JPH02234189A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明は投射型表示装置に関し、特に光変調手段として
液晶パネルを用いたいわゆる液晶プロジエクタに適用す
るものである． Ｂ発明の概要 本発明は、投射型表示装置において、複数の液晶パネル
によって形成される画素を合成画像上にほぼ一様に分布
させるようにしたことにより、比較的低いスキャン周波
数をもちかつ表示むらを生じさせないようにし得る高解
像度の合成画像を形成することができる。

Ｃ従来の技術 従来、液晶プロジエクタとして、液晶パネル上に形成さ
れた画像を光学系によって拡大してスクリーンに投射す
るようにしたものが提案されている（特開昭６１−１０
２８９２号公報）．ここで白黒画像を投射する場合には
１枚の液晶パネルを用い、カラー画像を投射する場合に
は三原色ＲＧＢ画像に対応する３枚の液晶パネルを用い
てそれぞれＲＧＢ部分画像を形成し、これをスクリーン
上で光学的に合成する手法を用いる．Ｄ発明が解決しよ
うとする問題点 この従来の液晶プロジエクタにおいては、スクリーン上
に投射される画像の解像度はそれぞれ各液晶パネルにお
ける解像度、従って液晶パネル上に配列されている画素
数によって決まることになり、従って高解像度の画像を
スクリーン上に形成しようとすれば液晶パネル上の画素
数を増大させる必要がある． ところが標準テレビジョン方式のテレビジョン信号を用
いて液晶パネルを光変調動作させることにより画像を発
佳させようとする場合、フィールド周期（従ってフレー
ム周期）が標準化されているので、当該標準のフィール
ド周期又は標準のフレーム周期の間に画素敵を増大させ
た液晶パネルを駆動するためには実際上スキャナ回路に
おけるスキャン駆動周波数が高くなり、その結果実際上
各液晶セルを十分に光変調動作させることができなくな
る問題がある． この問題を解決する１つの方法として、１枚の表示画面
を複数の分割面に分割してタイル状に配列し、各分割面
を専用のスキャナ回路によって標準のフィールド周期（
従って標準のフレーム周期）でスキャン駆動させるよう
にする方法が考えられる． この方法は１つの表示画面を複数の分割面に分割するこ
とにより、１枚の分割面に含まれる画素数としては従来
の場合の゛ような低解像度の液晶パネルを選定できるか
ら、実用上各画素の液晶セルを安定に光変調動作させる
ことができる程度に各スキャナ回路のスキャン駆動周波
数を抑えることができると考えられる． ところが実際上この方法によると、各分割面を構成する
液晶パネルの輝度又は色相に不揃いがあると、当該不揃
いが各分割面が配設されている画面位置に集中的に現れ
ることにより、１枚の画像として見たとき当該輝度又は
色相の不揃いに基づく表示むらが画像上に生ずる結果に
なり、全体として表示画像の品位が劣化する結果になる
おそれがある． 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、実際上各
液晶パネルに輝度又は色相の不揃いがあったとしても、
投射された画像として見たとき画像の品位を劣化させな
いようにし得る投射型表示装置を提案しようとするもの
である． ？問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、それぞ
れ独立に光変調駆動される複数の液晶バネル２Ａ，２Ｂ
と、この複数の液晶パネル２Ａ１２Ｂから射出される複
数の部分画像光（ＬＡｍａ，ＬＡ■）、（ＬＡ＊ｖ、Ｌ
Ａ１ｅ）をスクリーンｌ１、２ｌに投射することにより
当該スクリーン１１、２ｌ上にこれらの複数の部分画像
光（ＬＡ■、ＬＡ意醜）、（ＬＡ１？、Ｌ　Ａ　Ｉ　９
　）を１枚の合成画像ＰｔＣに合成する光学的画像合成
手段（１３Ａ，１３Ｂ）、（４１、４２、４３）とを具
え、複数の液晶パネル２人、２Ｂ上の液晶セルを当該各
液晶セルによって形成される画素が互いに合成画像ＰＩ
Ｃ上にほぼ一様に分布するような位置に、配列させるよ
うにする． Ｆ作用 複数の液晶パネル２Ａ，２Ｂの液晶セルによって形成さ
れる画素は、合成画像ＰＩＣ上に互いにほぼ一様に分布
するようになされていることにより、各液晶パネル２Ａ
，２Ｂに輝度又は色相に不揃いがあっても、これが合成
画像上の表示むらを生じさせるおそれを有効に回避し得
る．また複数の液晶パネルをそれぞれ独立に画像表示駆
動できることにより、当該複数の液晶パネルのスキャン
駆動周波数を比較的低い周波数に選定しても、合成画像
ＰＩＣとして高解像度のものを得ることができる． Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する． （Ｇ１）投射画像の合成原理 第１図において、ｌは全体として投射型表示装置を示し
、複数例えば２枚の液晶パネル２Ａ及び２Ｂを有し、第
１の液晶バネル２Ａ上には、１枚の投射画像の水平走査
ラインのうち奇数番目の水平走査ライン、すなわち奇数
水平走査ラインＬ　ＨＡ上の画素を構成する液晶セルＣ
Ａが配列され、また第２の液晶パネル２Ｂ上には、投射
画像の水平走査ラインのうち偶数番目の水平走査ライン
、すなわち偶数水平走査ラインＬ　ＩＩＩ上の画素を構
成する液晶セルＣＢが配列されている． かくして第１及び第２の液晶パネル２Ａ及び２Ｂは、そ
れぞれ奇数及び偶数水平走査ラインＬＸＡ及びＬ。の画
素によって構成される部分画像ＰＩＣＡ及びＰＩＣＢが
専用のスキャナ回路、すなわち奇数及び偶数スキャナ回
路３Ａ及び３Ｂから与えられる映像変調信号ＤＶ，及び
Ｄｖ．によって形成される。

