 일본 공개특허공보 제92-60538호, 일본 공개특허공보 제93-249318호, 및 일본 공개특허공보 제94-222361호 등에 기재되어 있는 장치에 의하면, 확실히 밝기는 개선되지만, 해상도는 3판식의 1/3 그대로이다. 그 이유는, 1개의 화소(도트)를 표시하는데에도 공간적으로 분리된 R, G, 및 B 용의 3개 화소를 1조로서 사용하기 때문이다.
이에 대하여, 통상의 필드순차방식의 경우는 해상도가 3판식의 해상도와 동등레벨로 개선된다. 그러나, 화상의 밝기에 관해서는, 종래의 단판식과 마찬가지의 문제를 갖고 있다.
한편, IDW' 99에 기재되어 있는 상기 표시장치의 경우, R, G, B의 광조사 위치를 서로 중복시키지 않도록 할 필요가 있지만, 그를 위해서는 평행도가 매우 뛰어난 조명광을 필요로 한다. 따라서, 조명광의 평행도의 규제에 의해 광의 이용효율이 저하되게 된다.
이상과 같이, 상술한 종래 기술에서는, 모두, 단판식의 과제인 밝기 및 해상도의 양쪽을 개선시키는 것은 실현되지 않고 있다.
본 출원인은, 상기 과제를 해결하는 것을 의도한 투영형 화상표시장치를 일본 공개특허공보 제97-214997호에 개시하고 있다. 일본 공개특허공보 제97-214997호에 개시된 표시장치에 의하면, 액정 패널에 대한 광속의 입사각도를 액정 패널의 수직주사동기에 동기시켜 순차 절환할 필요가 있다. 이 장치에서는, 이러한 절환을 행하기 위해, 액정표시패널과 광원 사이에 특별한 스페이스를 확보해서, 2조의 홀로그램소자나 미러를 구동할 필요가 있다.
이러한 표시장치에서는, 입사광 각도의 절환을 행하기 위해 복수의 가동부가 필요하여, 그 제어가 복잡하게 된다. 또한, 액정표시패널의 각 화소가 모든 색을 순차 표시하기 때문에, 액정표시패널에서 색별 조정을 행할 수 없다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 밝고, 고해상도로 균일한 표시를 실현하고, 또한 소형화 및 저비용화에 적합한 투영형 화상표시장치를 제공하는 것에 있다.
도1은, 본 발명의 투영형 화상표시장치의 개략도이다.
도2는, 액정표시패널의 단면 개략도이다.
도3은, 다이크로익미러의 분광특성이다.
도4는, 원래화상 프레임으로부터 색별화상프레임을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도5는, 종래의 칼라표시와 본 발명의 칼라표시 사이에 있는 원리상의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도6은, 색별화상프레임의 데이터로부터 3개의 서브프레임데이터를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도7은, 서브프레임화상의 시프트(화상시프트)의 태양을 도시하는 도면이다.
도8은, 복수의 서브프레임화상의 합성을 도시하는 도면이다.
도9는, 화상시프트소자를 구성하는 회전판의 정면도이다.
도10은, 화상시프트소자를 구성하는 회전판의 단면도이다.
도11은, 액정표시패널의 응답곡선을 도시하는 그래프이다.
도12는, 서브프레임화상의 시프트의 다른 태양을 도시하는 도면이다.
도13은, 도9의 화상시프트소자를 구성하는 회전판의 개량예의 정면도이다.
도14는, 반사형 액정표시패널의 단면도이다.
도15는, 화상시프트의 또 다른 태양을 도시하는 도면이다.
도16은, 화상시프트소자를 구성하는 또 다른 회전판의 정면도이다.
도17은, 화상시프트소자를 구성하는 또 다른 회전판의 정면도이다.
도18은, 화상시프트의 또 다른 태양을 도시하는 도면이다.
도19는, 화상시프트의 또 다른 태양을 도시하는 도면이다.
도20은, 화상시프트의 또 다른 태양을 도시하는 도면이다.
도21은, 화상시프트의 또 다른 태양을 도시하는 도면이다.
도22는, 화상시프트소자를 구성하는 또 다른 회전판의 정면도이다.
도23은, 선주사에 의해 서브프레임화상이 절환되는 모양을 도시하는 화상표시패널의 일부정면도이다.
도24는, 화상시프트소자를 구성하는 또 다른 회전판의 정면도이다.
도25는, 화상시프트소자를 구성하는 또 다른 회전판의 정면도이다.
도26은, 서브프레임화상의 절환과 화상시프트의 타이밍이 화상의 위치에 따라 어긋나는 것을 도시하는 도면이다.
도27은, 화상시프트소자를 구성하는 투명판의 정면도이다.
도28은, 도27의 투명판의 구동방법을 도시하는 도면이다.
도29는, 화상시프트소자의 단면도이다.
도30은, 화상시프트소자의 동작을 도시하는 도면이다.
도31은, 화상시프트소자의 정면도이다.
도32는, 화상시프트소자의 사시도이다.
도33은, 화상시프트소자의 사시도이다.
도34는, 화상시프트소자의 사시도이다.
도35는, 화상시프트소자의 사시도이다.
도36은, 화상시프트소자의 단면도이다.
도37은, 본 발명에 의한 투영형 화상표시장치의 시스템 구성예를 나타내는 블록도이다.
도38은, 서브프레임화상을 생성하기 위한 회로구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도39는, 서브프레임화상을 생성하는 순서를 도시하는 타이밍챠트이다.
도40은, 2장의 화상표시패널을 사용하는 투영형 화상표시장치의 실시예를 나타내는 구성도이다.
도41a는, 관찰자의 시선이동이 없는 경우에 있어서의 화상시프트를 도시하는 도면이고, 도41b는 관찰자의 시선이동이 있는 경우에 있어서의 화상시프트를 도시하는 도면이고, 도41c는, 시선을 이동시키는 관찰자로부터 본 화상시프트의 상태를 도시하는 도면이다.
도42a 내지 42c는, y-t 공간에 있어서의 화소배열(시프트패턴)을 푸리에 변환하여 얻어진 주파수 스펙트럼의 국재점을 도시하는 그래프이다.
도43은, 서브프레임화상의 시프트 패턴을 구성할 수 있는 6종류의 서브세트 1A∼3A 및 1B∼3B를 도시하는 도면이다.
도44는, 6개의 서브프레임화상(서브세트 1A와 서브세트 2B)에 의해 1주기로 되는 서브프레임화상의 시프트 패턴을 도시하는 도면이다.
도45는, 도44의 시프트 패턴을 실현할 수 있는 화상시프트소자를 구성하는 회전판을 도시하는 도면이다.
도46은, 본 발명의 실시예에서 채용되는 화상표시패널의 화소배열의 일례를 도시하는 도면이다.
도47은, 화상표시패널의 화소배열의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도48a는, 도46의 화소배열의 푸리에 공간에 있어서의 주파수 스펙트럼의 국재점을 도시하는 그래프이고, 도48b는, 도47의 화소배열의 푸리에 공간에 있어서의 주파수 스펙트럼의 국재점을 도시하는 그래프이다.
도49는, 1주기가 18의 서브프레임화상(6개의 서브세트)에 의해 구성되어 있는 서브프레임화상의 시프트 패턴을 도시하는 도면이다.
도50은, 도49의 시프트 패턴을 실현할 수 있는 화상시프트소자를 구성하는 회전판을 도시하는 도면이다.
도51은, 화상시프트소자에 사용되는 액정층의 응답곡선을 도시하는 그래프이다.
도52는, 2조의 화상시프트소자를 광로상에 직렬적으로 배열하여 화상시프트를 행하는 경우에 과도적으로 생기는 현상을 도시하는 도면이다.
도53은, 화상시프트소자의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도54는, 화상시프트소자의 다른 구성예를 도시하는 사시도이다.
도55는, 도53의 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도56은, 도53의 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도57은, 도54의 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도58은, 도54의 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도59는, 도53의 화상시프트소자에 있어서의 편파방향을 도시하는 도면이다.
도60은, 1주기가 6개의 서브프레임화상(2개의 서브세트)에 의해 구성되고, 화소시프트량이 변화하는 서브프레임화상 시프트 패턴을 도시하는 도면이다.
도61은, 1주기가 6개의 서브프레임화상(2개의 서브세트)에 의해 구성되고, 화소시프트량이 일정한 서브프레임화상 시프트 패턴을 도시하는 도면이다.
도62는, 1주기가 6장의 서브프레임화상(2개의 서브세트)에 의해 구성되어 있는 서브프레임화상의 시프트 패턴을 도시하는 도면이다.
도63은, 화상시프트소자를 구성하는 회전판의 정면도이다.
도64는, 1주기가 12장의 서브프레임화상(4개의 서브세트)에 의해 구성되고, 화상시프트량이 일정한 서브프레임화상 시프트 패턴을 도시하는 도면이다.
도65는, 도54의 화상시프트소자를 더욱 개량한 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도66은, 도54의 화상시프트소자를 더욱 개량한 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도67은, 도54의 화상시프트소자를 더욱 개량한 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도68은, 도54의 화상시프트소자를 더욱 개량한 화상시프트소자에 있어서의 상태변화의 모양을 도시하는 도면이다.
도69는, 본 발명에 의한 투영형 화상표시장치의 다른 시스템 구성예를 도시하는 블록도이다.
도70은, 색분리 방향과 화면과의 관계를 도시하는 정면도이다.
도71은, 평행 니콜 배치의 편광판, 및 편광판 사이에 협지된 액정을 도시하는 도면이다.
도72는, 도71에 도시된 구성에 있어서의 전압투과율특성을 도시하는 그래프이다.
도73은, 상기 전압투과율특성이 액정온도에 의존하여 변화하는 것을 도시하는 그래프이다.
도74는, 상기 전압투과특성이 광의 파장에 의존하여 변화하는 것을 도시하는 그래프이다.
도75a는, 입사광의 편광방향과는 상이한 방향으로 화상을 시프트시키는 화상시프트의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도75b는, 그 측면도이다. 도75c는, 표시패널이나, 화상시프트소자를 구성하는 각 소자를 광축에 수직한 방향에서 본 도면이다.
도76은, 종래의 필드순차식 투영형 화상표시장치를 도시하는 도면이다.
본 발명에 의한 투영형 화상표시장치는, 광원, 각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널, 상기 광원으로부터의 광을 파장역에 따라 상기 복수의 화소영역 중 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단, 및 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의해 피투영면상에 화상을 형성하는 광학계를 구비한 투영형 화상표시장치이며, 상기 화상을 구성하는 각 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및 상기 화상표시패널에 의해 표시되는 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고, 상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 다른 파장역에 속하는 광에 의해 상기 피투영면상의 동일영역을 순차 조사한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향과 동일하다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향과 반대이고, 제n+1번째의 프레임화상의 최초의 서브프레임화상은, 제n번째의 프레임화상의 최후의 서브프레임화상에 대하여 시프트되지 않는다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이고, 각 서브프레임화상은 상기 피투영면상의 상이한 2개의 위치에 순차 표시된다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이고, 각 서브프레임화상은 상기 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시되고, 상기 서브프레임화상의 시프트의 주기가 프레임기간의 1.5배이다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 4개 이상이고, 각 서브프레임화상은 상기 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시되고, 각 프레임화상을 구성하는 4개 이상의 서브프레임화상 중 적어도 2개의 서브프레임화상은, 상기 피투영면상의 동일 위치에 표시된다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 피투영면상의 동일 위치에 표시되는 상기 적어도 2개의 서브프레임화상은 흑 표시의 서브프레임화상을 포함하고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 피투영면상의 동일 위치에 표시되는 상기 적어도 2개의 서브프레임화상은, 휘도가 감소된 서브프레임화상을 포함하고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 피투영면상에서 시프트되는 상기 서브프레임의 운동 패턴 패턴이 주기성을 갖고 있고, 상기 운동 패턴의 1주기가 약 2화소피치의 이동을 적어도 2회 포함하고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브프레임의 운동 패턴의 1주기는, 각각이 순차 표시되는 3장의 서브프레임의 이동에 의해 규정되는 6종류의 서브세트로부터 선택된 복수의 서브세트의 조합으로 구성되어 있고, 상기 6종류의 서브세트는, 이동방향에 관해 대칭관계에 있는 2개의 군의 어느 것에 속해 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브프레임의 운동 패턴의 1주기는, 상기 2개의 군의 각각으로부터 선택된 서브세트를 교대로 포함하고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브프레임의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 18장의 서브프레임의 이동으로 구성되어 있고, 상기 2개의 군의 각각으로부터 선택된 6개의 서브세트를 교대로 포함하고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브프레임의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 6장의 서브프레임의 이동으로 구성되어 있고, 상기 2개의 군의 각각으로부터 1개씩 선택된 2개의 서브세트를 포함하고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 피투영면상에서 시프트되는 상기 서브프레임화상의 운동 패턴이 주기성을 갖고 있고, 상기 운동 패턴은, 상기 서브프레임화상을 동일 직선상에 있어서의 4개 이상의 상이한 위치로 시프트시키는 것을 포함한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 2배 이상으로 되지 않는다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 12장의 서브프레임화상으로 구성되어 있고, 연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 2배 이상으로 되지 않는다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 6장의 서브프레임화상으로 구성되어 있고, 연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 2배 이상으로 되지 않는다.
상기 피투영면상에 있어서의 상기 서브프레임의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 정수배인 것이 바람직하다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서는, 상기 화상표시패널에 의하여 표시되는 상기 서브프레임화상이 다음의 서브프레임으로 절환될 때, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광이 상기 피투영면에 달하지 않도록 상기 광을 차단한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광제어수단은, 상기 광원으로부터의 광을, 파장대역에 따라, 동일면내에 포함되는 상이한 방향으로 향하게 하고, 상기 화상시프트소자는, 상기 면에 평행한 방향으로 상기 서브프레임화상을 시프트한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 화상시프트소자에 의한 상기 서브프레임화상의 시프트방향은, 상기 화상표시패널에 있어서의 표시화면의 단변 방향과 일치하고 있다.
본 발명에 의한 화상표시장치는, 각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널을 구비하고, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의해 화상을 형성하는 화상표시장치이며, 상기 화상을 구성하는 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및 상기 화상표시패널에 의해 표시된 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상의 광로를 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고, 상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에 의해 변조된 상이한 파장역에 속하는 광을, 상기 서브프레임의 시프트에 의하여 합성하고, 상기 회로는, 상기 프레임화상을 구성하는 제1 색에 관한 데이터를 저장하는 제1 기억영역, 상기 프레임화상을 구성하는 제2 색에 관한 데이터를 저장하는 제2 기억영역, 및 상기 프레임화상을 구성하는 제3 색에 관한 데이터를 저장하는 제3 기억영역을 구비하고, 상기 제1 기억영역, 제2 기억영역, 및 제3 기억영역의 각각으로부터 독출한 데이터를 미리 설정된 순서로 선택적으로 조합함으로써, 상기 복수의 서브프레임의 각각의 데이터를 생성한다.
본 발명에 의한 화상표시장치는, 각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널을 구비하고, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의해 화상을 형성하는 화상표시장치이며, 상기 화상을 구성하는 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및 상기 화상표시패널에 의해 표시된 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상의 광로를 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고, 상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에 의해 변조된 상이한 파장역에 속하는 광을, 상기 서브프레임의 시프트에 의해 합성하고, 상기 회로는, 상기 복수의 서브프레임화상의 데이터를 기억하는 복수의 기억영역을 구비하고 있고, 상기 복수의 기억영역에는, 상기 프레임화상을 구성하는 제1 색에 관한 데이터, 상기 프레임화상을 구성하는 제2 색에 관한 데이터, 및 상기 프레임화상을 구성하는 제3 색에 관한 데이터로 구성되는 데이터가 기억된다.
본 발명에 의한 화상표시장치는, 제1 파장역에 속하는 제1색용 화소영역, 제2 파장역에 속하는 제2색용 화소영역, 및 제3 파장역에 속하는 제3색용 화소영역이 주기적으로 배열된 광변조부를 갖는 화상표시패널을 구비한 화상표시장치이며, 상기 광변조부에 의해 변조된 광의 광로를 주기적으로 시프트시킬 수 있는 화상시프트소자를 더 구비하고, 상기 광로를 가로지르는 어떤 가상면상에 있어서의 제1 화소의 색은, 제1 기간에 상기 제1색용 화소영역에서 변조된 광, 제2 기간에 상기 제2색용 화소영역에서 변조된 광, 및 제3 기간에 상기 제3색용 화소영역에서 변조된 광에 의해 규정되고, 상기 가상면상에 있어서 상기 제1 화소에 인접하는 제2 화소의 색은, 상기 제1 기간에 상기 제2색용 화소영역에서 변조된 광, 상기 제2 기간에 상기 제3색용 화소영역에서 변조된 광, 및 상기 제3 기간에 상기 제1색용 화소영역에서 변조된 광에 의해 규정되고, 상기 가상면상에 있어서 상기 제2 화소에 인접하는 제3 화소의 색은, 상기 제1 기간에 상기 제3색용 화소영역에서 변조된 광, 상기 제2 기간에 상기 제1색용 화소영역에서 변조된 광, 및 상기 제3 기간에 상기 제2색용 화소영역에서 변조된 광에 의해 규정된다.
본 발명에 의한 회로장치는, 화상표시패널을 갖는 화상표시장치에 의해 표시되는 프레임화상을 구성하는 제1 색에 관한 데이터를 저장하는 제1 기억영역, 상기 프레임화상을 구성하는 제2 색에 관한 데이터를 저장하는 제2 기억영역, 및 상기 프레임화상을 구성하는 제3 색에 관한 데이터를 저장하는 제3 기억영역을 구비한 회로장치이며, 상기 제1 기억영역, 제2 기억영역, 및 제3 기억영역의 각각으로부터 독출한 데이터를 미리 설정된 순서로 조합함으로써, 시분할 표시되어야 할 복수의 서브프레임의 각각의 데이터를 생성한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서는, 상기 화상을 구성하는 어떤 화소에 대한 상기 제1 색에 관한 데이터, 상기 제2 색에 관한 데이터, 및 상기 제3 색에 관한 데이터를 상기 복수의 서브프레임화상의 각각에 할당한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서는, 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상을 어떤 면상에서 시프트시킴으로써, 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 상이한 파장역에 속하는 광에 의해 상기 면상의 동일영역을 순차 조사시킬 수 있다.
본 발명에 의한 회로장치는, 화상표시패널을 갖는 화상표시장치에 의해 표시되는 프레임화상을 구성하는 제1 색에 관한 데이터, 상기 프레임화상을 구성하는 제2 색에 관한 데이터, 및 상기 프레임화상을 구성하는 제3 색에 관한 데이터로 구성되는 복수의 서브프레임을 저장하는 복수의 기억영역을 구비한 회로장치이며, 상기 제1 색에 관한 데이터, 제2 색에 관한 데이터, 및 제3 색에 관한 데이터를 미리 설정된 순서로 상기 복수의 기억영역에 기입하고, 각 기억영역의 데이터를 순차 독출함으로써, 시분할 표시되어야 할 복수의 서브프레임화상의 각각의 데이터를 생성한다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 광로를 굴절에 의해 시프트시키는 굴절부재, 및 상기 광로에 대한 상기 굴절부재의 상대적 위치관계를 주기적으로 변화시키는 구동장치를 구비하고 있고, 상기 굴절부재는, 상기 광로의 시프트량이 상이한 복수의 영역으로 구성되어 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 굴절부재는, 굴절율 및 두께의 적어도 일방이 상이한 복수의 투명영역을 갖는 회전판으로 구성되고, 상기 광로를 경사져서 가로지르는 배치에 의해 회전 가능하게 지지되어 있고, 상기 구동장치는, 상기 회전판의 복수의 투명영역이 상기 광로를 순차 가로지르도록 상기 회전판을 회전시킨다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 굴절부재는, 굴절율 및 두께의 적어도 일방이 상이한 복수의 투명영역을 갖는 투명판으로 구성되고, 상기 광로를 경사져서 가로지르는 배치에 의해 이동 가능하게 지지되어 있고, 상기 구동장치는, 상기 투명판의 복수의 투명영역이 상기 광로를 순차 가로지르도록 상기 투명판을 이동시킨다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고, 상기 제1 소자 및 제2 소자를 적어도 2조 갖고, 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열되도록 배치되고, 상기 3개 이상의 위치 중 인접하는 위치로 상기 서브프레임화상을 시프트시킬 때, 광입사측에 배치된 제1 소자에 대한 전압인가상태의 선택이, 그 다음에 상기 서브프레임화상을 시프트시키는 방향에 따라 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고, 상기 제1 소자 및 제2 소자를 적어도 2조 갖고, 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열되도록 배치되고, 상기 3개 이상의 위치 중 중앙부의 위치로 상기 서브프레임화상을 시프트시킬 때, 광입사측에 배치된 제1 소자에 대한 전압인가의 상태를, 광출사측에 배치된 제1 소자에 대한 전압인가의 상태와 동일하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 광로상에 배치되는 제1 화상시프트 부분 및 제2 화상시프트 부분을 구비하고, 상기 제1 및 제2 화상시프트 부분은, 각각, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고, 상기 제1 화상시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량과, 상기 제2 화상시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량이 서로 상이하다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광로상에서 광이 먼저 입사하는 측에 위치하는 상기 화상시프트 부분에 의한 서브프레임화상의 시프트량은, 상기 광로상에서 광이 후에 입사하는 측에 위치하는 상기 화상시프트 부분에 의한 서브프레임화상의 시프트량의 2배이다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 복수의 소자를 구동하는 인가전압의 조합은, ON으로부터 OFF로의 천이와 OFF로부터 ON으로의 천이를 동시에 포함하지 않는다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 복수의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고, 상기 제1 소자는, 전압인가에 응답하여 광의 편광상태를 절환할 수 있는 액정소자를 포함하고, 상기 제2 소자는, 광의 편광상태에 따라 광축 위치를 시프트시키는 광복굴절소자를 포함하고 있고, 상기 광의 편광상태를 절환하기 위해 상기 액정소자에 인가하는 복수 레벨의 전압은, 모두 0이 아닌 값을 갖고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 액정소자는, 상기 복수 레벨의 전압에 포함되는 제1 전압이 인가되었을 때 제1 편광을 출사하고, 상기 복수 레벨의 전압에 포함되는 제2 전압이 인가되었을 때, 상기 제1 편광에 대하여 편광면이 실질적으로 90°회전된 제2 편광을 출사한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자의 온도에 따라 제어되는 옵셋치를 갖고 있다.
상기 제1 전압은, 상기 액정소자를 투과하는 가시광의 전압투과율특성에 기초하여 설정된 옵셋치를 갖고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자를 투과하는 녹색광의 전압투과율특성에 기초하여 설정된 옵셋치를 갖고 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자를 투과하는 적색광의 전압투과율특성, 녹색광의 전압투과율특성, 및 청색광의 전압투과율특성에 기초하여 최적화된 옵셋치를 갖고 있다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의하여 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 복수의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고, 상기 제1 소자는, 제1 편광변조소자와 제2 편광변조소자를 갖고, 또한 상기 제2 소자는, 제1 복굴절소자와 제2 복굴절소자를 갖고 있고, 상기 제1 편광변조소자는, 상기 제1 복굴절소자에 대한 정상광 또는 이상광을 출사하고, 상기 제2 편광변조소자는, 상기 제2 복굴절소자에 대한 정상광 또는 이상광을 출사하고, 상기 제1 복굴절소자는, 상기 광로를 포함하는 어떤 기준면에 대하여 θ°의 방향으로 상기 화상을 거리 a 만큼 시프트시키고, 상기 제2 복굴절소자는, 상기 기준면에 대하여 θ'°의 방향으로 상기 화상을 거리 b 만큼 시프트시키고, tanθ = a/b의 관계가 성립한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서는, θ' = θ+90°의 관계가 성립한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서는, θ' = θ의 관계가 성립한다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 θ는 45°이다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 편광광에 대하여 2 이상의 상이한 굴절율을 나타내는 액정층, 및 상기 액정층을 협지하는 2장의 기판을 갖고 있고, 상기 2장의 기판의 어느 일방의 기판의 액정측 표면에는, 미소프리즘 또는 회절격자가 형성되어 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서, 상기 미소프리즘 또는 회절격자는, 상기 2 이상의 굴절율 중 적어도 1개의 굴절율과 실질적으로 같은 굴절율을 가지는 재료로 형성되어 있다.
어떤 바람직한 실시예에 있어서는, 상기 액정층 및 상기 2장의 기판을 적어도 2조 갖고, 상기 조가 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열되고, 상기 3개 이상의 위치 중 인접하는 위치로 상기 서브프레임화상을 시프트시킬 때, 광출사측에 배치된 화상시프트소자에 대한 전압인가의 선택만으로 상기 서브프레임화상을 시프트시킨다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 광로상에 직렬적으로 배열된 적어도 2조의 화상시프트소자를 구비하고, 각 조의 화상시프트소자는, 각각, 2개의 변위소자를 포함하고, 각 변위소자는, 편광광에 대하여 2 이상의 상이한 굴절율을 나타내는 액정층, 및 상기 액정층을 협지하는 2장의 기판을 갖고, 상기 2장의 기판의 어느 일방의 기판의 액정측 표면에는, 미소프리즘 또는 회절격자가 형성되어 있고, 동일한 조내에 포함되는 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자의 굴절각은 서로 같고, 상기 광로상에서 광이 먼저 입사하는 측에 위치하는 조에 포함되는 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자에 의한 굴절각은, 상기 광로상에서 광이 후에 입사하는 측에 위치하는 조의 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자에 의한 굴절각의 2배이다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 광로상에 직렬적으로 배열된 적어도 2조의 화상시프트소자를 구비하고, 각 조의 화상시프트소자는, 각각, 2개의 변위소자를 포함하고, 각 변위소자는, 편광광에 대하여 2 이상의 상이한 굴절율을 나타내는 액정층, 및 상기 액정층을 협지하는 2장의 기판을 갖고, 상기 2장의 기판의 어느 일방의 기판의 액정측 표면에는, 미소프리즘 또는 회절격자가 형성되어 있고, 동일한 조내에 포함되는 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자의 굴절각은 서로 같고, 상기 광로상에서 광이 먼저 입사하는 측에 위치하는 조에 포함되는 기판의 거리는, 상기 광로상에서 광이 후에 입사하는 측에 위치하는 조의 기판의 거리의 2배이다.