この部分画像Ｐ　Ｉ　ＣＡ及びＰＩＣＢは矢印ＰＲＡ及
びＰＲＢによって示す光学的合成手段によって１枚の合
成画像ＰＩＣに合成されてスクリーン上に投射される． かくしてスクリーン上に投射された合成画像ＰＩＣは、
その奇数水平走査ラインＬＨ＆の各画素によって表示さ
れる部分画像ＰＩＣＡの間に、偶数水平走査ラインＬＭ
Ｉの画素によって表される部分画像ＰＩＣＢとが組合わ
されることにより、各部分画像Ｐ　Ｉ　ＣＡ及びＰＩＣ
Ｂそれ自体は低解像度のものをもちいても、全体として
標準テレビジコン方式の画像の画素数と比較して格段的
に多数の画素によって構成された高解像度の合成画像Ｐ
ＩＣを得ることができる。

かくするにつき、合成画像ＰＩＧを２つの部分画像ＰＩ
ＣＡ及びＰＩＣＢを互い違いに配設するようにしたこと
により、各部分画像ＰＩＣＡ及びＰＩＣＢを光変嬉する
ために用いられる映像変調信号ＤｖＡ及びＤＶ，の走査
周波数として標準テレビジ目ン方式のフィールド周期（
従ってフレーム周期）と同程度のフィールド周期（従っ
てフレーム周期）のものを適用し得、従って第１及び第
２の液晶バネル２Ａ及び２Ｂの液晶セルＣＡ及びＣＢを
安定に光変調動作させることができる。

またスクリーン上に形成される合成画像ＰＩＣの画面全
体について、部分画像ＰＩＣＡ及びＰ！ＣＢの画素がほ
ぼ均一に配列されることにより、たとえ第１及び第２の
液晶バネル２Ａ及び２Ｂの輝度又は色相にばらつきがあ
ったとしても、合成画像ＰＩＣ全体としてみたとき実用
上その中間的な輝度又は色相の画像が画面全体に表示む
らなく表示できる結果になり、かくして画像の品位を劣
化させることなく高解像度の合成画像ＰＩＣを得ること
ができる。

（Ｇ２）第１実施例 第２図は第１実施例における投射型表示装置ｌを示すも
ので、スクリーンｌ１と直交するように延長する光学的
仮想線ＬＩＮ．を挟んで対称的な左及び右側位置に投射
光源１２Ａ及び１２Ｂが配設され、この投射光源１２Ａ
及び１２Ｂから投射された光源光ＬＡ．Ａ及びＬ　Ａ　
ｒ　ｍが第１及び第２の？晶バネル２Ａ及び２Ｂ（第１
図）に照射される。