본 발명에 의한 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 4개의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자이며, 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열된 제1 시프트소자 및 제2 시프트소자를 갖고, 상기 제1 시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량은, 상기 제1 시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량의 2배로 설정되어 있다.
본 발명에서는, 예컨대 칼라필터를 사용하지 않는 단판식의 투영형 화상표시장치에 있어서, 화상을 구성하는 각 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 화상표시패널에 의해 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시킨다. 그리고, 이들의 서브프레임화상을 피투영면상에서 순차 시프트시킴으로써, 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 상이한 파장역에 속하는 광(R, G, B 광)에 의해 피투영면상의 동일영역을 순차 조사하고, 그에 의해 고해상도의 풀 칼라표시를 실현한다.
본 발명의 경우, 피투영면상에서 1개의 화소에 상당하는 특정한 영역에 주목하면, 어떤 서브프레임의 표시기간(이하 「서브프레임기간」이라고 칭함)에 있어서, 그의 특정영역은 예컨대 적색의 광(R 광)에 의해 조사되지만, 다음의 서브프레임기간에 있어서는 녹색의 광(G 광)에 의해 조사되고, 또 다음의 서브프레임기간에 있어서는, 청색의 광(B 광)에 의해 조사된다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 피투영면상의 각 화소의 색이, R, G, 및 B 광의 시분할 조사에 의해 규정된다.
종래의 필드순차방식에 의한 투영형 칼라화상표시장치와 본 발명 사이에는, 이하에 설명하는 바와 같은 현저한 상위점이 있다.
종래의 필드순차방식의 경우는, R, G, 및 B 광에 의해 교대로 화상표시패널을 조사한다. 따라서, 어떤 1개의 서브필드기간에 있어서는, R, G, 및 B 광의 어느 1개의 광에 의해 화상표시패널의 전체 화소영역이 조사되게 된다. 그 결과, 피투영면상의 각 서브프레임화상은, R, G, 및 B 광 중의 1색으로 이루어지는 화소에 의해 구성되지만, R 화상용 서브프레임, G 화상용 서브프레임, 및 B 화상용 서브프레임이 인간의 시각의 시간분해능 이하의 짧은 시간 단위로 시분할 표시되기 때문에, 잔상에 의해 인간의 눈에는 칼라화상이 인식된다.
이에 대하여, 본 발명에서 사용되는 서브프레임화상의 각각은, 후에 상술하는 바와 같이, R, G, 및 B 광의 조합에 의해 구성된다. 즉, 어떤 1개의 서브프레임기간에 있어서, 피투영면은, 화상표시패널에 의해 변조된 R, G, 및 B 광에 의해 조사된다. 화상표시패널에 의해 변조된 R, G, 및 B 광은, 각각, 서브프레임 기간마다 피투영면의 상이한 위치를 조사하고, 시간적으로 합성되어, 풀 칼라의 프레임화상을 표시한다.
본 발명에서는, 이러한 R, G, 및 B 광의 시간적합성을 화상시프트소자에 의해 행한다. 이 화상시프트소자는, 화상표시패널과 피투영면 사이에 배치되고, 화상표시패널에 의해 변조된 광의 경로(광로)를 주기적·규칙적으로 변화시킨다.
본 발명의 적용범위는 투영형 화상표시장치에 한정되지 않고, 뷰어나 헤드·마운트·디스플레이 등의 직시형 화상표시장치에도 적절하게 적용되지만, 이하에 있어서는, 투영형의 화상표시장치를 예로 들어, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
우선, 도1을 참조하면서 실시예 1에 관계된 장치구성을 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예의 투영형 화상표시장치는, 광원(1), 액정표시패널(8), 광원(1)으로부터의 광을 파장역에 따라 액정표시패널(8)의 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단, 및 액정표시패널(8)에 의하여 변조된 광을 피투영면상에 투사하는 투영광학계를 구비하고 있다.
이 투영형 화상표시장치는, 또한 광원(1)으로부터 후방으로 나온 광(백색광)을 전방으로 반사하는 구면경(2), 광원(1) 및 구면경(2)으로부터의 광을 평행광속으로 하는 콘덴서렌즈(3), 및 이 광속을 파장역에 따라 복수의 광속으로 분리하는 다이크로익미러(4∼6)를 구비하고 있다. 다이크로익미러(4∼6)에 의해 반사된 광은, 파장역에 따라 상이한 각도로 마이크로렌즈 어레이(7)에 입사한다. 마이크로렌즈 어레이(7)는 액정표시패널(8)의 광원측 기판에 장치되어 있고, 상이한 각도로 마이크로렌즈(7)에 입사된 광은, 각각 상이한 위치의 대응하는 화소영역에 집속된다.
본 투영형 화상표시장치의 투영광학계는, 필드렌즈(9) 및 투영렌즈(11)로 구성되어 있고, 액정표시패널(8)을 투과한 광속(12)을 스크린(피투영면)(13)에 투사한다. 본 실시예에서는, 필드렌즈(9)와 투영렌즈(11) 사이에, 화상시프트소자(10)가 배치되어 있다. 도1에는, 화상시프트소자(10)에 의하여 피투영면에 평행한 방향으로 시프트된 광속(12a,12b)이 도시되어 있다. 광속의 시프트를 행하기 위해서는, 화상시프트소자(10)는 액정표시패널(8)과 스크린(13) 사이의 어느 위치에 삽입되어 있으면 좋고, 투영렌즈(11)와 스크린(13) 사이에 배치되어 있어도 좋다.
다음, 본 투영형 화상표시장치의 각 구성요소를 차례로 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 광원(1)으로서, 광출력 150 W, 아크길이 5 mm, 아크직경 2.2 mm의 메탈 할라이드 램프를 사용하고, 이 램프를 아크길이 방향이 도면의 지면과 평행하게 되도록 배치하고 있다. 광원(1)으로서는, 메탈 할라이드 램프 이외에, 할로겐 램프, 초고압수은 램프, 또는 크세논 램프 등을 사용하여도 좋다. 본 실시예에서 사용되는 광원(1)은, 삼원색에 대응하는 3개의 파장역의 광을 포함하는 백색광을 방사한다.
광원(1)의 배면(背面)에는 구면경(2)이 배치되고, 광원(1)의 전면(前面)에는 구경 80 mmφ, 초점거리 60 mm의 콘덴서렌즈(3)가 배치되어 있다. 구면경(2)은, 그 중심이 광원(1)의 발광부의 중심과 일치하도록 배치되어 있고, 콘덴서렌즈(3)는, 그 초점이 광원(1)의 중심과 일치하도록 배치되어 있다.
이러한 배치구성에 의해, 광원(1)으로부터 출사된 광은, 콘덴서렌즈(3)에 의해 평행화되어, 액정표시패널(8)을 조명하게 된다. 콘덴서렌즈(3)를 통과한 광의 평행도는, 예컨대 아크길이 방향(도1의 지면에 평행한 방향)으로 약 2.2°, 아크직경 방향으로 약 1°로 된다.
본 실시예에서 사용되는 액정표시패널(8)은, 광원측의 투명기판상에 마이크로렌즈 어레이(7)가 배치된 투과형 액정표시소자이다. 액정의 종류나 동작모드는 임의이지만, 고속 동작할 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 TN(트위스티드·네마틱) 모드에서 동작한다. 액정표시패널(8)에는, 광을 변조하기 위한 복수의 화소영역이 제공되어 있는데, 본원 명세서에 있어서의 「화소영역」이란, 화상표시패널에 있어서 공간적으로 분리된 개개의 광변조부를 의미한다. 액정표시패널(8)의 경우는, 개개의 화소영역에 대응하는 화소전극에 의해 액정층의 대응부분에 전압이 인가되어, 그 부분의 광학특성이 변화함으로써 광의 변조가 행하여진다.
이 액정표시패널(8)에서는, 예컨대 768(H) × 1024(V)의 주사선이 논인터레이스로 구동된다. 액정표시패널(8)의 화소영역은 투명기판상에 2차원적으로 배열되어 있고, 본 실시예의 경우, 화소영역의 피치는 수평방향을 따라 측정한 값도 수직방향을 따라 계측한 값도 26μm 이다. 그리고, 본 실시예의 경우, R용, G용, B용 화소영역은, 각각, 화면의 수평방향을 따라 스트라이프 형태로 배열되고, 각 마이크로렌즈가 3개의 화소영역(R용, G용, B용 화소영역)으로 이루어지는 세트에 할당되어 있다.
액정표시패널(8)을 조사하는 R, G, 및 B 광은, 도1에 도시된 바와 같이, 광원(1)으로부터 방사된 백색광을 다이크로익미러(4,5,6)에 의해 분리한 것이며, 액정표시패널(8)상의 마이크로렌즈 어레이(7)에 상이한 각도로 입사한다. R, G, 및 B 광의 입사각도를 적절하게 설정함으로써, 도2에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈 (7)에 의해 각 파장역에 대응하는 화소영역에 적절하게 분배될 수 있다. 본 실시예에서는, 마이크로렌즈(7)의 초점거리를 255μm로 하고, 각 광속이 이루는 각도가 5.8°가 되도록 설계하고 있다. 보다 상세하게는, R 광은 액정표시패널(8)에 대하여 수직으로 입사하고, B 광 및 G 광은, 각각, R 광에 대하여 5.8°의 각도로 입사한다.
다이크로익미러(4,5,6)는, 도3에 도시된 바와 같은 분광특성을 갖고 있고, 각각, 녹색(G), 적색(R), 및 청색(B)의 광을 선택적으로 반사한다. G 광의 파장역은 520∼580 nm, R 광의 파장역은 600∼650 nm, B 광의 파장역은 420∼480 nm이다.
본 실시예에서는, 3원색의 광을 대응하는 화소영역에 집속시키기 위해 다이크로익미러(4∼6) 및 마이크로렌즈 어레이(7)를 사용하고 있지만, 다른 광학적인 수단(예컨대, 광의 회절·분광 기능이 부여된 투과형 홀로그램)을 사용하여도 좋다.
전술한 바와 같이 액정표시패널(8)은 논인터레이스로 구동되기 때문에, 1초 사이에 60 프레임의 화상이 표시되고, 각 프레임에 할당되는 시간(프레임기간) T는 1/60초, 즉 T = 1/60(초) ≒ 16.6(밀리초)로 된다.
또, 인터레이스로 구동되는 경우는, 화면내의 주사선을 짝수라인과 홀수라인으로 분리하여, 교대로 표시해 가기 때문에, T = 1/30(초) ≒ 33.3(밀리초)로 된다. 또한, 각 프레임을 구성하는 짝수필드 및 홀수필드의 각각에 할당된 시간(1 필드기간)은, 1/60 ≒ 16.6(밀리초)로 된다.
본 실시예에서는, 화상을 구성하는 각 프레임화상의 정보(데이터)를 차례로 프레임메모리에 저장하고, 그 프레임메모리로부터 선택적으로 독출한 정보에 기초하여 복수의 서브프레임화상을 순차 형성한다. 이하, 서브프레임화상의 형성방법을 상세히 설명한다.
예컨대, 어떤 프레임의 화상(프레임화상)이 도4a에 도시된 바와 같은 화상이라고 한다. 이 프레임화상은 칼라표시 되어야 되는 것이며, 각 화소의 색은, 상기 프레임화상을 규정하는 데이터에 기초하여 결정된다. 또, 인터레이스 구동의 경우는, 어떤 필드의 화상이 본원 명세서에 있어서의 「프레임화상」과 마찬가지로 취급될 수 있다.
종래의 3판식 투영형 화상표시장치의 경우는, 상기 데이터로부터 각 화소에 관해서 R, G, 및 B 광용의 데이터를 분리하여, 도4b, 4c, 및 4d에 도시된 바와 같이, R 화상용 프레임, G 화상용 프레임, 및 B 화상용 프레임의 각 데이터를 생성한다. 그리고, R, G, 및 B 용의 3장의 화상표시패널을 사용하여, R 화상용 프레임, G 화상용 프레임, 및 B 화상용 프레임을 각각 동시에 표시하여, 피투영면상에서 중첩시킨다. 도5a는, 피투영면(13)상에 있어서의 어떤 특정한 화소에 관해서, R, G, 및 B 화상용 프레임이 중첩되어 있는 모양을 개략적으로 도시하고 있다.
이에 대하여, 종래의 단판식 투영형 화상표시장치의 경우는, 1장의 표시패널에 R, G, 및 B 용 화소영역이 별개의 위치에 제공되어 있다. 그리고, R, G, 및 B 용 데이터의 각각에 기초하여 R, G, 및 B 용 화소영역에서 광의 변조가 행하여져, 피투영면상에 칼라화상이 형성되게 된다. 이 경우는, 피투영면상에 있어서 인간의 시각에 의한 공간적 분해능보다 작은 영역내에 R, G, 및 B 광이 조사되기 때문에, R, G, 및 B 광은 서로 공간적으로 분리되어 있음에도 불구하고, 인간의 눈에는 1개의 화소가 구성된 것처럼 인식된다. 도5b는, 피투영면(13)상에 있어서의 어떤 특정한 화소에 관해서, R, G, 및 B 광의 조사의 모양을 개략적으로 도시하고 있다.
이상의 종래 방식과 달리, 본 실시예에서는, 1개의 화상표시패널(8)의 상이한 화소영역에서 변조된 R, G, 및 B 광이 피투영면(13)상의 동일영역에 순차 조사되어, 그 동일영역에 1개의 화소를 표시한다. 즉, 피투영면(13)상의 임의의 화소에 주목한 경우, 그 화소의 표시는 필드순차방식과 유사한 방식으로 실행된다. 단, 1개의 화소를 구성하는 R, G, 및 B 광은, 1개의 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 것인 점에서 종래의 필드순차방식과는 크게 상이하다. 도5c는, 피투영면(13)상에 있어서의 어떤 특정한 화소에 관해서, 시분할로 조사되는 R, G, 및 B 광이 1프레임기간에 걸쳐 합성되는 모양을 개략적으로 도시하고 있다. 도5c의 좌측부분에 도시되어 있는 화면은, 1장의 화상표시패널(8)에 있어서의 상이한 3개의 서브프레임화상에 대응하고 있다.
도5a∼도5c로부터 분명하듯이, 본 실시예에 의하면, 단지 1장의 표시패널을 사용하면서, 3판식과 마찬가지의 고해상도와 밝기로 풀 칼라의 표시를 실현할 수 있다.
다음, 도6을 참조하면서 서브프레임화상의 구성을 상세히 설명한다.
도6의 좌측부분에는, R, G, 및 B 용 프레임메모리에 저장된 R, G, 및 B 화상프레임의 데이터가 도시되어 있다. 도6의 우측부분에는, 표시서브프레임 1∼3이 도시되어 있다. 본 실시예에 의하면, 어떤 프레임의 최초의 3분의 1의 기간(제1 서브프레임기간)에 있어서, 피투영면상에는 표시서브프레임 1의 화상이 피투영면상에 표시된다. 그리고, 다음의 3분의 1의 기간(제2 서브프레임기간)에는, 표시서브프레임 2의 화상이 표시되고, 최후의 3분의 1의 기간(제3 서브프레임기간)에는, 표시 서브프레임 3의 화상이 표시된다. 본 실시예에서는, 이들 3개의 서브프레임화상이 도7에 도시된 바와 같이 시프트되어, 시간적으로 어긋나면서 합성되는 결과, 인간의 눈에는 도4a에 도시된 바와 같은 원래 화상이 인식되게 된다.
다음, 표시서브프레임 1을 예로 들어, 서브프레임화상의 데이터 구성을 상세히 설명한다.
우선, 표시서브프레임 1의 제1행 화소영역용 데이터는, 도6에 도시된 바와 같이, R 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제1행번째 화소(R1)에 관한 데이터로 형성된다. 표시서브프레임 1의 제2행 화소영역용 데이터는, G 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제2행번째 화소(G2)에 관한 데이터로 형성된다. 표시서브프레임 1의 제3행 화소영역용 데이터는, B 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제3행번째 화소(B3)에 관한 데이터로 형성된다. 표시서브프레임 1의 제4행 화소영역용 데이터는, R 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제4행번째 화소(R4)에 관한 데이터로 형성된다. 이하, 동일한 순서로 표시서브프레임 1의 데이터가 구성된다.
표시서브프레임 2, 3의 데이터도, 표시서브프레임 1의 경우와 마찬가지로 하여 구성된다. 예컨대 표시서브프레임 2의 경우, 제0행 화소영역용 데이터는, B 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제1행번째 화소(B1)에 관한 데이터로 형성되고, 표시서브프레임 2의 제1행 화소영역용 데이터는 R 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제2행번째 화소(R2)에 관한 데이터로 형성된다. 표시서브프레임 2의 제2행 화소영역용 데이터는 G 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제3행번째 화소(G3)에 관한 데이터로 형성되고, 표시서브프레임 2의 제3행 화소영역용 데이터는 B 용 프레임메모리에 기억되어 있는 제4행번째 화소(B4)에 관한 데이터로 형성된다.
이와 같이 하여 R, G, 및 B 용 프레임메모리의 각각으로부터 독출한 데이터를 미리 설정된 순서로 조합함으로써, 시분할 표시되는 서브프레임의 각각의 데이터가 생성된다. 그 결과, 서브프레임용 데이터의 각각은, R, G, 및 B의 모든 색에 관한 정보를 포함하고 있지만, R, G, 및 B의 각각에 관해서, 공간적으로는 전체의 3분의 1의 영역에 관한 정보를 갖고 있을 뿐이다. 보다 상세히 말하면, 표시서브프레임 1의 경우, R의 정보는, 도6으로부터 분명하듯이, 형성해야 할 프레임화상의 제1,4,7,10…행의 화소에 관한 것 만이다. 프레임화상의 다른 행에 있어서의 화소에 대한 R의 정보는 표시서브프레임 2, 3에 할당되어 있다.
본 실시예에서는, 화상표시패널의 각 화소영역에는 항상 동일한 색의 정보가 표시되게 되지만, 각 서브프레임 사이에서 화상을 시프트시켜 투영시킴으로써, 프레임화상을 합성할 수 있다. 또, 도6으로부터 알 수 있듯이, 화상표시패널의 화소영역의 전체 행수는, 1개의 서브프레임화상을 구성하는 화소의 전체 행수보다 2행 만큼 많다. 이 2행은 화상시프트의 마진으로서 기능한다.
다음, 도8 및 도9를 참조하면서, 시프트된 복수의 서브프레임화상이 1개의 프레임화상을 합성하는 모양을 설명한다.
우선, 도8을 참조한다. 도8a는, 스크린 등의 피투영면에 투영된 3장의 서브프레임화상의 일부를 도시하는 사시도이다. 도면중의 좌측으로부터 순서대로 표시서브프레임 1∼3, 및 합성된 프레임화상이 개략적으로 도시되어 있다. 도8b는, 화소표시패널의 대응화소영역을 도시하고 있고, 좌측으로부터 순서대로, 표시서브프레임 1∼3의 대응부분을 도시하고 있다. 표시서브프레임 1의 제3행∼제7행, 표시서브프레임 2의 제2행∼제6행, 및 표시서브프레임 3의 제1행∼제5행이 피투영면상에서 시간적으로는 어긋나면서도 공간적으로 중첩됨으로써 1장의 프레임화상이 구성된다.
화상표시패널상의 R, G, 및 B 용 화소영역의 위치는, 도8b에 도시된 바와 같이 고정되어 있지만, 화상표시패널과 피투영면 사이에 배치된 화상시프트소자의 동작에 의해 서브프레임화상의 광로가 시프트되어, 도8a에 도시된 바와 같은 서브프레임화상의 합성이 달성된다.
다음, 서브프레임화상의 시프트방법을 설명한다.
본 실시예에서는, 도9에 도시된 바와 같은 3개의 투명영역(A∼C)을 갖는 원반형 유리판(굴절부재)(20)으로 제작된 화상시프트소자를 채용한다. 이 원반형 유리판(20)은, 굴절율이 1.52인 BK7 유리로 형성되어 있고, 투명영역 A의 두께는 0.7 mm, 투명영역 B의 두께는 1.1 mm, 투명영역 C의 두께는 1.5 mm로 설정되어 있다. 이 유리판은, 원반의 중심을 축으로 하여 회전 가능한 상태로 지지되고, 유리판의 주면(主面)이 광축과의 사이에 70.2°의 각도를 형성하도록 배치된다. 도10은, 광축을 가로지르는 유리판의 단면을 부분적으로 개략적으로 도시하고 있다. 광축에 수직한 면과 유리판의 주면 사이의 각도를 θ0, 유리 두께를 d, 유리의 굴절율을 ng로 하면, 굴절에 의한 광축의 시프트량 △x는 하기 식으로 표현된다.
본 실시예에서는, 유리 두께 d가 투명영역 A∼C의 각각에서 상이한 값을 가지도록 설계되어 있고, 유리판(20)의 회전에 수반하여 광축의 시프트량 △x가 주기적으로 변화하게 된다.
화상표시패널에 의해 변조된 광속은, 도시되지 않은 구동장치(모터 등)에 의해 회전하는 유리판(20)의 투명영역 A∼C의 어느 것을 투과하여, 피투영면에 도달한다. 본 실시예의 경우, 투명영역 A를 투과한 광속의 광로에 대하여, 투명영역 B를 투과한 광속의 광로는 26.1μm 만큼 시프트된다. 또한 마찬가지로, 투명영역 B를 투과한 광속의 광로에 대하여, 투명영역 C를 투과한 광속의 광로는 26.1μm 만큼 시프트된다. 또, 여기서의 시프트량(= 26.1μm)은, 화상표시패널 상에서의 시프트량으로서 환산된 값이며, 화소영역의 수직 피치에 상당하도록 화상시프트소자를 설계하고 있다. 이 시프트량은, 각 투명영역 A∼C의 두께를 조절하면, 다른 임의의 값으로 변경할 수 있다. 예컨대, 각 투명영역 A∼C의 두께를 1.4배로 하면, 시프트량은 26.1 × 1.4μm로 된다.
본 실시예에서는, 광속의 시프트 △x가 생기는 방향(시프트방향)이 화상의 수직방향과 같지만, 광속의 시프트방향은 화상의 수평방향과 같은 경우이어도, 경사 방향이어도 좋다. 중요한 점은, 시프트량이 화소를 단위로 하는 크기를 갖고, 각 서브프레임화상의 화소가 피투영면상에 있어서 실질적으로 중첩되는 것에 있다. 바꿔 말하면, 피투영면상에서의 화상의 시프트량은, 피투영면상에서 시프트방향을 따라 측정한 화소피치의 약 정수배로 되면 좋다.
광속의 시프트방향을 화상의 예컨대 수평방향과 같게 하는 경우, 도10의 유리판을 광축 중심으로 90°회전시켜, 광속의 시프트가 화상의 수평방향을 따라 행하여지도록 하면 좋다.
도11은, 화상표시패널(8)에 있어서 광을 변조하는 부분(각 화소영역)에서의 전압인가에 대한 광투과율의 응답곡선을 도시하고 있다. 본 실시예에서는, 각 화소영역은 액정층을 전극에 협지한 구조를 갖고 있고, 액정의 응답속도는 유한하기 때문에, 전압인가를 개시한 순간에 광투과율이 최대치에 도달하는 것은 아니다. 즉, 광투과율이 최대레벨에 도달하여, 암상태로부터 명상태로의 변화가 완성되는 것은, 전압인가 개시로부터 지연되고 있다. 또한, 전압인가의 정지시점으로부터 광투과율이 최소치(제로)에 도달할 때까지의 사이에도 시간적인 지연이 생기고 있다.
본 실시예에서는, 도8b에 도시된 바와 같이 서브프레임 기간마다 상이한 서브프레임화상을 화상표시패널상에 표시할 필요가 있다. 만일, 서브프레임화상의 표시의 절환에 무시할 수 없는 시간을 필요로 하면, 각 서브프레임기간의 최초의 부분에서는 서브프레임화상의 밝기가 불충분해 지는 한편, 서브프레임기간(전압인가기간)이 종료된 후에도, 잠시동안은 당해 서브프레임화상이 불필요하게 표시된다. 그 때문에, 서브프레임화상이 시프트되어도, 화상표시패널의 응답속도의 지연에 기인하여 전의 서브프레임의 화상이 표시되어 있거나, 다음의 서브프레임의 화상에 겹쳐 조금 전의 서브프레임의 화상이 표시되기도 한다. 그와 같은 경우, 합성된 프레임화상에는 윤곽 등에 번짐이나 고스트(2중 찍힘)가 발생한다.
도12를 참조하면서, 상기 번짐이나 고스트가 발생하는 이유를 설명한다. 도12는, 제n번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 특정한 화소열, 및 제n+1번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 대응하는 화소열을 개략적으로 도시하고 있다. 각 화소열이 위 아래로 되어 있는 것은, 화상시프트소자에 의해 서브프레임화상의 광로가 상하로 시프트되어 있기 때문이다. 도12에 있어서는, 화상표시패널의 응답의 지연에 기인하여, 명상태로부터 암상태로 이행하는 시기가 지연된 화소가 도시되어 있다. 예컨대, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 최초의 서브프레임화상에 있어서, 명상태에 있는 「B」화소는, 다음의 서브프레임에서는 아래쪽으로 1화소분만큼 시프트되어 있지만, 아직, 완전히 암상태로 변화되어 있지 있다. 또 다음의 서브프레임에서는 더 아래쪽으로 1화소분만큼 시프트되고, 완전히 암상태로 변화되어 있지만, 이 서브프레임에서는, 그 위의 「G」화소가 약간 명상태를 유지하고 있다. 이러한 응답의 지연이 존재하면, 도12의 백표시의 화소(「W」화소)에 인접한 화소, 및 1화소 걸러 떨어진 화소에 색 얼룩이 생긴다.
이러한 화상표시패널의 응답 지연에 기인하는 색 번짐이나 고스트의 발생을 방지하기 위해서는, 화상표시패널에 있어서 서브프레임화상의 절환이 행하여질 때, 응답 지연이 생기고 있는 화소영역에서 변조된 광이 피투영면에 투영되지 않도록 하면 좋다. 이를 위해서는, 응답 지연이 발생되고 있는 기간만, 예컨대 액정 셔터나 미캐니컬 셔터 등의 차광장치를 사용하여 광로(광원으로부터 피투영면까지의 광로)의 일부를 일시적으로 차단하거나, 또는 광원을 일시적으로 소등 또는 감등하면 좋다.
화상표시패널의 응답이 지연되고 있는 기간뿐만 아니라, 화상표시패널의 표시타이밍과 화상시프트의 타이밍이 어긋나고 있는 기간에 있어서도, 마찬가지의 문제가 발생된다. 그 때문에, 이러한 타이밍의 어긋남이 발생되고 있는 기간, 또는 타이밍의 어긋남이 생길 가능성이 있는 기간은, 광로를 차단하면 좋다.
또, 상기와 같은 차광장치를 특별히 사용하는 대신에, 도9의 화상시프트소자를 개량하여 화상시프트소자 자신에 「차광기능」을 부여하여도 좋다. 예컨대, 도13에 도시된 바와 같이, 유리판(20) 중 화상표시패널의 응답 지연 기간이나 타이밍의 어긋남이 생기는 기간에 광속을 가로지르는 부분에 차광영역(21)을 배치하면, 도12의 색 번짐이나 고스트의 발생을 억제하여, 보다 고품위의 화상을 얻을 수 있다. 부채형 차광영역(21)의 중심각은, 화상표시패널의 응답 지연의 크기 등에 따라 결정된다. 차광영역(21)이 유리판(20)의 전체에서 차지하는 비율이 작을수록, 피투영면에서 표시되는 화상은 밝아진다.
화상표시패널의 응답이 시작되고 나서 종료하기까지의 기간에 대한, 화상시프트를 개시하고 나서 다음의 화상시프트를 개시하기까지의 기간의 시간축상에 있어서의 관계, 즉 화상시프트기간의 타이밍은, 예컨대 도11에 도시된 바와 같이 조절되는 것이 바람직하다. 즉, 화상표시패널의 각 화소영역이 충분한 밝기를 나타내고 있는 기간에 동기시켜, 화상의 시프트를 행하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 화상표시패널로서 TN(트위스티드 네마틱) 모드의 액정표시패널을 사용하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 밖의 여러 가지 모드의 액정표시패널을 사용하여도 좋다. 보다 고속으로 응답할 수 있는 표시패널을 채용하면, 화상시프트소자에 제공되는 차광영역의 면적비율을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 밝은 고품위화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의하면, 각 프레임기간에 3개의 서브프레임화상을 생성하고, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 3배의 해상도를 실현할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 화상표시패널로서 투과형의 표시패널을 사용하고 있지만, 도14에 도시된 바와 같은 반사형의 액정표시패널을 사용하여도 좋다. 도14에 도시된 반사형 액정표시패널은, 예컨대 일본 공개특허공보 제97-189809호에 개시되어 있다. 이러한 반사형의 화상표시패널을 사용하는 경우, 광원으로부터의 백색광을 다이크로익미러에 의해 분광할 필요가 없고, 표시패널상의 투과형 홀로그램이 백색광을 R, G, 및 B 광으로 회절·분광하여, 대응하는 화소영역의 반사전극(화소전극)에 집광시킨다. 화소전극에서 반사된 광은 편광성분의 변화량에 따라 홀로그램을 투과한다. 이러한 투과형 홀로그램은, R 용 홀로그래피·렌즈어레이층, G 용 홀로그래피·렌즈어레이층, 및 B 용 홀로그래피·렌즈어레이층을 적층함으로써 제작된다.
또, 반사형의 경우, 반사전극의 이면(裏面)측(아래쪽)에 트랜지스터영역을 제공할 수 있기 때문에, 서브프레임화상의 절환을 화면 일괄적으로 행하는 경우에 적합하다.
이와 같이 본 발명에서는, 화상표시패널의 각 화소영역에는 항상 동일한 색의 정보가 표시되지만, 선택된 서브프레임화상을 시프트시켜 투영시킴으로써, 각 화소영역이 서브프레임마다 상이한 위치(화소)의 정보를 표시할 수 있어, 그 결과로서 높은 해상도가 실현된다.
(실시예 2)
다음, 본 발명의 실시예 2를 설명한다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치도, 기본적으로 실시예 1과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 서브프레임화상의 시프트방법에 있다. 따라서, 이하에 있어서는, 이 상위점만을 설명한다.
실시예 1의 경우는, 도12에 도시된 바와 같이 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 시프트시키는 방향과 동일하지만, 본 실시예에서는, 도15에 도시된 바와 같이 제n+1번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 시프트시키는 방향과 반대이다. 즉, 제n번째 프레임에서는, 서브프레임화상을 아래 방향으로 시프트시키고, 제n+1번째 프레임에서는, 서브프레임화상을 위 방향으로 시프트시킨다. 그래도, 본 실시예에서는, 제n+1번째 프레임의 최초의 서브프레임화상과, 제n번째 프레임의 최후의 서브프레임화상이 피투영면의 동일 위치에 투영된다.
또한, 본 실시예에서는, 화상시프트의 1주기가 2프레임기간과 같게 되어 있지만, 그 2프레임기간내에 화상시프트는 4회밖에 생기고 있지 않다. 이 때문에, 화상표시패널의 응답 지연이나 화상시프트의 타이밍이 어긋남에 기인하여 생길 수 있는 화질열화를 감소시킬 수 있다. 또한, 인접 화소 이외에 얼룩지는 화소가 없게 되고, 얼룩지는 화소가 발생하는 서브필드도 실시예 1의 경우와 비교하여 3분의 2로 감소하고, 고스트가 발생하는 것도 없게 된다.
이와 같이, 프레임의 절환시에 서브프레임화상을 시프트시키지 않도록 하기 위해서는, 각 프레임내의 최후의 서브프레임과 다음 프레임에 있어서의 최초의 서브프레임에서, 화상시프트소자에 의한 광속으로의 작용을 동일조건으로 하거나, 화상시프트소자의 움직임을 정지시키면 좋다.
이러한 화상시프트를 행하기 위한 화상시프트소자의 일례를 도16에 도시한다. 이 화상시프트소자는, 투명영역 A∼F를 갖는 유리판(22)을 구비하고 있다. 투명영역 E 및 F는, 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성되고, 투명영역 A 및 D는 굴절율 1.57의 BaK4 유리로 형성되고, 투명영역 B 및 C는 굴절율 1.64의 SF2유리로 형성되어 있다. 각 투명영역의 두께는, 모두 2.0 mm 이다.
이러한 구성의 원반형 유리판(22)을 주면이 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 한다. 그리고, 각 투명영역이 광로를 가로지르는 타이밍을, 그에 대응하는 서브프레임으로 절환되는 타이밍과 동기시켜 유리판(22)을 회전시킨다. 이와 같이 함으로써, 투명영역 E 및 F에 대하여, 투명영역 A 및 D에서는 34.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 A 및 D 에 대하여 투명영역 B 및 C에서는 26.6μm 만큼 광로가 시프트된다.
투명영역 F가 예컨대 도15에 도시된 제n 프레임의 최초의 서브프레임에 대응하고 있는 것으로 한다. 이 경우, 투명영역 A는 제n 프레임의 다음의 서브프레임에 대응하고, 투명영역 B는, 제n 프레임의 최후의 서브프레임에 대응한다. 그리고, 투명영역 C는 제n+1 프레임의 최초의 서브프레임에 대응하고, 투명영역 D는 제n+1 프레임의 다음 서브프레임에 대응하고, 투명영역 E는 제n+1 프레임의 최후의 서브프레임에 대응한다.
투명영역 B와 투명영역 C는 동일한 굴절율 및 두께를 가지기 때문에, 광로의 시프트량도 동일하고, 도15에 도시된 바와 같이, 대응하는 2개의 서브프레임화상의 사이에서는 시프트가 생기지 않는다. 마찬가지의 일이 투명영역 E와 투명영역 F의 사이에 있어서도 생긴다.
여기서는 투명영역 B 및 C, 또는 투명영역 E 및 F에 관해서, 설명의 형편상, 각각을 2개의 영역으로 구분하고 있지만(도16에서는 파선으로 구분하고 있다), 실제로는, 각각을 1장의 연속된 부재로 구성할 수 있다. 따라서, 도16의 원반형 유리판(22)은 4개의 부채형 투명부재를 조합하여 제작될 수 있다.
본 실시예에 있어서도 화상표시패널의 응답 지연 등에 기인하여, 화상시프트와 서브프레임 절환 사이에 타이밍의 어긋남이 발생할 수 있다. 그 때문에, 도17에 도시된 바와 같이, 유리판(22)의 적절한 부분에 차광영역(21)을 제공하는 것이 바람직하다. 도17에서는, 화상시프트를 행해야 되는 2개의 영역의 경계(투명영역 A 및 D의 각각의 양측)에 차광영역(21)을 제공하면 좋다.
본 실시예에서도, 화상표시패널로서 TN 모드의 액정표시패널을 사용하고 있지만, 그 밖의 여러 가지 모드의 액정표시패널을 사용하여도 좋다. 보다 고속으로 응답할 수 있는 표시패널을 채용하면, 화상시프트소자에 제공되는 차광영역의 면적비율을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 밝고 고품위인 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에서는 화상표시패널로서 투과형의 표시패널을 사용하고 있지만, 예컨대 도14에 도시된 바와 같은 반사형의 액정표시패널을 사용하여도 좋다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의해서도, 칼라 필터 없는 화상표시패널을 사용하여 각 프레임기간에 3개의 서브프레임화상을 생성하고, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 3배의 해상도를 실현할 수 있다.
또한, 프레임 절환시에 서브프레임화상이 시프트되지 않기 때문에, 전술한 화상표시패널의 응답 지연 등에 기인하는 색 번짐이나 고스트를 크게 감소시킬 수 있다.
(실시예 3)
다음, 본 발명의 실시예 3을 설명한다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치도, 기본적으로는 실시예 1과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 서브프레임화상의 구성 및 시프트방법에 있다. 이하, 이 상위점을 설명한다.
본 실시예에서는, 도18에 도시된 바와 같이, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이고, 각 서브프레임화상은 피투영면상의 상이한 2개의 위치에 순차 표시된다. 그리고, 각 프레임에 있어서, 제1번째의 서브프레임화상에 있어서의 어떤 1개의 화소와, 그 근방에 투영되는 제2번째의 서브프레임화상에 있어서의 2개의 화소와의 합계 3개의 화소에 의해서, 피투영면상의 1개의 화소를 구성하도록 하고 있다. 피투영면상의 상기 1개의 화소에 인접하는 다른 1개의 화소에 관해서는, 이와는 반대로, 제1번째의 서브프레임화상에 있어서의 2개의 화소와, 제2번째의 서브프레임화상에 있어서의 1개 화소를 합성하고 있다. 이와 같이 함으로써, 피투영면중에 형성되는 화상의 해상도는 약간 저하되지만, 각 프레임을 2개의 서브프레임으로 구성할 수 있기 때문에, 화상표시패널을 고속으로 구동할 필요가 없게 되고, 응답 지연에 기인하는 색 번짐도 감소된다.
본 실시예에서는, 피투영면상의 2개의 상이한 위치에 서브프레임화상을 표시시키도록 구성된 화상시프트소자를 사용한다. 이 화상시프트소자는, 예컨대 굴절율 및 두께의 적어도 일방이 상이한 2종류의 투명영역을 갖는 유리판으로 구성된다.
본 실시예에서도, 화상표시패널로서 TN 모드의 액정표시패널을 사용하고 있지만, 그 밖의 여러 가지 모드의 액정표시패널을 사용하여도 좋다. 보다 고속으로 응답할 수 있는 표시패널을 채용하면, 화상시프트소자에 제공되는 차광영역의 면적비율을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 밝고 고품위인 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에서는 화상표시패널로서 투과형의 표시패널을 사용하고 있지만, 예컨대 도14에 도시된 바와 같은 반사형의 액정표시패널을 사용하여도 좋다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의하면, 칼라 필터 없는 화상표시패널을 사용하여 각 프레임기간에 2개의 서브프레임화상을 생성하고, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라 필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 보다 높은 해상도를 실현할 수 있다.
(실시예 4)
다음, 본 발명의 실시예 4를 설명한다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치도, 기본적으로 실시예 1과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은 서브프레임화상의 구성 및 시프트방법에 있다. 이하, 이 상위점을 설명한다.
본 실시예에서는, 도19에 도시된 바와 같이, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이고, 각 서브프레임화상은 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시된다. 각 프레임을 2개의 서브프레임으로 구성할 수 있기 때문에, 화상표시패널을 고속으로 구동할 필요가 없게 되고, 응답 지연에 기인하는 색 번짐도 감소된다.
본 실시예에 의하면, 도19에 도시된 바와 같이, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이지만, 각 서브프레임화상은 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시되기 때문에, 화상시프트의 주기는 프레임기간의 1.5배로 된다. 그 결과, 피투영면상의 각 화소에 있어서 R, G, 및 B의 화소정보가 중첩되기 때문에, 실시예 3의 경우보다 높은 해상도의 화상을 얻을 수 있다.
본 실시예에서는, 2개의 서브프레임화상이, 각각, 영상신호의 원화(原畵)프레임을 구성하는 서브프레임에 대응하고 있지만, 영상신호의 원화프레임을 구성하는 서브프레임과 각 표시서브프레임의 표시타이밍을 정확히 일치시킬 필요는 없다. 영상신호의 원화프레임을 구성하는 최후의 서브프레임의 표시가 종료되어 있지 않아도에, 다음의 서브프레임의 표시타이밍이 되면, 남은 원화프레임의 영상신호를 파기하여, 새로운 원화프레임을 구성하는 최초의 서브프레임을 표시해 가면 좋다. 통상의 영상에서는, 프레임 사이 또는 서브프레임 사이에서, 화상정보에 큰 변화는 생기지 않기 때문에, 표시하는 프레임의 주파수와 원화프레임의 주파수 사이에 차이가 존재하여도 위화감 없이 표시를 행하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 표시품질을 크게 손상시키지 않고, 장치 구성을 간소화할 수 있다.
또, 실시예 3과 달리, 본 실시예의 화상시프트소자는 피투영면상의 3개의 상이한 위치에 서브프레임화상을 표시하기 때문에, 실시예 1에서 사용된 화상시프트소자를 그대로 사용하고, 그 회전속도를 3분의 2로 감소시키면 좋다.
본 실시예에서도, 화상표시패널로서 TN 모드의 액정표시패널을 사용하고 있지만, 그 밖의 여러 가지 모드의 액정표시패널을 사용하여도 좋다. 보다 고속으로 응답할 수 있는 표시패널을 채용하면, 화상시프트소자에 제공되는 차광영역의 면적비율을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 밝고 고품위인 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에서는 화상표시패널로서 투과형의 표시패널을 사용하고 있지만, 예컨대 도14에 도시된 바와 같은 반사형의 액정표시패널을 사용하여도 좋다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의하면, 칼라 필터를 사용하지 않는 화상표시패널을 사용하여 각 프레임기간에 2개의 서브프레임화상을 생성하고, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라 필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 보다 높은 해상도를 실현할 수 있다.
(실시예 5)
다음, 본 발명의 실시예 5를 설명한다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치도, 기본적으로는 실시예 1과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 서브프레임화상의 구성 및 시프트방법에 있다. 이하, 이 상위점을 설명한다.
본 실시예에서는, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 4개이고, 각 서브프레임화상은 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시되고, 각 프레임화상을 구성하는 4개의 서브프레임화상 중 2개의 서브프레임화상은, 피투영면상의 동일 위치에 표시된다. 즉, 본 실시예의 서브프레임은, 실시예 1과 마찬가지로 생성된 서브프레임의 데이터 중, 각 프레임내에서의 2번째의 서브프레임을 마지막에 또 한번 표시하여, 합계 4개의 서브프레임으로 각 프레임화상을 구성하고 있다.
이하, 도20을 참조하면서, 이 점을 보다 상세히 설명한다.
본 실시예에 있어서의 화상시프트는 대개 1화소피치로 행하고, 각 프레임내에서의 제2번째 및 제4번째의 서브프레임화상을 기준으로 하여 제1번째 및 제3번째의 서브프레임화상을 각각 위 방향 및 아래 방향으로 시프트시키고 있다. 즉, 각 프레임이 4개의 서브프레임으로 구성되어, 4회의 화상시프트에 의해 1주기의 시프트를 행하고 있다.
본 실시예에서는, 프레임 단위를 주기로 하여 화상의 왕복운동을 행하기 때문에, 항상 1화소 단위로 3개의 상이한 위치에 화상을 시프트시키는 것이 가능해진다. 그리고, 프레임내에 있어서도, 또한 프레임 사이에서도, 1화소단위로 항상 화상의 시프트를 행하는 것이 가능하기 때문에, 도20에 도시된 바와 같이 고스트의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 도21에 도시된 바와 같이 제4번째의 표시서브프레임을 흑 표시라고 하면, 각 프레임내에서의 각 색의 표시 회수가 같아지기 때문에, 화소 사이의 색 밸런스가 좋아진다.
각 프레임을 5개 이상의 서브프레임화상으로 구성하도록 하여도 좋다. 그 경우는, 각 색의 표시 회수가 각 프레임내에서 동일하게 되도록, 흑 표시를 행하는 복수의 서브프레임화상을 각 프레임내에 분산시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 흑 표시로 되는 서브프레임화상을 각 프레임내에 삽입하는 대신, 피투영면상의 동일 위치에 표시되는 2개의 서브프레임화상이, 휘도가 감소된 서브프레임화상으로 구성되도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 각 프레임에 있어서의 제2번째 및 제4번째의 서브프레임화상의 합계 광량이 제1번째 또는 제3번째의 서브프레임화상의 광량과 같게 되도록, 표시화상신호를 보정하도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 각 화소 사이의 색 밸런스가 좋아지고, 또한 항상 화소가 표시되게 되기 대문에, 플릭커감도 감소된다. 이러한 표시화상신호의 보정량은, 전체 화소, 각 프레임에 있어서, 언제나 동일한 보정이기 때문에, 간단한 회로구성으로 실현할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 화상시프트소자는, 도22에 도시된 바와 같이, 4개의 투명영역을 갖는 유리판(23)으로 구성된다. 투명영역 A는 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성되고, 투명영역 B 및 D는 굴절율 1.57의 BaK4 유리로 형성되고, 투명영역 C는 굴절율 1.64의 SF2 유리로 형성되어 있다. 투명영역 A∼D의 두께는, 모두 2.0 mm 이다. 유리판(23)은, 그 주면이 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 하여 광로를 가로지르고, 투명영역 A∼D의 각각이 서브프레임화상에 대응하도록 회전한다. 그리고, 투명영역 B 및 D에 대하여, 투명영역 A에서는 광속이 위쪽으로 34.0μm 만큼 시프트되고, 투명영역 C에서는 광속이 26.6μm 만큼 시프트된다.
본 실시예에서도, 화상표시패널로서 TN 모드의 액정표시패널을 사용하고 있지만, 그 밖의 여러 가지 모드의 액정표시패널을 사용하여도 좋다. 보다 고속으로 응답할 수 있는 표시패널을 채용하면, 화상시프트소자에 제공되는 차광영역의 면적 비율을 작게 할 수 있기 때문에, 보다 밝고 고품위인 화상을 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에서는 화상표시패널로서 투과형의 표시패널을 사용하고 있지만, 예컨대 도14에 도시된 바와 같은 반사형의 액정표시패널을 사용하여도 좋다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의하면, 칼라 필터 없는 화상표시패널을 사용하여 각 프레임기간에 4개의 서브프레임화상을 생성하고, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라 필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 3배의 해상도를 실현할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 투영형 화상표시장치에서는, 각 프레임화상을 복수의 서브프레임화상으로 시분할하고, 그들의 서브프레임화상을 시프트시키면서 중첩시킴으로써, 본래의 프레임화상을 합성하고 있다. 서브프레임화상을 시프트시키는 타이밍은, 화상표시패널에 의해 서브프레임화상을 절환하는 타이밍에 동기시켜 행하는 것이 바람직하다.
서브프레임화상을 절환하는 방식에는, 크게 나누어 2 종류가 있다. 제1 방식은 「선주사(라인주사) 방식」으로, 이 방식에 의하면, 화상표시패널에 있어서 행렬 형태로 배열된 복수의 화소영역을 1행 또는 수 행마다 구동하여, 화면의 상부로부터 하부로 향하여 수직으로 새로운 서브프레임화상을 표시해간다. 화면을 몇 개로 블록으로 나누어 행마다 주사하는 방법도 「선주사 방식」에 포함시키는 것으로 한다. 이에 대하여, 제2 방식은 「면(일괄)기입 방식」으로, 이 방식에 의하면, 화상표시패널에 있어서 행렬 형태로 배열된 복수의 화소영역의 모두를 일괄적으로 구동하여, 화면 전체에 있어서 동시에 새로운 서브프레임화상을 표시한다.
본 발명은 주사방식의 종류에는 한정되지 않는다. 이하에 있어서는, 우선 「선주사방식」의 실시예를 설명한다.
(실시예 6)
도23a∼도23g는, 화상표시패널에 있어서 서브프레임화상의 절환이 선주사에 의해 행하여지는 모양을 도시하고 있다. 도23a는, 표시패널의 제1행번째에 있어서의 화소영역만이 새로운 서브프레임화상(예컨대 제2 서브프레임화상)의 표시로 절환된 상태를 도시하고 있다. 이 시점에서는, 제2행번째 이후에 있어서의 화소영역은 오래된 서브프레임화상(예컨대 제1 서브프레임화상)의 표시를 계속하고 있다. 도23b∼도23g에서는, 1행씩 주사선이 화면 아래쪽으로 이동하고, 그에 수반하여 새로운 서브프레임화상의 표시 에어리어가 확대되어 가고 있다. 도23g에서는, 제1∼7행번째의 화소영역에서 새로운 서브프레임화상이 표시되고 있다.
이와 같이, 통상의 주사선에 의해 구동하는 화상표시패널에서는, 서브프레임화상의 절환에 의해, 새로운 서브프레임화상과 오래된 서브프레임화상의 경계선이 1수평(1H)기간마다 이동해 간다. 이 경우, 도11의 전압인가의 개시시각은 주사선(행)마다 일정간격으로 어긋나고 있다.
따라서, 주사선으로 구동하는 화상표시패널을 사용하는 경우는, 각 화소에 관해서, 새로운 서브프레임화상의 표시를 개시하는 타이밍과, 화상시프트소자에 의한 광로 시프트를 개시하는 타이밍을 동기시키는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 새로운 서브프레임화상의 표시영역이 증가하는 속도(주사선 이동속도)와 화상시프트소자에 의한 시프트영역이 증가하는 속도가 일치하고 있는 것이 바람직하다.
이하, 이러한 동작에 적합한 화상시프트소자의 여러 가지의 태양을 설명한다.
본 실시예의 화상시프트소자는, 도24에 도시된 바와 같이, 6개의 투명영역을 갖는 유리판(24)으로 구성되어 있다. 투명영역 A 및 D는 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성되고, 투명영역 B 및 E는 굴절율 1.57의 BaK4 유리로 형성되고, 투명영역 C 및 F는 굴절율 1.64의 SF2 유리로 형성되어 있다. 모두 두께를 2.0 mm로 통일시켰다.
이 화상시프트소자를 유리판(24)의 주면이 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 삽입함으로써, 투명영역 A 및 D에 대하여 투명영역 B 및 E에서는 34.0μm, 투명영역 C 및 F에서는 26.6μm만큼 화상이 시프트되었다. 각 투명영역이 각각 표시서브프레임에 대응한다. 본 화상시프트소자에서는, 유리판(24)의 두께를 일정하게 하고 있기 때문에, 고속이어도 조용하게 안정되어 회전한다.
또, 전술한 실시예에 관해서 설명한 화상표시패널의 응답 지연 등에 기인하는 색의 번짐을 억제하기 위해서는, 도25에 도시된 바와 같이, 각 투명영역의 사이에 차광영역(21)을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 도9의 유리판(20)과 마찬가지로, 유리재료로서 염가인 BK7 유리만을 사용하여도 좋다. 그 경우, 각 투명영역의 두께를 비교적 자유롭게 선택할 수 있기 때문에, 보다 정밀도가 높은 화상시프트소자를 염가로 얻을 수 있다.
상기 화상시프트소자의 개량예로서, 투명영역 A 및 D를 유리판(24)의 절흠부(切欠部)로 구성하고, 나머지의 투명영역에는 굴절율이 1.52인 BK7 유리를 사용하여도 좋다. 이 경우, 투명영역 B 및 E의 두께를 0.7 mm, 투명영역 C 및 F의 두께를 1.4 mm로 설정하고, 화상시프트소자를 유리판(24)의 주면이 광축에 대하여 83.8°의 각도를 이루도록 삽입하면, 투명영역 A, D에 대하여 투명영역 B, E에서는 26.0μm, 투명영역 B, E에 대하여 투명영역 C, F에서도 26.0 μm의 화상시프트를 실현할 수 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 화상시프트소자를 경량화할 수 있다. 또한, 투명영역 A 및 D에 대응하는 서브프레임화상은, 유리를 투과하지 않기 때문에, 선명화된다고 하는 효과도 도모된다.
다른 화상시프트소자로서, 6개의 투명영역을 갖는 유리판(24)의 구성을 이하와 같이 하여도 좋다. 즉, 투명영역 A 및 D는 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성하고, 그 두께를 2.0 mm으로 한다. 투명영역 B 및 E는 굴절율 1.52의 BK7 유리로 형성하고, 그 두께를 2.09 mm으로 한다. 투명영역 C 및 F는 굴절율 1.64의 SF2 유리로 형성하고, 그 두께를 2.0 mm으로 한다. 이 경우, 이 유리판을 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 삽입하면, 투명영역 A 및 D에 대하여 투명영역 B 및 E에서는 25.9μm, 투명영역 B 및 E에 대하여 투명영역 C 및 F에서는 26.8μm의 화상시프트를 실현할 수 있다. 이와 같이, 비교적 양산(量産)을 하기 쉬운 유리판을 선택하고, 그 두께를 조정함으로써, 투명영역간의 두께의 차를 비교적 작게 하면서, 정밀도가 보다 높은 화상시프트소자를 염가로 제조하는 것이 가능하게 된다.
또, 상기 화상시프트소자의 주요부는, 모두 유리재료로 형성된 투명판으로 구성되어 있지만, 본 발명에 있어서의 화상시프트소자는 이에 한정되지 않는다. 광로의 굴절을 야기하는 투명재료이면, 플라스틱 등의 수지이어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 광축에 대하여 경사지는 투명판을 사용하여 서브프레임화상의 광로를 시프트시키기 위해서는, 굴절율 및 두께의 적어도 일방이 상이한 복수의 투명영역을 갖는 투명판을 제작하면 좋다. 투명판의 두께는, 표면연마나 에칭 등의 기술에 의해 용이하게 조정할 수 있다.
투명판의 주면을 광축에 대하여 45∼85°의 각도로 경사지게 하는 경우, 굴절율 1.45∼1.7 정도의 범위에서 적절한 값을 선택하여, 필요한 화상시프트량을 실현하는 것이 가능하다. 이러한 굴절율을 가지는 투명판은, 일반적인 유리재료로 형성될 수 있기 때문에, 염가로 화상시프트소자를 제조할 수 있다.
투명판의 주면을 광축에 대하여 66∼88°의 각도로 경사지게 하는 경우, 투명판의 두께를 0.5∼2.0 mm 정도의 범위에서 적절한 값을 선택하여, 필요한 화상시프트량을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 투명판의 주면을 광축에 대하여 61∼80°의 각도로 경사지게 하는 경우는, 투명판의 두께를 0.5∼2.0 mm 정도의 범위, 굴절율을 1.45∼1.7 정도의 범위에서 적절한 값을 선택하여, 필요한 화상시프트량을 실현하는 것이 가능하다.
(실시예 7)
화면의 수직방향으로 선주사를 행하는 경우, 제n번째의 서브프레임화상과 제n+1번째의 서브프레임화상의 경계부(화상절환의 경계)는, 도26에 도시된 바와 같이, 수평한 선분에 의해서 나타내며, 이 선분이 위쪽으로부터 아래쪽으로 이동한다.
상술한 바와 같은 회전판을 사용하여 화상시프트를 실행하는 경우, 동일하게 도26에 도시된 바와 같이, 유리판(24)에 있어서 인접하는 투명영역의 경계선(화상시프트영역의 경계)은 1점을 중심으로 하여 회전하기 때문에, 이 경계선과 서브프레임화상의 절환부가 평행하게 되지 않고, 어긋나는 경우가 있다. 이러한 어긋남이 생기면, 시프트되야 되는 서브프레임화상의 일부가 정확하게 시프트되지 않고, 또한 시프트되어서는 안 되는 오래된 서브프레임화상의 일부가 시프트되게 된다.
이러한 폐해를 배제하기 위해서는, 실시예 1에 관해서 설명한 바와 같이, 여러 가지 방법을 사용하여 상기 타이밍의 어긋남이 발생하는 기간만 화상표시패널로부터 나온 광이 피투영면에 투사되지 않도록 하여도 좋다.
본 실시예에서는, 상기 폐해를 배제하기 위해, 차광부분을 제공하는 대신에, 도27에 도시된 바와 같은 3개의 투명영역을 갖는 유리판(25)으로 화상시프트소자를 구성하고 있고, 이 유리판(25)을 구동장치에 의해 상하방향으로 왕복 이동시켜, 그에 의하여 화상의 시프트를 실현한다.
본 실시예에 있어서, 유리판(25)의 투명영역 A는 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성되고, 투명영역 B는 굴절율 1.57의 BaK4 유리로 형성되고, 투명영역 C는 굴절율 1.64의 SF2로 형성되어 있고, 각 투명영역의 두께는 모두 2.0 mm로 설정되어 있다. 이러한 유리판(24)을 주면이 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 하여 광로에 삽입하면, 투명영역 A에 대하여 투명영역 B에서는 34.0μm, 투명영역 B에 대하여 투명영역 C에서는 26.6μm의 화상시프트가 행하여진다.
본 실시예에 의하면, 유리판(25)에 있어서 인접하는 투명영역의 경계위치(화상시프트영역의 경계)와, 화상 절환의 경계를 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 새로운 서브프레임화상의 정보를 표시한 화소가 모두 적절한 타이밍으로 시프트되기 때문에, 보다 색 번짐이 적은 화상을 얻을 수 있다.
또, 본 실시예의 화상시프트소자를 사용하는 경우이더라도, 화상표시패널에 따라서는, 응답 지연에 기인하는 색 번짐 등의 문제는 생길 수 있다. 그와 같은 경우는, 도27에 도시된 각 투명영역 A∼C의 경계부에 차광영역(도시 안됨)을 제공하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의하면, 화상표시패널의 주사선과 복수의 투명영역의 경계선을 거의 평행하게 유지하면서, 화상의 절환과 동기시켜 화상시프트를 행하고 있다. 이러한 화상시프트를 실현하기 위해서, 본 실시예에서는, 도27에 도시된 바와 같은 유리판(25)을 왕복시켰지만, 각 투명영역의 경계선이 화상표시패널의 주사선과 평행한 관계를 유지할 수 있으면, 다른 수단을 사용하여도 좋다. 예컨대, 도27에 도시된 투명영역 A∼C를 개개의 유리판(26)으로 형성하고, 그들의 유리판(27)을 도28에 도시된 구동장치에 의해 동작시켜도 좋다. 이러한 동작에 의해서도, 복수의 투명영역의 경계선을 화상표시패널의 주사선과 거의 평행한 관계를 유지시키면서, 선주사와 동기하여 이동시킬 수 있다. 또한, 투명영역 A∼C에 상당하는 투명판을 동일한 광로상에 배치하여, 순차 광로상에 오도록 비키어 놓으면서 회전시키는 것에 의해서도 마찬가지의 효과를 도모할 수 있다.
(실시예 8)
다음, 도29∼도31을 참조하면서, 화상시프트소자의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예의 화상시프트소자는, 피투영면상에서의 시프트량이 상이하도록 설계된 복수의 미소프리즘 또는 회절격자 등으로 구성되어 있고, 이 화상시프트소자를 광로상에 출입시킴으로써, 화상시프트를 행한다.
우선, 도29를 참조한다.
본 실시예에서는, 굴절율 n1의 유리로 형성된 미소프리즘판의 프리즘면이 굴절율 n2의 수지재료에 의해 덮어져 있다. 이 미소프리즘판의 비프리즘면(평활면)에 대하여 수직으로 입사한 광이 각도 θ1로 광로 변경할 때, 피투영면상에서 1화소분만큼 화상이 시프트되는 것으로 한다. 또한, 화상표시패널(8)상의 화소영역의 피치를 P, 화상표시패널(8)의 화소영역면과 프리즘면(굴절면)과의 거리를 Z로 한다. 본 실시예에서는, θ1 = tan-1(P/Z)로 되도록 미소프리즘판의 구조를 설계한다.
본 실시예에서는, 미소프리즘 판의 재료로서 FK5 유리를 사용하고, 프리즘면의 표면에 UV 경화수지로서 록타이트사의 록타이트 363을 사용하여, 프리즘면측의 레벨링을 행하고 있다.
화소영역의 피치 P를 26μm, 거리 Z를 5 mm, 미소프리즘의 경사각을 θ2(= 미소프리즘의 경사면으로의 광선의 입사각), 미소프리즘에 의한 굴절 후의 광선의 출사각을 θ3으로 하면, 상기 식으로부터 θ1이 0.3°가 된다.
여기서, 유리의 굴절율이 n1, 수지의 굴절율이 n2이기 때문에, θ2와 θ3의 관계는 스넬의 법칙(n1·sinθ3 = n2·sinθ2)에 따르고, 또한 θ2 = θ 3+θ1의 관계가 있다. 이 때문에, FK5 유리의 굴절율이 1.487, 록타이트 363의 굴절율이 1.520인 것을 고려하면, 미소프리즘의 경사각 θ2를 13.7°로 하면, 피치 P에 상당한 시프트량을 얻을 수 있다.
또, 상기 식을 만족하도록 여러 가지의 파라미터를 선택하면, 본 실시예의 재료 및 수치에 한정되지 않는다. 또한, 수지로 프리즘면을 레벨링하는 것은 불가결의 일이 아니며, 생략하여도 좋다.
도29에 도시된 프리즘판이나 회절격자를 화상시프트소자로서 사용하는 경우, 화상표시패널(8)과 화상시프트소자 사이의 거리가 일정한 거리 Z에 의해 규정되며, 상술한 광학설계가 완료된 후, 이 거리를 임의의 크기로 변화시키는 것은 할 수 없다.
이러한 제약이 없이, 광로상의 임의의 위치에 삽입할 수 있는 화상시프트소자를 얻기 위해서는, 예컨대 도30에 도시된 바와 같이, 전술한 미소프리즘판 또는 회절격자를 서로 대향시키면 좋다. 한 쌍의 미소프리즘판의 사이, 또는 한 쌍의 회절격자의 사이를 이들의 재료와는 상이한 굴절율 n2를 갖는 수지재료 등으로 충전(充塡)하면 좋다. 2개의 미소프리즘판을 예컨대 SF2 유리로 형성하고, 이들 2개의 미소프리즘을 예컨대 록타이트사의 UV 경화수지 록타이트 363을 사용하여 접합시킬 수 있다. 미소프리즘판 사이의 거리 Z를 예컨대 1 mm로 한다. 이 경우, SF2 유리의 굴절율이 1.64, 록타이트 363의 굴절율이 1.52이기 때문에, 미소프리즘의 경사각 θ를 19.6°로 하면, 광로의 시프트량 △D가 26μm 정도가 된다.
피투영면상의 상이한 3점 사이에서 서브프레임화상을 표시하기 위해서는, 도29나 도30에 도시된 소자를 예컨대 도31에 도시된 바와 같이 조합한 소자(27)를 제작하면 좋다. 이 소자(27)는, 영역 A 및 영역 B가 각각 상이한 시프트량 △D를 갖도록 설계되어 있다. 이러한 소자(27)를, 어떤 서브프레임기간에서는 광로에 삽입하지 않고, 다른 서브프레임기간에서는 광로에 삽입하도록 주기적으로 동작시키면, 적절한 화상시프트를 실행할 수 있다.
상기 도29 및 도30의 예에서는, 도면의 지면내 방향으로 광속의 시프트가 생기지만, 시프트영역의 경계선의 이동방향과 광속의 시프트방향은 독립적으로 고려될 수 있기 때문에, 광속의 이동방향은, 도시되어 있는 예에 한정되지 않는다.
또, 화상시프트소자를 투과하는 광속은, 투과하는 투명영역에 의해 서로 상이한 광로를 지나서 피투영면에 조사된다. 이 때문에, 화상표시패널과 피투영면 사이의 광로 길이가 서브프레임마다 변동하고, 각 투명영역의 전부에 대응하는 화상에 관해서 초점을 맞추는 것이 가능하지 않게 되어, 화질이 열화된다. 이러한 화질의 열화를 방지하기 위해, 화상시프트소자의 투명판에 기인하는 광로 길이의 차를 보상하는 투명판을 광로에 삽입하고, 화상시프트소자의 투명판과 동기시키면서 동작(회전 또는 이동)시키는 것이 바람직하다. 그와 같이 하면, 각 서브프레임에서 균질한 화질을 얻을 수 있다.
(실시예 9)
서브프레임화상의 절환이 화상표시패널의 전체 화면내에서 거의 동시에 행해지는 경우, 서브프레임화상의 시프트도 화면 전체에서 동시에 행하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 서브프레임화상의 절환과 화상시프트 사이에 타이밍의 어긋남이 생기기 어렵게 되어, 화질의 열화가 방지되기 때문이다.
이러한 화상시프트는, 수직 블랭킹 기간내에 행하는 것이 바람직하다. 단, 화상표시패널의 응답의 지연을 고려하여, 서브프레임화상의 절환 개시시점보다 지연된 타이밍으로 화상시프트를 실행하도록 하여도 좋다.
이하, 화면일괄기입방식의 경우에 적합하게 채용되는 화상시프트소자의 구성을 설명한다.
우선, 도32 및 도33을 참조한다. 도시되어 있는 화상시프트소자는, 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자(액정소자) (g1), 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자(수정판)(g2)를 갖고 있다. 본 명세서에 있어서, 「편광방향」의 어구는, 광의 전장 벡터의 진동방향을 의미한다. 편광방향은, 광의 전파방향 k에 수직한다. 또한, 전장 벡터와 광의 전파방향 k의 양쪽을 포함하는 평면을 「진동면」 또는 「편광면」이라고 칭하는 것으로 한다.
도시되어 있는 예에서는, 화상표시패널을 나간 광이 수직방향으로 편광되어있는 것으로 한다(편광방향 = 화면수직방향). 액정소자(g1)의 액정층에 전압을 인가하고 있지 않은 경우에는, 도32에 도시된 바와 같이, 화상표시패널을 나간 광의 편광면은, 광이 액정소자(g1)를 투과하는 과정에서 회전하지 않는다. 이에 대하여, 액정소자(g1)의 액정층에 적절한 레벨전압을 인가하고 있는 경우는, 도33에 도시된 바와 같이, 화상표시패널을 나간 광의 편광면은 액정층에 의해 90°만큼 회전시켜진다. 또, 여기서는, 회전각도가 90°인 경우를 예시하고 있지만, 액정층의 설계에 따라서는, 회전각도를 임의로 설정하는 것이 가능하다.
수정판(g2)은, 단축결정(정결정(正結晶))이고, 복굴절성을 갖기 때문에, 방향에 따라 상이한 굴절율을 나타낸다. 수정판(g2)은, 그 광입사면이 입사광의 광축(전파방향 k에 평행)과 수직으로 되도록 배치되어 있다. 수정판(g2)의 광학축은, 도32 및 도33에 있어서, 수직한 면내에 포함되어 있지만, 수정판(g2)의 광입사면으로부터는 경사져 있다. 이 때문에, 도32에 도시된 바와 같이, 편광방향이 수직한 광이 수정판(g2)에 입사되면, 광은 수정판내에서 광학축의 경사에 따라, 광학축을 포함하는 면내에서 굴절하고, 광은 수직방향으로 시프트된다. 이 경우, 수정판(g2)의 광학축과 입사광의 광축의 양방을 포함하는 평면(이하, 「주단면」이라고 칭한다.)이 입사광의 편광면과 평행한 관계에 있다. 이와 같이 편광면이 주단면에 평행한 입사광은, 수정판(g2)에 있어서 「이상광」이다.
한편, 도33에 도시된 바와 같이, 편광면이 수평횡방향인 광이 수정판(g2)에 입사되면, 편광면이 수정판(g2)의 광학축(또는 주단면)과 직교하기 때문에, 광은 굴절되지 않고, 광속의 시프트도 생기지 않는다. 이 경우, 수정판(g2)에 입사되는 광은, 수정판(g2)에 있어서 「정상광」이다.
이와 같이, 액정소자(g1)에 전압을 인가하는지 아닌지에 따라, 수정판(g2)에 입사되는 광의 편광방향을 제어하여, 광속의 시프트를 조절할 수 있다.
여기서, 이제, 수정판(g2)의 두께를 t로 하고, 수정판(g2)의 이상광 및 정상광의 굴절율을 각각, ne1 및 no1로 한다. 또한, 광학축이 주단면내에 있어서 입사면으로부터 45°경사져 있는 경우, 광속의 시프트량 △D는 이하의 식으로 표현된다.
이 식으로부터, 광속의 시프트량 △D와 수정판(g2)의 두께(t)는 비례하는 것을 알 수 있다. 수정판(g2)의 두께(t)를 조절함으로써, 서브프레임화상의 시프트량을 임의의 값으로 설정할 수 있다.
본 실시예의 화상시프트소자에서는, 액정층을 한 쌍의 투명전극에 의해 끼워 넣고, 그에 의해 적절한 전압을 액정층의 전체에 일괄적으로 인가할 수 있도록 하고 있다. 이 때문에, 이 화상시프트소자를 사용하면, 화면일괄기입모드에서도, 적절한 화상시프트를 실현할 수 있다.
또, 액정소자에 제공되는 전극구조를 개량하면, 액정층 중 선택된 영역에만 전압을 인가할 수 있다. 이러한 전극을 갖는 액정소자를 사용하면, 전술한 선주사 방식에 의해 구동되는 경우에도 적용 가능한 화상시프트소자를 구성할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 액정소자에 소정의 전압을 인가했을 때, 입사광의 편광방향을 90°회전시키고, 전압을 인가하지 않을 때, 편광방향을 회전시키지 않는 예를 설명하였지만, 이들을 반대의 관계로 하여도 좋다.
(실시예 10)
다음, 도34 및 도35를 참조한다. 도시되어 있는 소자는, 액정층(i5)과, 이 액정층(i5)을 협지하는 2장의 투명기판을 갖고 있고, 일방의 투명기판의 액정측 표면에 미소프리즘어레이가 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 본 실시예의 화상시프트소자는, 투명전극(i1) 및 배향막(i2)으로 표면이 덮여진 미소프리즘어레이(i3)가 형성된 투명기판과, 투명전극(i1) 및 배향막(i2)으로 표면이 덮여진 투명기판에 의하여 네마틱 액정층(i5)을 협지한 액정소자이다. 액정층(i5)은 호모지니어스 배향시켜져 있으며, 2개의 투명전극(i1) 사이에 전압이 인가되면, 도34에 도시된 바와 같이 기판과 수직한 방향으로 배향되지만, 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 도35에 도시된 바와 같이 호모지니어스한 배향상태에 있다. 전압을 인가하지 않은 경우에 있어서의 액정층(i5)의 굴절율을 ne2, 전압을 인가하고 있는 경우에 있어서의 액정층(i5)의 굴절율을 no2로 한다. 본 실시예에서는, 굴절율이 no2에 가까운 재료로 미소프리즘어레이(i3)를 형성한다.
전압을 인가하고 있지 않을 때, 액정층과 미소프리즘어레이(i3) 사이에 굴절율차가 생기기 때문에, 미소프리즘어레이(i3)에 입사된 광속은 스넬의 법칙에 따라 굴절한다. 이에 대하여, 전압을 인가하고 있을 때는, 인가전압의 크기에 따라서 액정층과 미소프리즘어레이(i3) 사이의 굴절율차가 감소한다. 굴절율차의 감소에 따라, 미소프리즘어레이(i3)에 입사된 광속의 굴절각도도 감소한다.
미소프리즘의 정각(頂角)을 θ4로 하고, 미소프리즘어레이(i3)의 굴절율을 n2로 하면, 액정층(i5)에 전압을 인가하고 있지 않을 때의 광속의 굴절각 δ는 이하의 식으로 표현된다.
또, 굴절각을 크게 하기 위해서는, 굴절율 이방성이 큰 액정층을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 소자를 2개 조합하여 도36에 도시된 바와 같이 배치하면, 본 실시예의 화상시프트소자가 형성된다. 이 화상시프트소자에 의한 화상의 시프트량 △D는, 2개의 미소프리즘어레이 사이의 거리를 L로 하면, 이하의 식으로 표현된다.
본 실시예에서는, 유리판의 두께를 0.5 mm, 미소프리즘어레이 간격을 1.0mm, 미소프리즘의 정각(頂角) θ4를 10°로 한 후, Merck사 제의 제품번호 BL-009의 액정재료를 사용하고 있다. 이 경우, 굴절율 ne2는 1.82, 굴절율 nO2는 1.53이고, 시프트량 △D의 범위는 0∼50.7 μm로 된다. 즉, 본 실시예의 화상시프트소자에 의하면, 2화소분 정도의 시프트가 가능하게 된다.
상기 미소프리즘어레이(i3)에 대신하여, 소정의 격자간격을 가지는 회절격자를 투명기판상에 제공하여도 좋다. 입사광의 파장에 따라 적절한 격자간격을 선택하면, 소망의 회절각으로 광을 회절시킬 수 있다.
또, 화면일괄기입방식의 경우에서도, 화상표시패널의 응답지연이 생기면, 전술한 색의 번짐이나 고스트의 문제가 발생한다. 따라서, 액정 셔터나 미캐니컬 셔터 등의 차광장치를 광로상에 배치하여, 화상표시패널에 있어서의 응답의 지연이 생기고 있는 사이는, 화상표시패널로부터 나오는 광을 차단시키는 것이 바람직하다.
또, 본 실시예의 화상시프트소자에 대해서도, 그 전극을 복수의 부분으로 분할하고, 분할된 복수의 부분을 순차 구동하는 회로를 제공하면, 서브프레임화상의 절환을 화면에서 순차 행하는 타입의 화상표시패널과 조합하는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 화상의 절환이 주사선에 의해 행해지는 경우뿐만 아니라, 복수행 또는 복수열의 화소로 이루어지는 블록단위로 화상의 절환이 행하여지는 경우에도 적용 가능하다.
(실시예 11)
다음, 도37을 참조하면서, 본 발명에 의한 투영형 화상표시장치의 시스템의 구성예를 설명한다.
본 시스템은, 도37에 도시된 바와 같이, 주로, 영상신호 처리회로(100), 조명광학계(광원 등)(102), 화상표시패널(액정표시소자)(104), 화상시프트소자(106), 화상시프트소자 제어회로(108), 및 투영렌즈(110)로 구성되어 있다.
조명광학계(102), 화상표시패널(104), 화상시프트소자(106), 및 투영렌즈 (110)에 관해서는 이미 설명하였기 때문에, 이하에 있어서는, 영상신호 처리회로 (100) 및 화상시프트소자 제어회로(108)를 중심으로 하여 각 구성요소의 관계를 설명한다.
본 실시예에서의 영상신호 처리회로(100)는, 입력신호 선택회로(120), 영상복조(映像復調)회로(122), Y/C 분리회로(124), 스케일링회로(126), 프레임레이트 변환회로(128), 프레임메모리회로(130), 시스템제어회로(132), 및 색신호선택회로 (134)로 구성되어 있다.
입력신호 선택회로(120)는, 복수의 종류의 영상신호를 수취할 수 있어, 그 영상신호의 종류에 따른 처리를 행한다. 영상신호에는, R, G, B로 분리된 신호(RGB 신호), 휘도신호 Y와 색차신호 B-Y 및 R-Y로 분리된 신호(Y/C 신호), 색반송파를 색차신호로 변조한 색신호 C와 휘도신호 Y를 주파수 다중화한 복합영상신호(컴포지트신호) 등이 있다.
Y/C 신호는, 입력신호 선택회로(120)를 지나서 영상복조회로(122)에 의해 복조된다. 또한, 컴포지트신호는, 입력신호 선택회로(120)를 지나서 Y/C 분리회로 (124)에 의해 휘도신호 Y와 색신호로 분리되고 나서 영상복조회로(122)로 전송되어, 복조된다. 영상복조회로(122)로부터는, 영상신호로부터 복조된 RGB 신호가 출력된다.
입력신호 선택회로(120)에 입력된 RGB 신호, 및 영상복조회로(122)로부터 출력된 RGB 신호는, 스케일링회로(126)로 전송된다. 스케일링회로(126)는, 여러 가지의 입력신호의 화소수를 화상표시패널(104)의 화소수로 변환한다. 프레임레이트 변환회로(128)는, 입력된 영상신호의 프레임레이트를 본 시스템의 동작에 적합한 프레임레이트로 변환한다.
프레임메모리회로(130)는, R 신호, G 신호, 및 B 신호의 각각을 저장하는 3개의 프레임메모리로 구성되어 있다. 각 프레임메모리로부터 순차 독출된 데이터는, 색신호선택회로(134)에 의해 적절한 순서로 선택되어, 화상표시패널(104)의 구동회로부에 송출된다. 화상표시패널(104)은, 색신호선택회로(134)로부터 출력된 데이터에 기초하여 서브프레임화상을 표시한다.
시스템제어회로(132)는, 입력신호 선택회로(120), 프레임메모리(130), 색신호선택회로(134), 및 화상시프트소자 제어회로(108)의 동작을 제어한다.
화상시프트소자 제어회로(108)는, 시스템제어회로(132)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 서브프레임화상의 표시와 동기하도록 화상시프트소자(106)의 동작을 제어한다.
다음, 도38 및 도39를 참조하면서 RGB 신호의 프레임메모리로부터의 데이터 독출의 순서를 설명한다.
프레임메모리로의 신호기입의 레이트(주파수 fin)는 입력신호에 의존하고 있지만, 프레임메모리로부터의 신호 독출의 레이트(주파수 fout)는, 본 시스템의 클록주파수에 의해 규정되어 있다. 주파수 fin은, 예컨대 60 헤르츠(Hz)이고, 주파수 fout는 예컨대 180 Hz 이다.
시스템제어회로(132)로부터 출력되는 제어신호에 응답하여, R 용 프레임메모리(130a)로부터는 R 신호가, G 용 프레임메모리(130b)로부터는 G 신호가, B 용 프레임메모리(130c)로부터는 B 신호가 독출된다. 이들의 신호의 독출 레이트는, 상술과 같이 fout이고, 각 프레임기간에 각 프레임메모리(130a∼130c)로부터의 독출동작이 반복하여 3회 실행된다.
다음에 도39를 참조한다. 도시되어 있는 타이밍챠트는, 도6에 도시된 3종류의 서브프레임화상을 형성하는 경우에 대응하고 있다. 도39의 최상부에 기재되어 있는 숫자는, 원화프레임의 주사선 번호이다.
화상표시패널에 제1 서브프레임화상을 표시할 때, 각 프레임메모리 (130a∼130c)의 주사선 번호 1에 대응하는 어드레스에 저장되어 있는 데이터가 동시에 독출된다. 이 타이밍에서 스타트신호가 출력되기 때문에, 화상표시패널(104)의 선주사가 개시된다. 각 프레임메모리(130a∼130c)로부터 독출된 데이터(R, G, 및 B 신호)는 도38에 도시된 색신호선택회로(134)로 전송되지만, 색신호선택회로 (134)에 의해 R 신호만이 선택되어, 화상표시패널(104)로 송출된다. 색신호선택회로(134)는, R, G, 및 B 선택신호에 따라서 동작하는 R, G, 및 B 스위칭소자를 갖고 있고, 논리 High의 선택신호를 수취한 스위칭소자만이 입력신호를 출력부에 전달한다. 도39의 예에서는, R 신호만이 선택되어, 화상표시패널(104)의 제1행번째 화소영역(R 용 화소영역)에 주어지게 된다.
1수평주사기간(1H 기간)의 경과 후, R 선택신호가 논리 Low로 변화됨과 동시에 G 선택신호만이 논리 High로 변화된다. 이 때문에, 각 프레임메모리 (130a∼130c)에 있어서 원화프레임의 주사선 번호 2에 대응하는 어드레스에 저장되어 있던 데이터 중, G 용 프레임메모리로부터 독출된 G 신호만이 색신호선택회로 (134)를 지나서 화상표시패널(104)로 전송된다. 이 G 신호에 기초하여, 화상표시패널(104)의 제2행번째 화소영역(G 용 화소영역)의 표시가 실행된다.
이하 마찬가지의 순서에 의해, 제1 서브프레임화상을 위한 데이터가 순차 생성되어, 도6의 우측상에 기재되어 있는 바와 같은 서브프레임화상이 화상표시패널에 표시되게 된다.
제2 서브프레임화상을 표시하는 경우는, 도39에 도시된 바와 같이, 스타트펄스 신호 및 선택신호의 인가 타이밍을 1H 기간만큼 지연시킨다. 즉, 우선, 원화프레임의 주사선 번호 2에 대응하는 데이터 중, R 용 프레임메모리에 저장되어 있던 R 신호가 색신호선택회로(134)에 의해 선택된다. 그리고, 이 R 신호에 기초하여 화상표시패널(104)에 있어서의 제1행번째 화상영역(R 용 화소영역)의 표시가 행하여진다. 이후, 마찬가지의 동작이 반복되어, 도6에 기재되어 있는 바와 같은 제2 서브프레임화상이 화상표시패널(104)에 표시되게 된다.
제3 서브프레임화상을 표시하는 경우는, 스타트펄스신호 및 선택신호의 인가타이밍을 또 1H 기간만큼 지연시킨다. 그 결과, 도6에 기재되어 있는 바와 같은 제3 서브프레임화상을 표시할 수 있다.
이상과 같이 스타트신호의 인가타이밍을 서브프레임마다 비키어 놓는 대신에, 프레임메모리의 독출개시 어드레스를 주사선 번호 1∼3에 대응하는 복수의 어드레스 사이에서 순회시켜도 좋다.
또한, 이 예에서는, R, G, 및 B 용 화소영역의 각각을 주사선과 평행하게 되도록 배열한 경우에 관해서 설명하고 있지만, 본 발명은 이러한 시스템에 한정되지 않는다. 상기 1H 기간을 도트클록의 주기로 바꿔 놓으면, R, G, 및 B 용 화소영역의 각각을 주사선과 직교하도록 배열한 RGB 종(縱)스트라이프형 화상표시패널을 사용한 경우의 시스템동작에 대응한다.
도38의 회로는, 서브프레임화상의 데이터를 저장하기 위해 특별한 프레임메모리를 구비하고 있지 않지만, 그와 같은 프레임메모리를 제공하여 서브프레임화상을 일시적으로 기억하도록 하여도 좋다.
(실시예 12)
이하, 2장의 화상표시패널을 구비한 투영형 화상표시장치의 실시예를 설명한다. 본 실시예의 투영형 화상표시장치는, 도40에 도시된 바와 같이, 광원(1), 액정표시패널(18), 광원(1)으로부터의 광을 파장역에 따라 액정표시패널(18)의 복수의 화소영역 중의 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단, 및 액정표시패널(18)에 의해 변조된 광을 피투영면상에 투사하는 투영광학계를 구비하고 있다. 또한, 본 실시예의 장치는, 또 1장의 액정표시패널(28)을 구비하고 있고, 광원(1)으로부터 나온 백색광 중 특정 파장역의 광이 액정표시패널(28)에 조사된다.
본 장치는, 다이크로익미러(14∼16)를 구비하고 있고, 다이크로익미러(14)에 의해 선택적으로 반사된 파장역의 광은, 미러(40)에 의해 반사된 후, 액정표시패널(28)에 조사된다. 한편, 다이크로익미러(15∼16)에 의해 반사된 광은, 파장역에 따라 상이한 각도로 액정표시패널(18)의 마이크로렌즈 어레이(17)에 입사된다. 상이한 각도로 마이크로렌즈(17)에 입사된 광은, 각각 상이한 위치의 대응하는 화소영역에 집속된다.
제1 액정표시패널(18)에 의해 변조된 광은, 필드렌즈(9a), 화상시프트소자 (10), 편광빔 스프리터(또는 다이크로익 프리즘)(42), 및 투영렌즈(11)를 투과한 후, 스크린(13)상에 투사된다. 이에 대하여, 제2 액정표시패널(28)에 의해 변조된 광은, 필드렌즈(9b), 편광빔 스프리터(42), 및 투영렌즈(11)를 투과한 후, 스크린 (13)상에 투사된다.
본 실시예에서는, 다른 실시예에 관해서 설명한 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 제1 화상표시패널(18)에 의해 변조된 광을 화상시프트소자(10)에 의해 시프트시킨다. 제1 화상표시패널(18)에서는, 예컨대 R 및 B 색으로 구성된 2개의 서브프레임화상이 표시되고, 서브프레임화상 사이의 시프트량은 시프트방향을 따라 측정한 화소피치와 거의 같게 설정된다. 각 서브프레임화상의 데이터는, 도4b 및 도4d에 도시된 R 화상프레임 및 B 화상프레임의 데이터(R 및 B 신호)를 조합함으로써 제작된다.
이에 대하여, 제2 화상표시패널(28)은, 예컨대 G 색만으로 구성된 화상을 표시한다. 이 화상은, 도4c에 도시된 바와 같은 패턴을 가지며, 프레임화상의 모든 화소에 대한 G 색의 데이터를 반영하고 있다.
제2 화상표시패널(28)에서는, 서브프레임으로 분할하여 화상을 표시할 필요가 없기 때문에, 피투영면을 조명하는 R, G, 및 B 색 광의 밸런스를 적절한 것으로 하기 위해서는, 예컨대 제1 화상표시패널(18)과 제2 화상표시패널(28) 사이에서 휘도를 보상하거나, 또는 표시기간을 보상하는 것 등이 필요하게 된다. 예컨대, 제2 화상표시패널(28)로부터 출사되어 스크린상에 투영되는 화상의 표시기간은, 1프레임기간의 약 2분의 1로 한정되어 있어도 좋고, 그 대신에 휘도가 감소되어 있어도 좋다.
본 실시예에 의하면, 제1 화상표시패널(18)에 있어서 R, G, 및 B 색 중 2색만을 표시한다. 나머지의 색에 관해서는 제2 화상표시패널(28)에서 표시한다. 제1 화상표시패널(18)에서는, 각 마이크로렌즈가 입사광을 2색으로 분리하여 대응하는 화소영역에 집광시킨다. 따라서, 마이크로렌즈(17)의 피치 및 초점거리는, 단판식 마이크로렌즈(7)의 피치 및 초점거리에 비해 3분의 2로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 서브프레임화상을 시프트시켜 복수의 서브프레임화상을 시간적으로 중첩시킴으로써, 프레임화상을 얻는다. 관찰의 시선이 실질적으로 고정되어 있는 경우, 도41a에 도시된 바와 같이, RGB의 화소의 중첩이 적합하고 확실하게 달성된다. 그러나, 도41b에 도시된 바와 같이 관찰자의 시선이 서브프레임화상의 시프트에 따라 이동하면, 관찰자의 망막상에서는, 마치 서브프레임화상이 충분히 시프트되어 있지 않은 것처럼 시간적으로 중첩되게 된다. 시선이동의 속도가 서브프레임화상의 시프트속도에 근접하면, 도41c에 도시된 바와 같이, 관찰자에 있어서는, 서브프레임화상의 시프트속도가 저하되어 있는 것처럼 보인다. 시선이동의 속도와 서브프레임화상의 시프트속도가 거의 같게 되면, 서브프레임화상이 시프트되어 있지 않은 것처럼 보인다. 그 결과, 화상표시패널상의 화소배열이 관찰되는 것처럼 되어, 화상표시패널을 구성하는 화소배열의 정도로 해상도가 저하되게 된다.
이러한 현상은, 시선이동방향 및 속도가 서브프레임화상의 시프트방향 및 시프트속도와 거의 일치함으로써 일어난다. 이 때문에, 서브프레임화상의 시프트의 패턴을 연구함으로써, 이 현상의 영향을 감소시키는 것이 가능하게 된다. 그 감소의 효과는, 서브프레임화상의 시프트방향(예컨대 y 방향)에 따른 1열의 화소를, 시간축(t축)을 따라 나란한 2차원 화소배열의 패턴의 공간주파수특성(주파수 스펙트럼)을 조사함으로써 평가할 수 있다. 이 2차원적인 화소배열은, y축 방향으로 위 아래로 되어있는 서브프레임의 시프트패턴을, 종축이 y축이고 횡축이 시간축(t축)인 공간(y-t 공간)에 있어서 표현한 것이다. 피투영면상에서 y축 방향으로 시프트되는 서브프레임화상의 운동 패턴을 해석하기 위해, y-t 공간의 화소배열에 대하여 2차원 푸리에 변환을 행하여, y축 방향의 공간주파수 및 t축 방향의 공간주파수에 관한 스펙트럼을 평가하는 것이 효과적이다. y-t 공간의 화소배열은, 화소가 격자점상에 규칙적으로 나란한 패턴을 갖고 있기 때문에, 그 주파수 스펙트럼은 푸리에 공간(fy-ft 공간)에 있어서 실질적으로 국재점(局在点)으로서 표현된다.
일례로서, 도15에 도시되어 있는 y-t 공간에 있어서의 화소배열을 푸리에 변환하여 얻어진 스펙트럼을 도42a에 도시한다. 도42a에 있어서 ○ 표시로 나타낸 각 국재점은, y-t 공간에 있어서의 화소배열의 공간주파수에 대응한다.
도15에 도시된 바와 같은 비교적 단조로운 패턴으로 서브프레임화상을 시프트시키는 경우, 특정방향으로 특정속도로 시선이 이동했을 때, 갑자기, 전술한 현상이 생긴다. 이를 피하기 위해서는, 서브프레임화상의 시프트 패턴을 복잡하게 하여, 공간주파수를 다수의 성분으로 분산시킬 필요가 있다. 구체적으로 말하면, y-t 공간내에 있어서, 예컨대 적색(R)의 화소가 비스듬하게 우로 올라가 일직선으로 연장되는 배열보다, R의 화소가 우로 올라가 나란한 부분과 우로 내려가 나란한 부분으로 배열된 부분이 교대로 포함되는 배열 쪽이, 화소배열의 공간주파수가 분산되기 때문에, 바람직하다. y-t 공간에 있어서의 화소배열의 공간주파수가 분산되면, 푸리에 공간내에 있어서의 스펙트럼의 국재점도 분산되게 된다.
따라서, 푸리에 공간(fy-ft 공간)에 있어서의 국재점이, 보다 분산되도록 y-t 공간에 있어서의 화소배열의 패턴을 결정하면, 상기 현상이 특정한 시선이동속도에서 발생한다고 하는 폐해를 억제하기 쉬워진다.
또한, 푸리에 공간에 있어서의 국재점이 fy축에 대하여 대칭적으로 되도록 y-t 공간에 있어서의 화소배열의 패턴을 결정하면, 상기 현상이 특정한 시선이동방향에서 발생한다고 하는 폐해를 억제하기 쉬워진다.
또한, 푸리에 공간에 있어서의 국재점이 가능한 한 fy<ft의 영역내에 위치하도록 y-t 공간에 있어서의 화소배열의 패턴을 결정하면, 비교적 느린 시선이동속도에서는 상기 현상이 발생하기 어렵게 된다.
본 발명에서는, RGB의 3개의 화소가 시간적으로 중첩됨으로써, 소망의 색의 화소가 형성되기 때문에, 서로 시프트된 3개의 서브프레임화상의 조합이 단위로 되어 화상이 구성되게 된다. 도43은, 각각이 3개의 서브프레임으로 구성되는 6종류의 서브세트 1A∼3A 및 1B∼3B를 도시하고 있다. 본 발명에서 채용할 수 있는 시프트 패턴은, 도43의 6종류의 서브세트를 조합함으로써 모두 얻어진다. 6종류의 서브세트는, 서브세트 1A∼3A를 포함하는 A 그룹과 서브세트 1B∼3B를 포함하는 B 그룹으로 분류된다. A 그룹과 B 그룹은, 시프트방향이 반대(대칭)의 관계에 있다. 예컨대, 서브세트 1A에서는, 서브프레임화상이 1화소씩 +y 방향으로 시프트되어 있지만, 서브세트 1B에서는, 서브프레임화상이 1화소씩 -y 방향으로 시프트되어 있다. 마찬가지로, 서브세트 2A는 서브세트 2B와 대칭이고, 서브세트 3A는 서브세트 3B와 대칭이다.
후술하는 실시예에서는, 이들의 서브세트를 적절히 조합해서 시프트 패턴을 구성하여, 관찰자의 시선이동에 의한 표시품위의 저하를 억제하고 있다.
또, 시선이동에 따른 상기 현상의 영향은, 화상표시패널의 화소배열을 연구하는 것에 의해서도 감소될 수 있다. 즉, 이 현상은, 서브프레임화상의 시프트와 시선의 이동이 완전히 일치된 경우에 가장 현저하게 발생되지만, 그 경우, 관찰자에게는 화상표시패널상의 실제의 화소배열이 관찰되게 된다. 이 때문에, 화상표시패널상의 화소배열(x-y 공간)을 푸리에 변환하여, 푸리에 공간에서 평가하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 시프트방향을 따라 RGB의 3개의 화소가 직선적으로 배열된다고 하는 조건을 만족시키면서, 화소배열(x-y 공간)의 푸리에 공간에 있어서, 가능한 한 원점으로부터 보다 먼 곳에 국재점이 존재하는 화소배열(x-y 공간)을 선택하는 것이 바람직하다. 그와 같은 화소배열(x-y 공간)을 채용하면, 색마다의 공간해상도가 향상되게 된다.
이러한 것을 고려하여, 서브프레임화상의 시프트 패턴을 보다 바람직한 것으로 개량한 실시예를 이하에 설명한다.
(실시예 13)
본 실시예의 투영형 화상표시장치는, 기본적으로는, 실시예 1과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 전술한 현상을 완화시킬 수 있는 서브프레임화상의 시프트 패턴을 채용한 점에 있다. 따라서, 이하에 있어서는, 이 상위점만을 설명한다.
실시예 1의 경우는, 도12에 도시된 바와 같이 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상은 3개 있고, 그들을 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 시프트시키는 방향과 동일하지만, 본 실시예에서는, 도44에 도시된 바와 같이, 서브프레임화상의 시프트 패턴이 6개의 서브프레임화상(서브세트 1A와 서브세트 2B)에 의해 1주기로 된다. 서브세트 1A와 서브세트 2B를 도44에 도시된 바와 같이 조합함으로써, 시프트 패턴의 1주기는 2화소분의 시프트를 2회(+y 방향과 -y 방향의 2회) 포함하고 있다. 도44에 있어서의 시프트 패턴은, 대응하는 푸리에 공간에서는 도42b에 도시된 바와 같은 스펙트럼의 국재점을 갖고 있다. 이를 도42a의 경우와 비교하면, 동일한 수의 서브프레임으로 시프트 패턴의 1주기가 구성되어 있음에도 불구하고, 도42b에 도시된 국재점 쪽이 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는, 특정한 시선이동방향 및 특정한 이동속도에서 전술한 현상이 실시예 1의 경우보다 발생되기 어렵게 된다. 또한, 6개의 서브프레임으로 1주기를 구성하기 때문에, 1주기는 비교적 짧고, 화상시프트소자의 구성도 비교적 단순한 것으로 된다.
본 실시예에서 사용되는 서브프레임화상의 시프트 패턴에 의하면, 1프레임을 2개의 서브프레임으로 구성하는 것도, 3개의 서브프레임으로 구성하는 것도 가능하다.
이러한 화상시프트를 행하기 위한 화상시프트소자의 일례를 도45에 도시한다. 이 화상시프트소자는, 투명영역 A∼F를 갖는 유리판(22e)을 구비하고 있다. 투명영역 A 및 D는, 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성되고, 투명영역 B 및 F는 굴절율 1.57의 BaK4 유리로 형성되고, 투명영역 C 및 E는 굴절율 1.64의 SF2 유리로 형성되어 있다. 각 투명영역의 두께는, 모두 2.0 mm 이다.
이러한 구성의 원반형 유리판(22e)을 주면이 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 한다. 그리고, 각 투명영역이 광로를 가로지르는 타이밍을, 그에 대응하는 서브프레임으로 절환되는 타이밍과 동기시켜 유리판(22e)을 회전시킨다. 이렇게 함으로써, 투명영역 A 및 D에 대하여, 투명영역 B 및 F에서는 34.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 B 및 F에 대하여 투명영역 C 및 E에서는 26.6μm 만큼 광로가 시프트된다.
투명영역 A가 예컨대 도44에 도시된 최초의 서브프레임에 대응하고 있는 것으로 한다. 이 경우, 투명영역 B는 다음의 서브프레임에 대응하고, 투명영역 C의 이후도, 순차 대응해 간다.
본 실시예에 있어서도 화상표시패널의 응답 지연 등에 기인하여, 화상시프트와 서브프레임 절환 사이에 타이밍의 어긋남이 발생할 수 있다. 그 때문에, 도17에 도시된 바와 같이, 유리판(22)의 적절한 부분에 차광영역(21)을 제공하는 것이 바람직하다. 도17에서는, 화상시프트를 행해야 되는 2개의 영역의 경계(투명영역 A 및 D의 각각의 양측)에 차광영역(21)을 제공하면 좋다.
물론, 화상시프트소자로서는, 다른 실시예에 기재하고 있는 화상시프트소자라도 문제는 없다.
또, 본 실시예에서는, 화상표시패널의 화소배열로서, 도46과 같은 화소배열을 채용하였다. 예컨대, 도47과 같은 화소배열과, 도46의 화소배열의 푸리에 공간의 모양을 도48a 및 도48b에 각각 도시한다. 도48a의 쪽이 보다 원점으로부터 먼 곳에 국재점이 있는 것을 알 수 있다. 이는, 도46과 도47에 있어서, 동일한 색의 화소를 이은 직선끼리의 간격이 도46의 쪽이 좁으며, 즉 색별 공간주파수가 높은 것을 나타낸다. 이상의 것으로부터 알 수 있듯이, 도46에 도시된 바와 같은 화소배열을 채용함으로써, 시선이동과 서브프레임화상 시프트가 거의 일치하여 화상표시패널의 화소배열이 시인되게 되었다고 해도, 화질에의 악영향이 보다 적어진다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의해서도, 칼라 필터 없는 화상표시패널을 사용하여 각 프레임기간에 3개의 서브프레임화상을 생성하여, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라 필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 3배의 해상도를 실현할 수 있다. 물론, 각 프레임기간에 2개의 서브프레임화상을 생성하여, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하여도 좋다. 동화상에 있어서 약간의 움직임의 어색함은 있지만, 서브프레임 절환의 레이트가 그 만큼 느리기 때문에, 액정이 충분히 응답하여, 보다 투과율이 좋은 상태를 얻을 수 있다.
(실시예 14)
본 실시예의 투영형 화상표시장치도, 기본적으로 실시예 13과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 서브프레임화상의 시프트 패턴에 있다. 따라서, 이하에 있어서는, 이 상위점만을 설명한다.
실시예 13의 경우는, 도44에 도시된 바와 같이, 서브프레임화상의 시프트 패턴의 1주기가 6개의 서브프레임화상(서브세트 1A 및 2B)에 의해 구성되어 있었지만, 본 실시예에서는, 도49에 도시된 바와 같이, 서브프레임화상의 시프트 패턴의 1주기가 18의 서브프레임화상(6개의 서브세트)에 의해 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 서브세트의 A 그룹으로부터는 서브세트 1A 및 서브세트 3A를 선택하고, 서브세트의 B 그룹으로부터는 서브세트 1B 및 서브세트 2B를 선택한 후, A 그룹의 서브세트와 B 그룹의 서브세트를 교대로 배치하고 있다. A 그룹의 서브세트와 B 그룹의 서브세트를 교대로 배치하는 것은, +y 방향으로의 시프트와 -y 방향으로의 시프트를 거의 같은 회수만큼 교대로 실행하는 것을 의미한다. 그 결과, 관찰자가 한 방향으로 시선을 이동시켰다고 해도, 그 시선이동방향과 화상시프트방향이 일치할 가능성이 반감되고, 또한 가령 그들의 방향이 일치하였다고 해도, 일치하고 있는 시간이 3서브프레임기간을 초과하여 연속하는 것은 없다.
도49의 시프트 패턴의 푸리에 공간에 있어서의 모양을 도42c에 도시한다. 도42b의 국재점과 비교하여, 도42c의 국재점 쪽이 더욱 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 특정한 시선이동속도에서 상기 현상이 더욱 발생하기 어렵게 되어 있다.
또, 1초 사이에 60프레임의 화상이 표시되는 경우에 있어서, 1프레임을 3서브프레임으로 구성하면, 1서브프레임의 기간은 1/180초로 된다. 본 실시예의 시프트 패턴의 1주기는, 18의 서브프레임으로 구성되어 있기 때문에, 시프트 패턴의 1주기는 1/180초×18 = 1/10초로 된다. 시프트 패턴이 10Hz로 반복되는 것에 의한 표시에의 영향을 육안으로 확인하는 것은 할 수 없었다. 18을 초과하는 수의 서브프레임으로 시프트 패턴의 1주기를 구성하는 것도 가능하지만, 1주기가 지나치게 길게 되면, 시프트 패턴의 주기적 변화를 육안으로 확인하는 것이 가능하게 되어, 표시품위가 열화되는 우려가 있다. 이 때문에, 시프트 패턴의 1주기는 18 이하의 서브프레임으로 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 사용되는 서브프레임화상의 시프트 패턴에 의하면, 1프레임을 2개의 서브프레임으로 구성하는 것도, 3개의 서브프레임으로 구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서 적합하게 사용될 수 있는 화상시프트소자의 일례를 도50에 도시한다.
이 화상시프트소자는 투명영역 A∼R을 갖는 유리판(22k)을 구비하고 있다. 투명영역 A, D, H, L, N 및 P는, 굴절율 1.49의 FK5 유리로 형성되고, 투명영역 B, F, I, K, O 및 R은 굴절율 1.57의 BaK4 유리로 형성되고, 투명영역 C, E, G, J, M 및 Q는 굴절율 1.64의 SF2 유리로 형성되어 있다. 각 투명영역의 두께는, 모두 2.0 mm 이다.
이러한 구성의 원반형 유리판(22k)을 주면이 광축에 대하여 65°의 각도를 이루도록 한다. 그리고, 각 투명영역이 광로를 가로지르는 타이밍을, 그에 대응하는 서브프레임으로 절환되는 타이밍과 동기시켜 유리판(22k)을 회전시킨다. 이렇게 함으로써, 투명영역 A, D, H, L, N 및 P에 대하여, 투명영역 B, F, I, K, O 및 R에서는 34.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 B, F, I, K, O 및 R에 대하여 투명영역 C, E, G, J, M 및 Q에서는 26.6μm 만큼 광로가 시프트된다.
투명영역 A가 예컨대 도49에 도시된 최초의 서브프레임에 대응하고 있는 것으로 한다. 이 경우, 투명영역 B는 다음의 서브프레임에 대응하고, 투명영역 C의 이후도, 순차 대응해 간다.
(화상시프트소자의 개량예 1)
다음, 화상시프트소자의 개량예를 설명한다.
전술한 바와 같이, 액정층을 갖는 화상시프트소자는, 화면일괄기입방식의 화상표시패널에도, 라인 주사하는 방식의 화상표시패널의 어느 것에도 적합하게 채용될 수 있는 화상시프트소자이다. 그러나, 액정층을 갖고 있는 이상, 액정에 대한 전압인가시의 응답특성(응답속도)이 전압 ON시와 OFF시에서 상이하기 때문에, 응답속도의 차가 화상시프트소자의 응답특성에 영향을 준다. 즉, 서브프레임화상의 절환과 화상시프트의 타이밍의 어긋남에 시프트방향에 따라 차가 생겨, 화질의 열화를 초래한다.
액정층의 전후를 평행 니콜의 편광판으로 협지하여, 전압인가에 대한 투과율을 측정한 경우, 도51에 도시된 바와 같이 ON시와 OFF시에 액정층의 응답속도에 차이가 있다. 이 때문에, 피투영면상의 어떤 위치로부터 다른 위치로 서브프레임화상을 시프트시킬 때, ON으로부터 OFF로 변화시키는 경우와, OFF로부터 ON으로 변화시키는 경우 사이에, 액정의 상태변화에 필요한 시간이 상이하게 된다.
여기서, 2개의 화상시프트소자를 직렬적으로 배열하여 화상시프트를 행하는 예를 고려한다. 그리고, 2개의 액정층 중, 광입사측의 액정층에 인가되는 전압을 OFF로부터 ON으로 하고, 광출사측의 액정층에 인가되는 전압을 ON으로부터 OFF로 절환하는 경우를 고려한다. 이 경우, 광출사측의 액정의 상태변화는, 광입사측의 액정의 상태변화보다 늦게 된다. 그 결과, 어떤 시점에서는, 광입사측의 액정이 이미 ON 상태로 변화되었는데도, 광출사측의 액정에서는, 아직 ON으로부터 OFF로 변화되지 않고 있는 상황이 발생할 수 있다. 도52는, 이 상황을 개략적으로 도시하고 있다. 도52의 화살표는 시간의 경과를 의미하고 있고, 도면중의 「0N」 및 「OFF」의 조는, 광입사측(구형(矩形)내 하부)및 광출사측(구형내 상부)의 액정의 상태가 어떻게 천이되는 지를 도시하고 있다. 도52에 도시된 바와 같이, 액정의 응답 특성에 기인하여 양쪽의 액정이 ON이 되는 기간이 존재한다. 양쪽의 액정이 일시적으로 ON이 되면, 그 때만, 일시적으로 화상이 2중 또는 3중상으로 표시되기 때문에, 화질이 현저하게 열화되는 우려가 있다.
따라서, 2개 이상의 액정층을 사용하고, 각각의 액정층에 대한 전압인가상태에서 3개의 상이한 위치를 선택하는 경우는, ON→OFF의 천이지연이 과도적으로 생기더라도, 화질이 열화되지 않을 것 같은 시프트소자를 구동하는 것이 필요하게 된다.
이하, 상기 문제가 생기지 않도록 개선된 화상시프트소자의 구동방법을 설명한다.
(실시예 15)
본 실시예의 화상시프트소자는, 도32(또는 도33)에 도시된 바와 같은 소자를 2개 준비하고, 이 2개의 소자를 도53에 도시된 바와 같이 광로상에 직렬적으로 배치함으로써 얻어진다. 본 실시예에서는, 복굴절성을 갖는 결정판(g3) 및 결정판 (g4)을 사용하여 화상시프트소자를 구성한다. 이 화상시프트소자에 의하면, 광로상의 광입사측 및 광출사측에 위치하는 2개의 액정층으로의 전압인가상태에 따라서, 피투영면상에 있어서의 3개의 상이한 위치를 선택할 수 있다. 선택되는 3개의 상이한 위치는, 제1 액정층(광입사측)에 대한 전압인가상태(ON/OFF) 및 제2 액정층(광출사측)에 대한 전압인가상태(ON/OFF)의 조합에 의해 결정된다.
도55는, 광입사측과 광출사측의 액정층에 대한 전압인가상태에 있어서의 상태변화의 모양을 개략적으로 도시한다. 예컨대, 광입사측의 액정층에 전압인가를 행하는지 행하지 않는지에 따라 2개의 상태가 있고, 또한 각각의 상태로부터, 다음에 광출사측의 액정층으로의 전압인가상태에 따라 더욱 상태가 세분화된다.
여기서, 광입사측의 전압인가의 상태에 따라, 광출사측의 액정층에 들어가는 광의 편파면(偏波面)의 방향이 90° 변하기 때문에, 광입사측의 전압인가상태에 따라 광출사측의 전압인가상태에 대한 상태변화가 정확히 반대의 관계가 된다. 따라서, 광입사측과 광출사측의 전압인가상태의 조합에 대한 상태변화로서는, 도55에 도시된 바와 같이 2종류의 조가 고려될 수 있다.
본 명세서에서는, 상기 2 종류의 조합을, 각각, 「타입 A」 및 「타입 B」라고 칭하는 것으로 한다. 그리고, 3개의 상이한 서브프레임화상의 위치를 상태 A, B, C로 표현하는 것으로 한다. 또한, 2개의 액정의 전압인가상태를 표현하기 위해, 예컨대 광입사순의 액정의 전압인가상태가 0N이고 광출사측의 전압인가상태가 OFF인 경우를, 「ON·OFF」로 표기하는 것으로 한다.
이 경우, 타입 A에서는, 「OFF·ON」에서 상태 A, 「OFF·OFF」 또는 「ON·OFF」에서 상태 B, 「ON·ON」에서 상태 C가 된다. 한편, 타입 B에서는, 「OFF·OFF」에서 상태 A, 「OFF·ON」 또는 「ON·ON」에서 상태 B, 「ON·OFF」에서 상태 C로 된다. 또, 여기서, 상태 A, B, 및 C는, 피투영면상에 있어서의 3개의 상이한 위치의 어느 것에 대응하고 있어도 좋다.
이제, 타입 A에서는, 상태 A ⇔ 상태 B의 변화가 행하여지고, 타입 B에서는 상태 B ⇔ C 사이의 변화가 행해지는 경우를 고려한다. 타입 A에서는, 「OFF·ON」으로 규정되는 상태 A와 「ON·OFF」로 규정되는 상태 B 사이에서 천이가 생기는 것으로 한다. 또한, 타입 B에서는, 「OFF·ON」으로 규정되는 상태 B와 「ON·OFF」로 규정되는 상태 C 사이에서 천이가 생기는 것으로 한다.
이 경우, 도51 및 도52를 참조하면서 설명한 액정의 응답특성에 기인하여, 타입 A에서는, 상태 A ⇔ 상태 B의 변화가 행하여지는 과정에서, 일시적으로 양 액정층 모두 전압인가된 상태(「ON·ON」상태)가 존재하게 된다. 마찬가지로, 타입 B에서는 상태 B ⇔ C 사이의 변화가 행하여지는 과정에서, 일시적으로 양 액정층이 전압인가된 상태(「ON·ON」상태)가 존재하게 된다. 「0N·0N」은, 도56의 굵은 화살표로 나타낸 바와 같이, 타입 A에서는 상태 C를 규정하고, 타입 B에서는 상태 B를 규정한다. 따라서, 타입 A에서는, 상태 A ⇔ 상태 B의 변화가 행하여지는 과정에서, 일시적으로, 상태 A 및 B 이외의 상태 C의 서브프레임화상이 표시되게 된다. 이는, 표시품위를 열화시킨다. 이에 대하여, 타입 B에서는, 상태 B ⇔ 상태 C의 변화가 행하여지는 과정에서, 일시적으로, 상태 B의 서브프레임화상이 표시되지만, 이는 상태 B ⇔ 상태 C의 변화가 약간 느리게 생길 뿐이며, 다른 상태의 서브프레임화상이 표시되는 것은 아니다.
타입 A에 있어서의 상기 문제를 해결하기 위해서는, 상태 A로부터 상태 B로, 또는 상태 B로부터 상태 A로 변화시키는 경우, 「OFF·OFF」에 의하여 상태 B를 실현하면, 과도적으로 상태 C가 생기는 것을 방지할 수 있다.
다음, 상태 C로부터 상태 B로 변화하는 경우를 고려한다. 이 경우는, 「ON·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 변화와, 「ON·ON」으로부터 「OFF·OFF」로의 변화가 고려될 수 있다. 양 액정층의 응답특성차를 고려하면, 일반적으로는, 한쪽의 액정층에 대한 전압인가상태만을 변화시키는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 「ON·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 변화를 선택하는 쪽이 바람직하다. 그러나, 상태 B를 「ON·OFF」에 의해 실현하면, 상태 B로부터 상태 A로 천이할 때에 전술한 문제가 발생하게 된다. 따라서, 상태 C로부터 상태 B로 변화할 때, 그 다음에 상태 A로 변화한다면, 「OFF·OFF」에 의해 상태 B를 실현하는 한편으로, 상태 B의 다음에는 상태 C로 또 되돌아간다면, 「ON·OFF」에 의하여 상태 B를 실현하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 천이과정에 있어서의 화질열화를 최저한으로 억제할 수 있다.
타입 B에 있어서는, 상태 B가 「OFF·ON」으로 규정될 때, 상태 B로부터 상태 C로, 또는 상태 C로부터 상태 B로 변화하는 과정에서, 타입 A의 경우와 마찬가지로, 「ON·ON」의 상태가 있다. 그러나, 「ON·ON」의 상태는, 도56에 도시된 바와 같이, 상태 B가 실현되기 때문에, 타입 A의 경우와 같은 화질열화는 생기지 않는다. 이에 의하여, 타입 B의 조합이면, 어느 쪽의 천이과정에 있어서도, 응답특성차에 의한 화질열화가 없다.
도53에 도시된 화상시프트소자에 의하면, 광입사측의 복굴절성을 갖는 결정판(g3)과 출사측의 복굴절성을 갖는 결정판(g4)의 관계가 정(正)의 복굴절성과 부(負)의 복굴절성을 갖는 관계이면, 타입 A를 실현할 수 있다. 즉, 도59에 도시된 바와 같이, 광입사측(도면중 좌측)과 광출사측(도면중 우측)에서 광선의 시프트방향을 동일하게 하였을 때, 광입사측에서 시프트되는 광선과 광출사측에서 시프트되는 광선의 편파(偏波)방향이 90° 상이한 관계이면 좋다. 한편, 광입사측과 광출사측에서 결정판(g3,g4)의 방향을 일치시켜 놓으면, 타입 B가 실현된다. 또, 본 실시예에서는, 도55에 있어서의 상태 A∼C가 피투영면상에 있어서의 서브프레임화상의 상중하의 시프트위치에 대응한다.
(실시예 16)
본 실시예의 화상시프트소자는, 도36에 도시된 소자를 2개 준비하고, 이 2개의 소자를 도54에 도시된 바와 같이 배치함으로써 얻어진다.
각 액정층으로의 전압인가의 ON·OFF에 따라, 화상시프트방향이 결정되는 점에서는, 본 화상시프트소자는 실시예 15의 화상시프트소자와 유사하다. 도57 및 도58을 참조하면서 본 실시예에서 특징적인 점을 설명한다.
도57은, 광입사측과 광출사측의 액정층에 대한 전압인가상태에 있어서의 상태변화의 모양을 개략적으로 도시하고 있다. 예컨대 광입사측의 액정층에 전압인가를 행하거나, 또는 행하지 않음으로써 2개의 상태를 취하고, 또한 각각의 상태로부터, 광출사측의 액정층으로의 전압인가상태에 따라 세분화된 상태가 결정된다.
여기서, 도52와 같이, 양 액정층의 전압인가상태가 변화하는 변화를 도57에 있어서 굵은 화살표로 나타내고 있다. 한편, 양 액정층에 대한 전압인가상태가 변화하는 과정에서 일시적으로 발생하는 「ON·0N」상태를 도58에 있어서 굵은 화살표로 나타낸다.
도57 및 도58로부터 분명하듯이, 본 실시예에서는 타입 B의 구성을 채용하면 상태천이의 과정에서 일시적으로 생기는 변화의 조합이 존재하지 않는다. 즉, 타입 B의 구성을 채용함으로써, 천이과정에서 별도의 상태가 나타나는 것을 방지할 수 있어, 화질열화를 초래하지 않도록 하는 것이 가능하게 된다.
다음, 서브프레임화상의 시프트량을 검토한다. 이미 설명한 바와 같이, 표시패널의 응답속도가 느린 경우, 화상의 시프트와 표시화상의 절환의 사이에 타이밍의 어긋남이 생기는 경우가 있다. 이러한 타이밍의 어긋남이 생기면, 피투영면상에 화상이 2중 표시된다.
도43에 도시된 서브세트 1A에 의하면, 화상은 1화소씩 순차 +y 방향으로 시프트되기 때문에, 1화소분만큼 +y 방향으로 시프트된 화상이 응답차에 따라 약간 표시된다. 한편, 도43의 서브세트 1B에 의하면, 1화소분만큼 -y 방향으로 시프트된 화상이 겹쳐 표시된다. 즉, 화상의 윤곽 흐려짐은 1화소 정도의 영역에 발생한다.
이에 대하여, 서브세트 2A, 2B, 3A, 및 3B는 2화소의 화상시프트를 포함하기 때문에, 각각, 2화소만큼 시프트된 화상이 겹쳐 표시되게 된다. 그 결과, 2화소분의 영역에서 윤곽의 흐려짐이 관찰된다. 서브세트 사이에 있어서 2화소분의 화상시프트가 생기는 경우에서도, 마찬가지의 윤곽의 흐려짐이 생길 수 있다.
이러한 윤곽의 흐려짐을 억제하기 위해서는, 연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량을 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 또한, 시선이동방향 및 속도가 서브프레임화상의 시프트방향 및 시프트속도와 거의 일치함으로써 생기는 전술한 문제를 해결하기 위해서는, 시프트 패턴의 1주기에 포함되는 시프트위치의 수를 증가시키는 것이 바람직하다.
여기서, 이제, 시프트방향을 따라 1화소 걸러서 휘도가 크게 변화하는 화상을 고려한다. 이러한 화상에는, 예컨대 가로 줄무늬, 사선, 크로스 해치(cross hatch) 등을 포함하는 화상 등이 포함된다. 이러한 화상이 복수의 시프트량(예컨대 1화소분의 시프트량과 2화소분의 시프트량)으로 시프트되면, 항상 약 1화소분의 시프트량만큼으로 화상이 시프트되는 경우에 비해 표시품위에 차가 생긴다. 도60은, 상기 화상이 시프트되는 패턴을 도시하고 있다. 도60의 예에서는, 복수의 시프트량(1화소분의 시프트량과 2화소분의 시프트량)으로 화상이 시프트되어 있다. 이와 같이 2종류의 시프트량으로 화상이 시프트되면, 임의의 주목하는 화소에 있어서의 명암의 반복 주기가 일정하지 않다.
서브프레임화상은 영상신호의 프레임주파수의 2배 이상의 주파수로 절환되기 때문에, 명암이 단주기로 반복되면, 표시장치의 액정이 서브프레임 기간내에서는 충분히 응답할 수 없다. 반대로, 복수의 서브프레임기간에 걸쳐, 명(明) 또는 암(暗)의 기간이 길게 계속되면, 액정이 충분히 응답할 수 있다. 그 결과, 상이한 시프트량으로 화상시프트가 일어나면, 주목하는 화소의 밝기(어둠)가 서브프레임에 따라 상이해진다. 시프트량의 차에 기인하여 생기는 화소의 밝기 변화는, 시프트 패턴의 주기로 반복하여 발생되기 때문에, 관찰자는 화상이 깜박이는 것처럼 느끼게 된다.
이에 대하여, 도61은, 상기 화상이 항상 1화소의 시프트량으로 시프트되는 패턴을 도시하고 있다. 도61에 도시된 시프트 패턴에 의하면, 임의의 주목하는 화소에 있어서의 명암의 반복은 일정하다. 이 경우, 각 서브프레임 기간내에서 액정이 충분히는 응답하고 있지 않기 때문에 충분히는 밝게(어둡게) 되지 않는다. 그러나, 규칙적으로 명암이 반복되기 때문에, 깜박이는 감은 발생하지 않는다.
상기 고찰로부터, 1회의 화소시프트량을 1화소 정도로 유지하는 것이 바람직한 효과를 가져오는 것을 알 수 있다.
이하, 선명한 화상을 얻는데 적합한 시프트 패턴을 실행하는 실시예를 설명한다.
(실시예 17)
본 실시예의 투영형 화상표시장치는, 기본적으로는, 실시예 1과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 보다 선명한 화상을 얻는데 적합한 서브프레임화상의 시프트 패턴을 채용한 점에 있다. 따라서, 이하에 있어서는, 이 상위점만을 설명한다.
실시예 1의 경우는, 도12에 도시된 바와 같이 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상은 3개 있고, 그들을 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 시프트시키는 방향과 동일하지만, 본 실시예에서는, 실시예 13과 동일하듯이, 서브프레임화상의 시프트 패턴이 6개의 서브프레임화상에 의해 1주기로 된다. 실시예 13에서는, 서브세트 1A와 서브세트 2B를 도44에 도시된 바와 같이 조합함으로써, 1주기의 시프트 패턴을 구성하였다. 그 결과, 이 시프트 패턴의 1주기는 2화소분의 시프트를 2회(+y 방향과 -y 방향의 2회) 포함하고 있다.
이에 대하여 본 실시예에서는 도62에 도시된 시프트 패턴을 채용한다. 이 시프트 패턴의 1주기는, 6개의 서브프레임화상이 동일 직전상의 4개의 위치를 시프트하는 패턴으로 구성되어 있고, 또한 각 시프트의 크기는 1화소만큼이다.
도62에 도시된 시프트 패턴은, 대응하는 푸리에 공간에 있어서는, 도44의 시프트 패턴과 등가이다. 따라서, 도62에 도시된 시프트 패턴의 스펙트럼 국재점은, 도42b에 도시된 것과 동일하다. 즉, 본 실시예에 의하면, 실시예 13에 의한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 윤곽의 번짐을 ±2화소분으로부터 ±1화소분으로 반감할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다. 또, 1프레임을 2개 또는 3개의 서브프레임으로 분할하는 경우에도, 도62의 시프트 패턴을 채용할 수 있다.
이러한 시프트 패턴을 실행하기 위한 화상시프트소자의 일례를 도63에 도시한다. 이 화상시프트소자는, 투명영역 A∼F를 갖는 유리판(22e)을 구비하고 있다. 유리재료로서 염가인 BK7 유리만을 사용하고, 투명영역 A는 두께가 0.7 mm, 투명영역 B 및 F는 두께가 1.4 mm, 투명영역 C 및 E는 두께가 2.1 mm, 투명영역 D는 두께가 2.8 mm로 형성되어 있다. 각 투명영역의 굴절율은, 모두 1.52이다.
이러한 구성의 원반형 유리판(22e)을 주면이 광축에 대하여 83.8°의 각도를 이루도록 한다. 그리고, 각 투명영역이 광로를 가로지르는 타이밍을, 그에 대응하는 서브프레임으로 절환되는 타이밍과 동기시켜 유리판(22e)을 회전시킨다. 이렇게 함으로써, 투명영역 A에 대하여, 투명영역 B 및 F에서는 26.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 B 및 F에 대하여 투명영역 C 및 E에서는 26.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 C 및 E에 대하여 투명영역 D에서는 또 26.0μm 만큼 광로가 시프트된다.
투명영역 A가 예컨대 도44에 도시된 최초의 서브프레임에 대응하고 있는 것으로 한다. 이 경우, 투명영역 B는 다음의 서브프레임에 대응하고, 투명영역 C의 이후도, 순차 대응해 간다.
물론, 화상시프트소자로서는, 다른 실시예에 기재되어 있는 화상시프트소자라도 문제는 없다.
또, 본 실시예에서도, 화상표시패널의 화소배열로서, 도46과 같은 화소배열을 채용하였다. 따라서, 실시예 13과 동일하게, 시선이동과 서브프레임 화상시프트가 대략 일치하여 화상표시패널의 화소배열이 시인되게 되었다고 해도, 화질에의 악영향이 보다 적어진다.
본 실시예의 투영형 화상표시장치에 의해서도, 칼라 필터 없는 화상표시패널을 사용하여 각 프레임기간에 3개의 서브프레임화상을 생성하여, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하기 때문에, 종래의 칼라 필터를 사용한 단판식 투영형 화상표시장치와 비교하여 광이용율이 크게 향상되고, 또한 3배의 해상도를 실현할 수 있다. 물론, 각 프레임기간에 2개의 서브프레임화상을 생성하여, 그들의 화상을 광학적으로 시프트시키면서 합성하여도 좋다. 동화상에 있어서 약간의 움직임의 어색함은 있지만, 서브프레임화상의 절환 레이트가 그 만큼 느려지기 때문에, 액정이 충분히 응답하여, 보다 투과율이 좋은 상태를 얻을 수 있다. 또한, 화상시프트와 서브프레임의 절환 사이에 생기는 타이밍 어긋남에 따른 화상의 윤곽의 번짐도 1화소분 이내의 번짐으로 억제할 수 있다.
(실시예 18)
본 실시예의 투영형 화상표시장치도, 기본적으로 실시예 17과 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 주된 상위점은, 서브프레임화상의 시프트 패턴에 있다. 따라서, 이하에 있어서는, 이 상위점만을 설명한다.
실시예 17의 경우는, 도62에 도시된 바와 같이 서브프레임화상의 시프트 패턴의 1주기가 6개의 서브프레임화상에 의해 구성되어 있었지만, 본 실시예에서는, 도63에 도시된 바와 같이, 서브프레임화상의 시프트 패턴의 1주기가 12의 서브프레임화상에 의해 구성되어 있다.
도63의 시프트 패턴의 푸리에 공간에 있어서의 모양은, 도62의 시프트 패턴의 푸리에 공간에 있어서의 모양에 비해, 국재점 쪽이 더욱 분산된다. 따라서, 본 실시예에서는, 실시예 17에 비해, 특정한 시선이동속도에서 상기 현상이 더욱 발생하기 어렵게 되어 있다.
본 실시예에서 사용되는 서브프레임화상의 시프트 패턴에 의하면, 서브프레임 사이에서 시프트되지 않은 패턴이, 반드시, 짝수 서브프레임에서 홀수 서브프레임에 걸쳐 있기 때문에, 1프레임을 2개의 서브프레임으로 구성하는 것도, 3개의 서브프레임으로 구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서 적합하게 사용될 수 있는 화상시프트소자의 일례를 도50에 도시한다.
이 화상시프트소자는 투명영역 A∼L을 갖는 유리판(22k)을 구비하고 있다. 유리재료로서 염가인 BK7 유리만을 사용하고, 투명영역 A, L은 두께가 0.7 mm, 투명영역 B 및 B, D, I, K는 두께가 1.4 mm, 투명영역 C, E, H, J는 두께가 2.1 mm, 투명영역 F, G는 두께가 2.8 mm로 형성되어 있다. 각 투명영역의 굴절율은, 모두 1.52이다.
이러한 구성의 원반형 유리판(22k)을 주면이 광축에 대하여 83.8°의 각도를 이루도록 한다. 그리고, 각 투명영역이 광로를 가로지르는 타이밍을, 그에 대응하는 서브프레임으로 절환되는 타이밍과 동기시켜 유리판(22k)을 회전시킨다. 이렇게 함으로써, 투명영역 A, L에 대하여, 투명영역 B, D, I, K에서는 26.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 B, D, I, K에 대하여 투명영역 C, E, H, J에서는 26.0μm 만큼 광로가 시프트되고, 투명영역 C, E, H, J에 대하여 투명영역 F, G에서도 26.0μm 만큼 광로가 시프트된다.
투명영역 A가 예컨대 도49에 도시된 최초의 서브프레임에 대응하고 있는 것으로 한다. 이 경우, 투명영역 B는 다음의 서브프레임에 대응하고, 투명영역 C의 이후도, 순차 대응해 간다.
(화상시프트소자의 개량예 2)
다음, 화상시프트소자의 다른 개량예를 설명한다.
전술한 바와 같이, 액정층을 갖는 화상시프트소자는, 화면일괄기입방식의 화상표시패널에도, 라인주사하는 방식의 화상표시패널의 어느 것에도 적합하게 채용될 수 있는 화상시프트소자이다.
피투영면내에 있어서의 동일 직선상의 3개소에서 서브프레임화상의 위치가 시프트되는 경우는, 전술한 바와 같이, 2개의 화상시프트소자를 광축상에 직접적으로 배열하고, 각각의 화상시프트소자에 의해 시프트량을 거의 일치시키면 좋다.
이에 대하여, 피투영면내에 있어서의 동일 직선상의 4개소에서 서브프레임화상의 위치가 시프트되는 경우는, 상기 2개의 화상시프트소자에 의한 시프트량을 상이하게 설정하면 좋다.
이하, 이러한 화상시프트소자의 구동방법을 설명한다.
(실시예 19)
본 실시예의 화상시프트소자는, 피투영면내에 있어서의 동일 직선상의 4개소에서 서브프레임화상의 위치를 1화소씩 시프트시킬 수 있어, 도62 및 도64의 시프트 패턴을 실현하는데 적합하게 사용된다. 이 화상시프트소자는, 도32(또는 도33)에 도시된 바와 같은 소자를 2개 준비하고, 이 2개의 소자를 도53에 도시된 바와 같이 광로상에 직렬적으로 배치하여, 각각의 화상시프트량을 변화시킴으로써 얻어진다.
본 실시예에서는, 복굴절성을 갖는 결정판(g3) 및 결정판(g4)을 사용하여 화상시프트소자를 구성하기 때문에, 이들의 결정판의 두께를 변화시키면 용이하게 화상 시프트량을 변경할 수 있다. 이 화상시프트소자에 의하면, 광로상의 광입사측 및 광출사측에 위치하는 2개의 액정층으로의 전압인가상태에 따라서, 피투영면상에 있어서의 4개의 상이한 위치를 선택할 수 있다. 선택되는 4개의 상이한 위치는, 제1 액정층(광입사측)에 대한 전압인가상태(ON/OFF) 및 제2 액정층(광출사측)에 대한 전압인가상태(ON/OFF)의 조합에 따라 결정된다.
이 경우의 시프트의 태양(態樣)은, 광입사측의 화상시프트량이 광출사측의 화상시프트량을 비교하여 큰지 작은지에 따라 상이하다. 광입사측의 화상시프트량이 상대적으로는 큰 경우가 도65에 도시되고, 광출사측의 화상시프트량이 상대적으로 큰 경우가 도66에 도시되어 있다. 도65 및 도66은, 광입사측과 광출사측의 액정층에 대한 전압인가상태에 있어서의 상태변화의 모양을 개략적으로 도시하고 있다. 예컨대, 광입사측의 액정층에 전압인가를 행할지 행하는지 않는지에 따라 2개의 상태가 있고, 또한 각각의 상태로부터, 다음에 광출사측의 액정층으로의 전압인가상태에 따라 더욱 상태가 세분화된다.
여기서, 광입사측의 전압인가의 상태에 따라, 광출사측의 액정층에 들어가는 광의 편파면의 방향이 90° 변하기 때문에, 광입사측의 전압인가상태에 따라 광출사측의 전압인가상태에 대한 상태변화가 정확히 반대의 관계가 된다. 따라서, 광입사측과 광출사측의 전압인가상태의 조합에 대한 상태변화로서는, 도65 및 도66의 각각의 상하에 나타낸 바와 같이 2종류의 조가 고려된다.
여기서도, 상기 2종류의 조합을 각각 「타입 A」 및「타입 B」라고 칭하는 것으로 한다. 그리고, 4개의 상이한 서브프레임화상의 위치를 상태 A, B, C, D로 표현하는 것으로 한다. 또한, 2개의 액정의 전압인가상태를 표현하기 위해서, 예컨대 광입사순의 액정의 전압인가상태가 ON이고 광출사측의 전압인가상태가 OFF인 경우를, 「ON·OFF」로 표기하는 것으로 한다.
이 경우, 도65에 있어서의 타입 A에서는, 「OFF·ON」에서 상태 A, 「OFF·OFF」에서 상태 B, 「ON·OFF」에서 상태 C, 「ON·ON」에서 상태 D가 된다. 한편, 타입 B에서는, 「OFF·OFF」에서 상태 A, 「OFF·ON」에서 상태 B, 「ON·ON」에서 상태 C, 「ON·OFF」에서 상태 D로 된다. 또, 여기서, 상태 A, B, C 및 D는, 피투영면상에 있어서의 동일 직전상의 4개의 상이한 위치의 어느 것에 대응하고 있어도 좋다. 도66에 있어서의 경우도 마찬가지로 고려할 수 있다.
여기서, 「ON·OFF」로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화를 고려한다. 도65의 예에서는, 「ON·OFF」으로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화는, 타입 A에서는, 상태 A ⇔ 상태 C의 변화에 대응한다. 한편, 상기 상태변화는, 타입 B에서는, 상태 B ⇔ 상태 D의 변화에 대응한다. 마찬가지로, 도66의 예의 경우, 상기 상태변화는 타입 A에서 상태 A ⇔ 상태 B의 변화에 대응하고, 타입 B에서 상태 C ⇔ 상태 D의 변화에 대응한다.
이상의 고찰로부터, 도65의 예에서는, 「ON·OFF」로부터 「OFF·0N」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화에 의해, 2화소분의 시프트가 행하여지는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 도66의 예에서는, 「ON·OFF」로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화에 의해, 1화소분의 시프트가 행하여진다.
도62 및 도64의 시프트 패턴에 있어서의 화상 시프트량은 1화소분이기 때문에, 도65의 구성에서는, 「ON·OFF」로부터 「OFF·0N」, 및 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화는 생기지 않는다. 그 결과, 화상시프트소자의 응답 지연에 기인하는 문제가 회피된다.
도53에 도시된 화상시프트소자를 채용하는 경우, 광입사측의 복굴절성을 갖는 결정판(g3)과 출사측의 복굴절성을 갖는 결정판(g4)의 관계가 정(正)의 복굴절성과 부(負)의 복굴절성을 갖는 관계이면, 타입 A를 실현할 수 있다. 즉, 도59에 도시된 바와 같이, 광입사측(도면중 좌측)과 광출사측(도면중 우측)에서 광선의 시프트방향을 동일하게 하였을 때, 광입사측에서 시프트되는 광선과 광출사측에서 시프트되는 광선의 편파방향이 90° 상이한 관계이면 좋다. 한편, 광입사측과 광출사측에서 결정판(g3,g4)의 방향을 일치시켜 놓으면, 타입 B가 실현된다.
또한, 결정판 g3과 g4의 두께를 2:1의 관계로 하면, 각각의 화상시프트소자의 화상 시프트량이 2:1이 된다. 그러면, 도65 및 도66에 있어서의 시프트위치 A, B, C, D가 등간격이 되어, 1화소피치에서의 시프트가 가능해진다.
(실시예 20)
본 실시예의 화상시프트소자도 실시예 16과 마찬가지로 도36에 도시된 소자를 2개 준비하고, 이 2개의 소자를 도54에 도시된 바와 같이 배치함으로써 얻어진다.
각 액정층으로의 전압인가의 ON·OFF에 따라, 화상시프트방향이 결정되는 점에서는, 본 화상시프트소자는 실시예 15의 화상시프트소자와 유사하다. 도67 및 도68을 참조하면서 본 실시예에서 특징적인 점을 설명한다.
도67은, 광입사측과 광출사측의 액정층에 대한 전압인가상태에 있어서의 상태변화의 모양을 개략적으로 도시한다. 예컨대, 광입사측의 액정층에 전압인가를 행하는지, 또는 행하지 않는지에 따라 2개의 상태를 취하고, 또한 각각의 상태로부터, 광출사측의 액정층으로의 전압인가상태에 따라 세분화된 상태가 결정된다.
여기서도, 「ON·OFF」로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태 변화하는 경우를 고려한다. 도67의 예에 있어서, 「ON·OFF」로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화에 의해, 타입 A에서는, 상태 B ⇔ 상태 C의 변화가 생기고, 타입 B에서는 상태 A ⇔ 상태 D에서의 변화가 생긴다. 마찬가지로, 도68의 예에 있어서는, 상기 상태변화에 의해, 타입 A에서는, 상태 B ⇔ 상태 C의 변화가 생기고, 타입 B에서는 상태 A ⇔ 상태 D의 변화가 생긴다.
이상의 것으로부터, 도67 및 도68의 예에서는, 타입 A에서 1화소분의 시프트가 「ON·OFF」로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화가 생길 수 있지만, 타입 B에서는, 3화소분의 시프트를 행하는 경우만, 「ON·OFF」로부터 「OFF·ON」, 또는 「OFF·ON」으로부터 「ON·OFF」로의 상태변화가 생긴다.
도62 및 도64의 시프트 패턴을 채용하는 경우, 화소시프트량이 1화소분이기 때문에, 타입 B의 구성을 채용하면, 천이과정에서 별도의 상태가 나타나는 것을 방지할 수 있어, 화질열화를 초래하지 않도록 하는 것이 가능하게 된다.
이상, 액정표시소자(LCD)를 화상표시패널로서 사용하는 투영형 화상표시장치에 관해서 본 발명의 각종 실시예를 설명하여 왔지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 액정표시소자 이외의 표시소자, 예컨대 DMD(디지털·마이크로미러·디바이스) 등을 화상표시패널에 사용하는 투영형 화상표시장치에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명은 직시형의 화상표시장치에도 적용 가능하다. 이 경우, 칼라 필터에 의해 풀 칼라표시를 행하는 타입의 화상표시패널을 사용하여도 좋다. 결상을 위한 광학계를 사용하지 않는 통상의 직시형의 경우, 스크린 등의 피투영면은 불필요하지만, 접안렌즈를 통해 화상을 보는 직시형의 경우는, 눈의 망막이 화상의 피투영면으로서 기능한다.
또한, 본 발명은, 광원을 별도로 필요로 하지 않는 자발광형의 화상표시소자를 화상표시패널로서 사용하는 직시형 또는 투영형의 화상표시장치에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 화상시프트소자의 실시예로서는, 굴절부재에 의해 광로를 주기적으로 변화시키는 소자의 예를 설명하여 왔지만, 광원 또는 광학계의 적어도 일부를 운동시켜, 그에 의하여 광로를 변화시키는 것이어도 좋다. 예컨대, 도1에 도시되어 있는 투영렌즈(11)를 진동시키더라도, 화상시프트는 가능하다.
(실시예 21)
실시예 11에 있어서의 투영형 화상표시장치의 시스템구성은, 3개의 서브프레임메모리가 각각 3종류의 색에 관한 데이터를 기억하고 있었다. 실시예 11에서는, 각 프레임을 2개의 서브프레임으로 구성하는 경우에도, 항상 3색의 화상데이터를 프레임메모리에 저장하기 때문에, 3개의 서브프레임메모리가 필요하다. 본 실시예에서는, 각 프레임을 2개의 서브프레임으로 구성하는 경우에 메모리의 사용효율을 증가시킬 수 있는 시스템을 채용한다.
도69를 참조하면서, 본 발명에 의한 투영형 화상표시장치의 시스템의 구성예를 설명한다.
본 실시예도, 주로, 영상신호 처리회로(100), 조명광학계(광원 등)(102), 화상표시패널(액정표시소자)(104), 화상시프트소자(106), 화상시프트소자 제어회로 (108), 및 투영렌즈(110)로 구성되어 있다.
조명광학계(102), 화상표시패널(104), 화상시프트소자(106), 및 투영렌즈 (110)에 관해서는 이미 설명하였기 때문에, 이하에 있어서는, 영상신호 처리회로 (100) 및 화상시프트소자 제어회로(108)를 중심으로 하고 각 구성요소의 관계는, 실시예 11과 동일하다.
본 실시예에서의 영상신호 처리회로(100)는, 입력신호 선택회로(120), 영상복조회로(122), Y/C 분리회로(124), 스케일링회로(126), 프레임레이트 변환회로 (128), 시스템제어회로(132), 색신호선택회로(1340), 프레임메모리회로(1300)로 구성되어 있다.
시스템제어회로(132)는, 입력신호 선택회로(120), 색신호선택회로(1340), 프레임메모리(1300), 및 화상시프트소자 제어회로(108)의 동작을 제어한다.
화상시프트소자 제어회로(108)는, 시스템제어회로(132)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 서브프레임화상의 표시와 동기하도록 화상시프트소자(106)의 동작을 제어한다.
본 실시예와 실시예 11 사이에 있는 주된 상위점은, 프레임메모리회로(1300) 및 색신호선택회로(1340)의 구성에 있기 때문에, 이하, 이 점을 설명한다.
본 실시예에서는, 도69에 도시된 색신호선택회로(1340)에 의해 R 신호, G 신호, 및 B 신호가 적절한 순서로 프레임메모리회로(1300)에 저장된다. 화상표시패널 (104)은, 프레임메모리회로(1300)로부터 송출된 데이터에 기초하여 서브프레임화상을 표시한다.
프레임메모리로의 신호 기입의 레이트(주파수 fin)는 입력신호에 의존하고 있지만, 프레임메모리로부터의 신호 독출의 레이트(주파수 fout)는, 본 시스템의 클록주파수에 의해 규정되어 있다. 주파수 fin은, 예컨대 60 헤르츠(Hz)이고, 주파수 fout은 예컨대 180Hz 이다.
시스템제어회로(132)로부터 출력되는 제어신호에 응답하여, R 신호, G 신호, B 신호가, 복수의 프레임메모리에 저장되어 간다. 그 때, 각 프레임메모리가 서브프레임화상의 데이터를 저장한다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 1프레임이 2개의 서브프레임으로 구성되어 있는 경우, 2개의 프레임메모리를 구비하고 있으면 충분하고, 3개의 프레임메모리는 불필요하다.
이들의 신호의 독출 레이트는, 상술과 같이 fout이고, 각 프레임기간에 각 프레임메모리로부터의 독출 동작이 반복하여 2∼3회 실행된다.
실시예 11에서는, 각 색신호를 합계 3개의 프레임메모리에 저장한 후, 색신호선택회로(134)에 의해, 3개의 프레임메모리로부터 순차 필요한 신호를 독출하여 각 서브프레임화상을 생성하고 있다. 그러나, 상술과 같이 본 실시예에서는, 각 색신호를 색신호선택회로(1340)에 의하여 프레임메모리회로(1300)에 매핑하고, 대응하는 프레임메모리에 각 서브프레임화상을 저장한다. 각 프레임메모리에 기억된 서브프레임화상의 데이터는 순차 독출된다.
상술한 바와 같이, 1개의 프레임이 2개의 서브프레임으로 구성되는 경우, 실시예 11의 방식에 의하면, 1개의 프레임에 포함되는 서브프레임의 수와는 관계없이, 각 프레임의 모든 데이터를 저장하기 때문에, 각 색신호용으로 합계 3개의 프레임메모리가 필요하다. 그러나, 본 실시예에 의하면, 서브프레임화상을 프레임메모리에 대하여 직접적으로 매핑하기 때문에, 필요한 서브프레임화상의 데이터만을 프레임메모리내에 저장하면 좋다. 그 결과, 1개의 프레임이 2개의 서브프레임으로 구성되어 있는 경우는, 프레임메모리의 수 또는 메모리용량이 실시예 11의 3분의 2라고 하는 이점이 있다.
(실시예 22)
다음, 액정소자 및 복굴절소자의 조합을 적어도 1조 갖는 화상시프트소자를 예로 들어, 화상의 바람직한 시프트방향을 설명한다.
도2에 도시된 바와 같은 마이크로렌즈 어레이를 사용한 단판식의 투영형 표시장치의 경우, RGB의 색마다 화소영역에 입사각도가 상이하다. 이 때문에, 표시패널로부터 나가서, 화상시프트소자내에 복굴절소자에 입사되는 광의 각도도 RGB마다 상이하게 된다. 복굴절소자는, 광입사면으로부터 경사진 광학축을 갖고 있고, 광입사면에 수직하게 입사된 광은, 광학축과 입사광축을 포함하는 평면(주단면)에 평행한 방향으로 시프트된다. 이 경우, 화상시프트방향은, 복굴절소자의 주단면에 평행하다. 그러나, RGB마다 복굴절소자의 입사면에 대한 입사각도가 상이하면, 광의 시프트방향 또는 시프트량이 변화한다.
우선, RGB의 색분리 방향과 화상시프트방향이 일치하는 경우를 고려한다. 이 경우, RGB의 각 색의 광은 복굴절소자의 주단면에 평행하게 입사되기 때문에, 광의 시프트방향은 RGB에 따라 상이하지 않지만, 시프트량은 변화한다. 시프트량의 차이는 약간이므로, 무시할 수 있다.
다음, RGB의 색분리 방향과 화상시프트방향이 일치하지 않는 경우를 고려한다. 이 경우, RGB마다 화상시프트의 방향이 어긋나고, 그 결과, 각 색의 광이 동일한 장소에서 중첩되지 않는다고 하는 문제가 생긴다. 따라서, RGB의 색분리 방향과 화상시프트방향은, 거의 일치시키는 것이 바람직하다.
도70에 도시된 바와 같이, 통상의 표시화면은, 단변(S1)이 수직방향(y 방향)으로 장변(S2)이 수평방향(x 방향)으로 되는 직사각형의 형상을 갖고 있고, 선순차주사의 경우, 주사선은 표시화면의 단변 방향(y)을 따라 이동한다. 따라서, RGB의 색분리 방향(700)을 표시화면의 단변 방향(y)과 일치시키면, RGB의 색분리 방향(700), 즉 화상시프트방향이 화면의 단변 방향(y)과 일치하게 된다. 이 때문에, 색분리를 위한 다이크로익미러를 보다 작게 설계할 수 있다고 하는 이점이 있다.
(실시예 23)
도71에 도시된 바와 같이, 평행 니콜 배치상태의 편광판(편광자)(701) 및 편광판(검광자)(702) 사이에 TN 액정(703)을 삽입하고, 전압투과율특성을 측정하면, 도72에 도시된 바와 같은 결과가 얻어진다. 여기서 말하는 「투과율」이란, 액정(703)에 입사되는 직선편광의 강도에 대하여, 검광자(702)를 투과하는 직선편광의 강도비율이다.
도72로부터 알 수 있듯이, TN 액정(703)에 전압을 인가하지 않고 있을 때라도, 조금이지만 광은 투과하고, 수 볼트 정도의 전압을 액정층에 인가하였을 때, 광의 투과량이 극소치를 취한다. TN 액정층(703)에 전압을 인가하지 않고 있을 때에 생기는 상기 광의 누설은, TN 액정에 있어서의 잔류선광분산 때문에, TN 액정(702)에 입사된 직선편광이 약간 타원편광화되기 때문에 생긴다. 타원편광성분을 가지는 편광이 복굴절소자에 입사되면, 입사된 광이 정상광과 이상광으로 분리되기 때문에, 화상이 2중이 되어, 해상도가 저하되게 된다. 이러한 문제는, TN 액정에 고유한 것이 아니라, 다른 액정에서도 생길 수 있다.
본 실시예에서는, 화상시프트소자내에 액정소자를 OFF 상태로 하는 경우에도, 액정소자에 0이 아닌 옵셋전압을 인가하는 점에 특징을 갖고 있다.
또, 본 명세서에서는, 편광방향 제어용의 전압이 액정소자에 인가되고, 그 결과로서, 액정소자로부터 출사된 광의 편광면이 전압무인가의 경우에 비해 약 90° 회전될 때, 「액정소자는 ON 상태에 있다」라고 칭하는 것으로 한다. 그리고, 액정소자를 「ON 상태」로 하기 위해 필요한 전압의 크기(절대치)보다 충분히 작은 전압을 액정소자의 액정에 인가하고, 그 결과, 액정소자가 「ON 상태」에 있을 때에 얻어지는 출사광의 편광면에 대하여 거의 직교하는 편광면을 가지는 광이 액정소자로부터 출사될 때, 「액정소자는 OFF 상태에 있다」라고 칭하는 것으로 한다.
전술한 각 실시예에서는, 액정소자를 「OFF 상태」로 할 때, 액정소자의 액정층에 인가되는 전압의 크기를 0으로 하고 있었다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 화상시프트소자내의 액정소자를 「OFF 상태」로 할 때에도, 0이 아닌 값(예컨대 2.5볼트)을 갖는 전압(옵셋전압)을 인가하는 점에 특징을 갖고 있다.
또, 도73에 도시된 바와 같이, 옵셋전압의 바람직한 값은, 액정의 온도에 따라 상이하다. 투영형 표시장치의 경우, 조도가 높은 광이 화상시프트소자에 입사되기 때문에, 액정의 온도가 상승하기 쉽다. 이 때문에, 실온에서 최적화된 옵셋전압을 액정에 인가하여도, 액정의 온도상승에 의해 타원편광 성분이 발생된다. 이 때문에, 온도센서에 의해 액정소자의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 옵셋전압의 크기를 적절하게 제어하는 것이 바람직하다.
옵셋전압의 바람직한 크기는, 도74에 도시된 바와 같이, 광의 파장역에 따라서도 상이하다. 이 때문에, 인간의 시각에 가장 민감한 파장역에 속하는 G 광에 관한 값 α가 가장 작게 되도록 옵셋전압을 설정하는 것이 바람직하다. 단, RGB의 3원색에서 각각의 값 α의 차가 가장 작게 되도록 옵셋전압을 설정하여도 좋다.
옵셋전압이 액정소자의 온도에 따라 변화할 때, 옵셋전압의 값이 0이 되는 경우도 있지만, 본 명세서에서는, 이 때의 인가전압도 「옵셋전압」이라고 칭하는 것으로 한다.
(실시예 24)
복굴절소자는, 전술한 바와 같이, 그 광학축을 포함하는 「주단면」내에 있어서, 입사광선을 정상광과 이상광으로 분리할 수 있다. 따라서, 복굴절소자에 입사되는 광의 편광방향이 주단면에 대하여 수직이면, 정상광선 성분만으로 된다. 한편, 복굴절소자에 입사되는 광의 편광방향이 주단면에 대하여 평행하면, 이상광선 성분만으로 된다. 액정소자 등을 사용하여, 입사광의 편광방향을 복굴절소자의 주단면에 대하여 수직 또는 수평한 방향으로 스위칭하면, 복굴절소자의 주단면내에 있어서, 입사광선을 시프트시킬 수 있다.
전술한 실시예 9에 따른 화상시프트소자는, 화상을 화면수직방향으로 시프트시킬 수 있다. 이 화상시프트소자는, 화면수직방향 또는 수평방향으로 편광방향을 갖는 입사광을 수취하여, 그와 같은 입사광의 시프트동작을 행하고 있다.
그러나, 표시패널에 따라서는, 패널로부터 나온 광의 편광방향이, 표시화면의 수평방향에 대하여 0° 또는 90°를 형성하는 경우만이 아니라, 45°를 형성하는 경우가 있다. 특히, 마이크로렌즈 어레이를 사용하는 단판방식에서는, 색분리 방향으로 넓은 시각을 나타내는 것이 필요하기 때문에, 액정표시소자로부터 출사되는 광의 편광방향을 표시화면의 수평방향에 대하여 45°방향으로 설정하는 것이 바람직하다.
표시패널로부터 나온 광의 편광방향이 화면의 수평방향에 대하여 경사져 있는 경우에도, 화상시프트소자에 의해, 화상을 화면의 수직방향 또는 수평방향으로 시프트시켜야 되는 경우가 있다. 그러나, 편광방향이 수평방향으로 경사진 광이 도32 등에 도시된 화상시프트소자에 입사되면, 화상시프트소자내의 복굴절소자에 대하여, 정상광 성분 및 이상광 성분의 양방을 포함하는 광이 입사하게 된다. 그 결과, 입사광선이 2개로 분리된다고 하는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 표시패널로부터 나온 광이 화상시프트소자에 입사되기까지의 사이에, 위상차판 등에 의해 상기 광의 편광방향을 회전시켜, 이 편광방향이 복굴절소자의 광학축을 포함하는 면에 대하여 0° 또는 90°의 관계가 되도록 하면 좋다.
그렇지만, 위상차판에 의해 편광상태를 조절하는 경우는, 가시역 전체, 또는 어떤 특정한 파장역 전체에 걸쳐, 편광방향을 마찬가지로 회전시킬 필요가 있다. 실제의 위상차판에 의하면, 가시역 전역에 걸쳐 편광방향을 동일하게 회전시키는 것은 곤란하여, 파장이 중심파장으로부터 벗어남에 따라서, 타원편광화되고, 복굴절소자에 대해서는 정상광 성분과 이상광 성분의 양방이 입사하게 된다. 그 결과, 광선의 일부가 원치 않는 방향으로 시프트되어, 화상이 2중으로 되기 때문에, 해상도가 저하된다.
본 실시예의 화상시프트소자에서는, 상술과 같은 문제를 해결하기 위해, 경사 방향으로 화상을 시프트시키는 복수의 복굴절소자를 조합해서 사용하여, 그에 의해 화면수직방향으로 화상을 시프트시킨다.
도75a∼도75c를 참조한다. 표시패널(740)로부터 화면수평방향(또는 수직방향)에 대하여 경사진 편광방향을 가지는 광(직선편광)이 출사되어, 제1 소자(제1 액정소자)(741)에 입사된다. 제1 액정소자(741)는, 인가전압에 따라 입사광의 편광방향을 90° 회전시키는 상태와, 편광방향을 회전시키지 않는 상태 사이를 스위칭한다.
본 실시예에서는, 액정소자(741)로부터 나온 광의 편광면에 대하여 평행 또는 수직한 광학축을 갖는 2장의 복굴절소자(742,744)가 배치되고, 2장의 복굴절소자(742,744) 사이에 제2 액정소자(743)가 배치되어 있다. 제2 액정소자(743)도, 인가전압에 따라, 입사광의 편광방향을 90° 회전시키는 상태와, 편광방향을 회전시키지 않는 상태 사이를 스위칭한다.
본 실시예에서는, 제1 액정소자(741)에 가까운 위치에 배치되어 있는 복굴절소자(제1 복굴절소자)(742)의 주단면(광학축과 입사광선의 광축의 양방을 포함하는 평면)은, 제1 액정소자(741)로부터 상대적으로 먼 위치에 배치되어 있는 복굴절소자(제2 복굴절소자)(744)의 주단면과 직교하는 관계에 있다. 바꿔 말하면, 제1 복굴절소자(742)의 광학축과 제2 복굴절소자(744)의 광학축은, 입사광의 광축 주위로 90°(또는 -90°) 회전시킨 관계에 있다.
제1 복굴절소자(742)의 주단면은, 어떤 기준면(여기서는, 「수평면」)에 대하여 θ°의 각도를 형성하고 있고, 제2 복굴절소자의 주단면은, 상기 기준면에 대하여 θ'°(= θ°+ 90°)의 각을 형성하고 있는 것으로 한다. 지금, 편광방향이 제1 복굴절소자의 주단면에 대하여 평행한 광이 복굴절소자(742)에 입사된 경우를 고려한다. 이 경우, 입사광의 광축은, 우선, 제1 복굴절소자(742)의 광학축에 평행한 방향(θ 방향)으로 시프트된다. 그리고, 제2 복굴절소자(744)에 의하여 편광방향이 90° 회전된 후, 제2 복굴절소자(744)의 광학축에 평행한 방향(θ' 방향)으로 시프트된다.
여기서, 제1 복굴절소자(742)에 의한 시프트량(이동거리)을 a로 하고, 제2 복굴절소자(744)에 의한 시프트량(이동거리)을 b로 한다. 이 경우, a와 b의 관계가 tanθ = a/b를 만족할 때, 제1 및 제2 복굴절소자(742,744)에 의한 최종적인 시프트방향은 상기 기준면(= 「수평면」)에 대하여 수직한 방향(화면수직방향)과 일치한다. 이 때의 화면수직방향에 있어서의 화상시프트량은, (a2 + b2)의 평행근과 같다. 또, 거리 a 및 b는, 각각, 제1 복굴절소자(742)의 두께 및 제2 복굴절소자 (744)의 두께에 비례한 크기를 가진다.
상기 실시예에서는, θ°이 45°인 경우, θ'는 135°가 된다. 이 때, tan45°= a/b = 1의 관계를 만족시키면 좋기 때문에, 동일재료로 이루어지는 동일두께의 복굴절판을 2장 사용하여 제1 및 제2 복굴절소자를 제작할 수 있다.
또, 제1 소자에는, TN 모드의 액정 이외에, 수직배향모드 액정, OCB 모드 액정, 강유전 액정 등을 사용할 수 있다.
표시패널(740)에는, 화면수평방향에 대하여 경사진 방향을 따라 동색의 화소(예컨대, R 색의 화소)가 배열되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 화상시프트방향은, 동색의 화소열에 대하여 수직한 방향과 일치시키면 좋다. 이러한 화상시프트는, 동일한 재료로 구성된 동일 두께의 복굴절판을 2장 포개고, 그들의 광학축의 방향을 일치시키고(θ=θ'), 동색 화소열의 방향과 θ 방향이 직교하도록 배치함과 동시에, 제2 액정소자에 의한 편광방향의 스위칭을 행하지 않으면 좋다. 이 경우, 1장의 복굴절소자를 사용하여도 좋고, 또한 제2 액정소자(743)를 제거한 구성을 채용하여도 좋다.
본 발명의 화상표시장치에서는, 광원으로부터의 광을 예컨대 R, G, 및 B의 삼원색의 광속으로 분할하고, 각각의 색의 광속을 화상표시패널의 대응하는 화소영역에 입사시킴으로써 각 화소영역에서 R, G, 및 B의 변조를 행한다. 그리고, 화상표시패널로부터의 출사광의 광로를 시분할로 순차 절환하면서, 그에 대응시켜 표시화상을 순차 절환함으로써, 광의 이용율을 높이면서, 고해상도의 칼라화상표시를 실현하는 것이 가능하게 된다.

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  61. 광원,
    각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널,
    상기 광원으로부터의 광을 파장역에 따라 상기 복수의 화소영역 중 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단, 및
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의해 피투영면상에 화상을 형성하는 광학계를 구비한 투영형 화상표시장치에 있어서,
    상기 화상을 구성하는 각 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및
    상기 화상표시패널에 의해 표시되는 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고,
    상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 상이한 파장역에 속하는 광에 의해 상기 피투영면상의 동일영역을 순차 조사하고,
    상기 광제어수단은, 상기 광원으로부터의 광을, 파장대역에 따라, 동일면내에 포함되는 상이한 방향으로 향하게 하고,
    상기 화상시프트소자는, 상기 면에 평행한 방향으로 상기 서브프레임화상을 시프트하는 투영형 화상표시장치.
  62. 광원,
    각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널,
    상기 광원으로부터의 광을 파장역에 따라 상기 복수의 화소영역 중 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단, 및
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의해 피투영면상에 화상을 형성하는 광학계를 구비한 투영형 화상표시장치에 있어서,
    상기 화상을 구성하는 각 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및
    상기 화상표시패널에 의해 표시되는 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고,
    상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 상이한 파장역에 속하는 광에 의해 상기 피투영면상의 동일영역을 순차 조사하고,
    상기 화상시프트소자에 의한 상기 서브프레임화상의 시프트방향은, 상기 화상표시패널에 있어서의 표시화면의 단변 방향과 일치하고 있는 투영형 화상표시장치.
  63. 광원,
    각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널,
    상기 광원으로부터의 광을 파장역에 따라 상기 복수의 화소영역 중 대응하는 화소영역에 집광시키는 광제어수단, 및
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의해 피투영면상에 화상을 형성하는 광학계를 구비한 투영형 화상표시장치에 있어서,
    상기 화상을 구성하는 각 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및
    상기 화상표시패널에 의해 표시되는 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고,
    상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에서 변조된 상이한 파장역에 속하는 광에 의해 상기 피투영면상의 동일영역을 순차 조사하고,
    상기 피투영면상에서 시프트되는 상기 서브프레임화상의 운동 패턴이 주기성을 갖고 있고,
    상기 운동 패턴은, 상기 서브프레임화상을 동일 직선상에 있어서의 4개 이상의 상이한 위치로 시프트시키는 것을 포함하는 투영형 화상표시장치.
  64. 제61항에 있어서, 상기 피투영면상에서 시프트되는 상기 서브프레임화상의 운동 패턴이 주기성을 갖고 있고,
    상기 운동 패턴은, 상기 서브프레임화상을 동일 직선상에 있어서의 4개 이상의 상이한 위치로 시프트시키는 것을 포함하는 투영형 화상표시장치.
  65. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 상기 서브프레임의 표시의 절환은 상기 화상표시패널의 면기입에 의해 행하고, 또한 상기 화상시프트소자에 의한 시프트동작을 상기 절환에 동기시켜 실행하는, 투영형 화상표시장치.
  66. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 상기 서브프레임의 표시의 절환은 상기 화상표시패널의 선주사에 의해 행하고, 또한 상기 화상시프트소자에 의한 시프트동작을 상기 절환에 동기시켜 실행하는, 투영형 화상표시장치.
  67. 제66항에 있어서, 상기 피투영면상에 있어서의 상기 서브프레임의 시프트방향은, 상기 화상표시패널의 주사방향과 동일한 투영형 화상표시장치.
  68. 제66항에 있어서, 상기 피투영면상에 있어서의 상기 서브프레임의 시프트방향은, 상기 화상표시패널의 주사방향과 일치하지 않는, 투영형 화상표시장치.
  69. 제66항에 있어서, 상기 피투영면상에서, 상기 서브프레임화상의 표시영역이 증가하는 속도와 상기 화상시프트소자에 의한 시프트영역이 증가하는 속도가 일치하고 있는 투영형 화상표시장치.
  70. 제66항에 있어서, 상기 화소영역의 각 행에 대해서, 주사 개시와 상기 화상시프트소자에 의한 광로 시프트 개시 사이의 시간간격을 가변으로 하는 투영형 화상표시장치.
  71. 제66항에 있어서, 상기 화소영역의 각 행에 대해서, 주사개시와 상기 화상시프트소자에 의한 광로 시프트 개시 사이의 시간간격이 미리 설정되어 있는 투영형 화상표시장치.
  72. 제71항에 있어서, 상기 화소영역의 각 행에 대해서, 상기 화상시프트소자에 의한 광로 시프트의 개시를 주사 개시보다 지연하여 실행하는 투영형 화상표시장치.
  73. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향과 동일한 투영형 화상표시장치.
  74. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 제n+1번째(n은 정(正)의 정수(整數))의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향은, 제n번째의 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상을 상기 피투영면상에서 시프트시키는 방향과는 반대이고,
    제n+1번째의 프레임화상의 최초의 서브프레임화상은, 제n번째의 프레임화상의 최후의 서브프레임화상에 대하여 시프트되지 않는 투영형 화상표시장치.
  75. 제61항 또는 제62항에 있어서, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이고,
    각 서브프레임화상은 상기 피투영면상의 상이한 2개의 위치에 순차 표시되는 투영형 화상표시장치.
  76. 제61항 또는 제62항에 있어서, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 2개이고,
    각 서브프레임화상은 상기 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시되고,
    상기 서브프레임화상의 시프트의 주기가 프레임기간의 1.5배인 투영형 화상표시장치.
  77. 제61항 또는 제62항에 있어서, 각 프레임화상을 구성하는 서브프레임화상의 수는 4개 이상이고,
    각 서브프레임화상은 상기 피투영면상의 상이한 3개의 위치에 순차 표시되고,
    각 프레임화상을 구성하는 4개 이상의 서브프레임화상 중 적어도 2개의 서브프레임화상은, 상기 피투영면상의 동일 위치에 표시되는 투영형 화상표시장치.
  78. 제69항에 있어서, 상기 피투영면상의 동일 위치에 표시되는 상기 적어도 2개의 서브프레임화상은, 흑(黑) 표시의 서브프레임화상을 포함하고 있는 투영형 화상표시장치.
  79. 제69항에 있어서, 상기 피투영면상의 동일 위치에 표시되는 상기 적어도 2개의 서브프레임화상은, 휘도가 감소된 서브프레임화상을 포함하고 있는 투영형 화상표시장치.
  80. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 상기 피투영면상에서 시프트되는 상기 서브프레임화상의 운동 패턴이 주기성을 갖고 있고, 상기 운동 패턴의 1주기가 대략 2화소피치의 이동을 적어도 2회 포함하고 있는 투영형 화상표시장치.
  81. 제72항에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 각각이 순차 표시되는 3장의 서브프레임화상의 이동에 의해 규정되는 6종류의 서브세트로부터 선택된 짝수개의 서브세트의 조합으로 구성되어 있고,
    상기 6종류의 서브세트는, 이동방향에 관하여 대칭관계에 있는 2개의 군의 어느 것에 속해 있는 투영형 화상표시장치.
  82. 제81항에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 상기 2개의 군의 각각으로부터 선택된 서브세트를 교대로 포함하고 있는 투영형 화상표시장치.
  83. 제81항에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 18장의 서브프레임화상의 이동으로 구성되어 있고,
    상기 2개의 군의 각각으로부터 선택된 6개의 서브세트를 교대로 포함하고 있는 투영형 화상표시장치.
  84. 제81항에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 6장의 서브프레임화상의 이동으로 구성되어 있고,
    상기 2개의 군의 각각으로부터 1개씩 선택된 2개의 서브세트를 포함하고 있는 투영형 화상표시장치.
  85. 제63항에 있어서, 연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 2배 이상으로 되지 않는 투영형 화상표시장치.
  86. 제63항에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 12장의 서브프레임화상으로 구성되어 있고,
    연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 2배 이상으로 되지 않는 투영형 화상표시장치.
  87. 제63항에 있어서, 상기 서브프레임화상의 운동 패턴의 1주기는, 순차 표시되는 6장의 서브프레임화상으로 구성되어 있고,
    연속하여 표시되는 서브프레임화상 사이의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 2배 이상으로 되지 않는 투영형 화상표시장치.
  88. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 상기 피투영면상에 있어서의 상기 서브프레임의 시프트량은, 상기 피투영면상에 있어서 상기 시프트의 방향을 따라 측정한 화소피치의 약 정수배인 투영형 화상표시장치.
  89. 제61항, 제62항 또는 제63항에 있어서, 상기 화상표시패널에 의해 표시되는 상기 서브프레임화상이 다음의 서브프레임으로 절환될 때, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광이 상기 피투영면에 달하지 않도록 상기 광을 차단하는 투영형 화상표시장치.
  90. 제63항에 있어서, 상기 광제어수단은, 상기 광원으로부터의 광을, 파장대역에 따라, 동일면내에 포함되는 상이한 방향으로 향하게 하고,
    상기 화상시프트소자는, 상기 면에 평행한 방향으로 상기 서브프레임화상을 시프트하는 투영형 화상표시장치.
  91. 제90항에 있어서, 상기 화상시프트소자에 의한 상기 서브프레임화상의 시프트방향은, 상기 화상표시패널에 있어서의 표시화면의 단변 방향과 일치하고 있는 투영형 화상표시장치.
  92. 각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널을 구비하고, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의하여 화상을 형성하는 화상표시장치에 있어서,
    상기 화상을 구성하는 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및
    상기 화상표시패널에 의해 표시된 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상의 광로를 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고,
    상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에 의해 변조된 상이한 파장역에 속하는 광을, 상기 서브프레임의 시프트에 의해 합성하고,
    상기 회로는, 상기 프레임화상을 구성하는 제1 색에 관한 데이터를 저장하는 제1 기억영역, 상기 프레임화상을 구성하는 제2 색에 관한 데이터를 저장하는 제2 기억영역, 및 상기 프레임화상을 구성하는 제3 색에 관한 데이터를 저장하는 제3 기억영역을 구비하고,
    상기 제1 기억영역, 제2 기억영역, 및 제3 기억영역의 각각으로부터 독출한 데이터를 미리 설정된 순서로 선택적으로 조합함으로써, 상기 복수의 서브프레임의 각각의 데이터를 생성하고,
    상기 화상시프트소자는, 청구항 61, 62 또는 63에 기재된 화상시프트소자인 화상표시장치.
  93. 각각이 광을 변조할 수 있는 복수의 화소영역을 갖는 화상표시패널을 구비하고, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 광에 의하여 화상을 형성하는 화상표시장치에 있어서,
    상기 화상을 구성하는 프레임화상의 데이터로부터 복수의 서브프레임화상의 데이터를 생성하고, 상기 화상표시패널에 의해 상기 복수의 서브프레임화상을 시분할로 표시시키는 회로, 및
    상기 화상표시패널에 의해 표시된 상기 복수의 서브프레임화상 중 선택된 서브프레임화상의 광로를 시프트시키는 화상시프트소자를 구비하고,
    상기 화상표시패널의 상이한 화소영역에 의해 변조된 상이한 파장역에 속하는 광을, 상기 서브프레임의 시프트에 의해 합성하고,
    상기 회로는, 상기 복수의 서브프레임화상의 데이터를 기억하는 복수의 기억영역을 구비하고 있고,
    상기 복수의 기억영역에는, 상기 프레임화상을 구성하는 제1 색에 관한 데이터, 상기 프레임화상을 구성하는 제2 색에 관한 데이터, 및 상기 프레임화상을 구성하는 제3 색에 관한 데이터로 구성되는 데이터가 기억되고,
    상기 화상시프트소자는, 청구항 61, 62, 또는 63에 기재된 화상시프트소자인 화상표시장치.
  94. 제1 파장역에 속하는 제1색용 화소영역, 제2 파장역에 속하는 제2색용 화소영역, 및 제3 파장역에 속하는 제3색용 화소영역이 주기적으로 배열된 광변조부를 갖는 화상표시패널을 구비한 화상표시장치에 있어서,
    상기 광변조부에 의해 변조된 광의 광로를 주기적으로 시프트시킬 수 있는 화상시프트소자를 더 구비하고,
    상기 광로를 가로지르는 어떤 가상면상에 있어서의 제1 화소의 색은, 제1 기간에 상기 제1색용 화소영역에서 변조된 광, 제2 기간에 상기 제2색용 화소영역에서 변조된 광, 및 제3 기간에 상기 제3색용 화소영역에서 변조된 광에 의해 규정되고,
    상기 가상면상에 있어서 상기 제1 화소에 인접하는 제2 화소의 색은, 상기 제1 기간에 상기 제2색용 화소영역에서 변조된 광, 상기 제2 기간에 상기 제3색용 화소영역에서 변조된 광, 및 상기 제3 기간에 상기 제1색용 화소영역에서 변조된 광에 의해 규정되고,
    상기 가상면상에 있어서 상기 제2 화소에 인접하는 제3 화소의 색은, 상기 제1 기간에 상기 제3색용 화소영역에서 변조된 광, 상기 제2 기간에 상기 제1색용 화소영역에서 변조된 광, 및 상기 제3 기간에 상기 제2색용 화소영역에서 변조된 광에 의해 규정되고,
    상기 화상시프트소자는, 청구항 61, 62, 또는 63에 기재된 화상시프트소자인 화상표시장치.
  95. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고,
    상기 제1 소자 및 제2 소자를 적어도 2조 갖고, 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열되도록 배치되고,
    상기 3개 이상의 위치 중 인접하는 위치로 상기 서브프레임화상을 시프트시킬 때, 광입사측에 배치된 제1 소자에 대한 전압인가상태의 선택이, 그 다음에 상기 서브프레임화상을 시프트시키는 방향에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 화상시프트소자.
  96. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일 직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고,
    상기 제1 소자 및 제2 소자를 적어도 2조 갖고, 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열되도록 배치되고,
    상기 3개 이상의 위치 중 중앙부의 위치로 상기 서브프레임화상을 시프트시킬 때, 광입사측에 배치된 제1 소자에 대한 전압인가의 상태를, 광출사측에 배치된 제1 소자에 대한 전압인가의 상태와 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 화상시프트소자.
  97. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    상기 광로상에 배치되는 제1 화상시프트 부분 및 제2 화상시프트 부분을 구비하고,
    상기 제1 및 제2 화상시프트 부분은, 각각, 상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고,
    상기 제1 화상시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량과, 상기 제2 화상시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량이 서로 상이한, 화상시프트소자.
  98. 제97항에 있어서, 상기 광로상에서 광이 먼저 입사하는 측에 위치하는 상기 화상시프트 부분에 의한 서브프레임화상의 시프트량은, 상기 광로상에서 광이 후에 입사하는 측에 위치하는 상기 화상시프트 부분에 의한 서브프레임화상의 시프트량의 2배인 화상시프트소자.
  99. 제97항 또는 제98항에 있어서, 상기 복수의 소자를 구동하는 인가전압의 조합은, ON으로부터 OFF로의 천이와 OFF로부터 ON으로의 천이를 동시에 포함하지 않는 화상시프트소자.
  100. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 복수의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고,
    상기 제1 소자는, 전압인가에 응답하여 광의 편광상태를 절환할 수 있는 액정소자를 포함하고,
    상기 제2 소자는, 광의 편광상태에 따라 광축 위치를 시프트시키는 광복굴절소자를 포함하고 있고,
    상기 광의 편광상태를 절환하기 위해 상기 액정소자에 인가되는 복수레벨의 전압은, 모두 0이 아닌 값을 갖고 있는, 화상시프트소자.
  101. 제100항에 있어서, 상기 액정소자는, 상기 복수 레벨의 전압에 포함되는 제1 전압이 인가되었을 때 제1 편광을 출사하고, 상기 복수 레벨의 전압에 포함되는 제2 전압이 인가되었을 때, 상기 제1 편광에 대하여 편광면이 실질적으로 90°회전한 제2 편광을 출사하는, 화상시프트소자.
  102. 제101항에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자의 온도에 따라 제어되는 옵셋치를 갖고 있는, 화상시프트소자.
  103. 제101항 또는 제102항에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자를 투과하는 가시광의 전압투과율특성에 기초하여 설정된 옵셋치를 갖고 있는, 화상시프트소자.
  104. 제101항 또는 제102항에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자를 투과하는 녹색광의 전압투과율특성에 기초하여 설정된 옵셋치를 갖고 있는, 화상시프트소자.
  105. 제101항 또는 제102항에 있어서, 상기 제1 전압은, 상기 액정소자를 투과하는 적색광의 전압투과율특성, 녹색광의 전압투과율특성, 및 청색광의 전압투과율특성에 기초하여 최적화된 옵셋치를 갖고 있는, 화상시프트소자.
  106. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 복수의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    상기 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 편광방향을 변조하는 제1 소자, 및 광의 편광방향에 따라 굴절율이 상이한 제2 소자를 갖고 있고,
    상기 제1 소자는, 제1 편광변조소자와 제2 편광변조소자를 갖고, 또한 상기 제2 소자는, 제1 복굴절소자와 제2 복굴절소자를 갖고 있고,
    상기 제1 편광변조소자는, 상기 제1 복굴절소자에 대한 정상광 또는 이상광을 출사하고,
    상기 제2 편광변조소자는, 상기 제2 복굴절소자에 대한 정상광 또는 이상광을 출사하고,
    상기 제1 복굴절소자는, 상기 광로를 포함하는 어떤 기준면에 대하여 θ°의 방향으로 상기 화상을 거리 a 만큼 시프트시키고,
    상기 제2 복굴절소자는, 상기 기준면에 대하여 θ'°의 방향으로 상기 화상을 거리 b만큼 시프트시키고,
    tanθ = a/b의 관계가 성립하는 화상시프트소자.
  107. 제106항에 있어서, θ'° = θ°+ 90°의 관계가 성립하는 화상시프트소자.
  108. 제106항에 있어서, θ'°= θ°의 관계가 성립하는 화상시프트소자.
  109. 제107항 또는 제108항에 있어서, 상기 θ는 45인 화상시프트소자.
  110. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 3개 이상의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    편광광에 대하여 2 이상의 상이한 굴절율을 나타내는 액정층, 및
    상기 액정층을 협지하는 2장의 기판을 갖고 있고,
    상기 2장의 기판의 어느 일방의 기판의 액정측 표면에는, 미소프리즘 또는 회절격자가 형성되어 있는 화상시프트소자.
  111. 제110항에 있어서, 상기 미소프리즘 또는 회절격자는, 상기 2 이상의 굴절율 중 적어도 1개의 굴절율과 실질적으로 같은 굴절율을 가지는 재료로 형성되어 있는 화상시프트소자.
  112. 제110항에 있어서, 상기 액정층 및 상기 2장의 기판을 적어도 2조 갖고, 상기 조가 상기 광로상에 있어서 직렬적으로 배열되고,
    상기 3개 이상의 위치 중 인접하는 위치로 상기 서브프레임화상을 시프트시킬 때, 광출사측에 배치된 화상시프트소자에 대한 전압인가의 선택만으로 상기 서브프레임화상을 시프트시키는 것을 특징으로 하는 화상시프트소자.
  113. 광로상에 직렬적으로 배열된 적어도 2조의 화상시프트소자를 구비하고,
    각 조의 화상시프트소자는, 각각, 2개의 변위소자를 포함하고,
    각 변위소자는, 편광광에 대하여 2 이상의 상이한 굴절율을 나타내는 액정층, 및 상기 액정층을 협지하는 2장의 기판을 갖고, 상기 2장의 기판의 어느 일방의 기판의 액정층 표면에는, 미소프리즘 또는 회절격자가 형성되어 있고,
    동일한 조내에 포함되는 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자의 굴절각은 서로 같고,
    상기 광로상에서 광이 먼저 입사하는 측에 위치하는 조에 포함되는 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자에 의한 굴절각은, 상기 광로상에서 광이 후에 입사하는 측에 위치하는 조의 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자에 의한 굴절각의 2배인 화상시프트소자.
  114. 광로상에 직렬적으로 배열된 적어도 2조의 화상시프트소자를 구비하고,
    각 조의 화상시프트소자는, 각각, 2개의 변위소자를 포함하고,
    각 변위소자는, 편광광에 대하여 2 이상의 상이한 굴절율을 나타내는 액정층, 및 상기 액정층을 협지하는 2장의 기판을 갖고, 상기 2장의 기판의 어느 일방의 기판의 액정측 표면에는, 미소프리즘 또는 회절격자가 형성되어 있고,
    동일한 조내에 포함되는 기판에 형성된 상기 미소프리즘 또는 회절격자의 굴절각은 서로 같고,
    상기 광로상에서 광이 먼저 입사하는 측에 위치하는 조에 포함되는 기판의 거리는, 상기 광로상에서 광이 후에 입사하는 측에 위치하는 조의 기판의 거리의 2배인 화상시프트소자.
  115. 화상표시패널에 의해 변조된 서브프레임화상의 광로를 주기적으로 시프트시키고, 그에 의하여, 상기 서브프레임화상을 어떤 면내의 동일직선상에 있어서의 1화소피치 이상 떨어진 4개의 위치로 선택적으로 바꿀 수 있는 화상시프트소자에 있어서,
    상기 광로상에서 직렬적으로 배열된 제1 시프트소자 및 제2 시프트소자를 갖고,
    상기 제1 시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량은, 상기 제2 시프트소자에 의한 서브프레임화상의 시프트량의 2배로 설정되어 있는 화상시프트소자.
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