液晶パネル２Ａ及び２Ｂは奇数及び偶数スキャナ回路３
Ａ及び３Ｂから送出される映像変調信号ＤＶＡ及びＤｖ
１によって光変調駆動され、これによりそれぞれ発生す
る部分画像ＰＩＣＡ及びＰＩＣＢ（第１図）を内容とす
る部分画像光Ｌ　Ａ　ｚ　ａ及びＬＡ■が得られ、これ
が投射レンズ系１３Ａ及び１３Ｂにおいて投射画像光Ｌ
　Ａ　ｊＡ及びＬＡ３．に変換されてスクリーン１１上
の光学的仮想線Ｉ２ＩＮ，との交点位置に投射される． かくしてスクリーン１１上には第１及び第２の液晶バネ
ル２Ａ及び２Ｂによって形成された部分画像ＰＩＣＡ及
びＰ　Ｉ．　Ｃ　Ｂを合成してなる合成画像ＰＩＣ（第
１図）が形成される。

第２図のように構成すれば、液晶バネル２Ａ及び２Ｂに
よって形成された部分画像Ｐ　Ｉ　ＣＡ及びＰＩＣＢを
スクリーン１１上に合成画像ＰＩＣとして投射するにつ
き、合成画像ＰＩＣ全体として輝度、又は色相の表示む
らがない画像を合成することができ、かくするにつき、
光変調画像を得る際に用いられる映像変調信号ＤＶＡ及
びＤＶ．の周波数として低い周波数を用いながら高解像
度の合成画像を形成することができる． （Ｇ３）第２実施例 第３図は投射型表示装置１の第２実施例を示すもので、
第１図との対応部分に同一符号を付して示すように、ス
クリーン２ｌと直交する方向に延長する光軸ＬＩＮｘ上
に投射光源２２が配設され、この投射光源２２から射出
される光源光Ｌ　Ａ　＋　．がコリメータレンズ系２３
によって平行光ＬＡ．！に変換されて第１の偏光ビーム
スプリツタ２４に入射される． この第１の偏光ビームスプリツタ２４は、矢印ａで示す
ように水平方向の偏光成分でなる水平偏光入射光Ｌ　Ａ
　Ｉｓを第１の変調画像形成部２５に入射すると共に、
矢印ｂで示すように垂直方向の偏向光成分でなる垂直偏
光入射光ＬＡｌ４を反射した後ミラー２６及び２７にお
いて光軸ＬＩＮ意と直交する方向に折り曲げて第２の変
調画像形成部２８に入射するようになされている。

第１の変調画像形成部２５は第４図に示すように、光軸
Ｌ　Ｉ　Ｎｇと直交するように設けられた第１の液晶パ
ネル２Ａを挟んで一対のマイクロレンズアレイ板、すな
わち入射側及び射出側マイクロレンズアレイ板３１及び
３２を有する。

入射側マイクロレンズアレイ板３１は液晶パネル２Ａの
画素に対向する位置にマイクロレンズ要素３３をアレイ
状に配列した構成を有する。各マイクロレンズ要素３３
は液晶バネル２Ａの対応する液晶セルの位置を焦点とし
て、平行光でなる水平偏光入射光ＬＡ，３を当該対向す
る液晶セルにそれぞれ集束するような集束光群Ｌ　Ａ　
＋　ｓを形成し、当該集束光群Ｌ　Ａ　ｔ　ｓを対応す
る液晶セルを透過させた後発散光群Ｌ　Ａ．＆として射
出側マイクロレンズアレイ板３２に入射させる． 射出側マイクロレンズアレイ板３２は液晶バネル２Ａの
各液晶セルに対向する位置に多数のマイクロレンズ要素
３４をアレイ状に配列した構成を有する。

このマイクロレンズ要素３４は、第１の液晶パネル２Ａ
の対応する液晶セルの位置に焦点を有し、当該対応する
液晶セルを透過して来る発散光群ＬＡ１を平行光に変換
して光軸ＬＩＮｇと平行な水平偏光射出光Ｌ　Ａ　ｌ　
？として射出するようになされている． かくして水平偏光入射光Ｌ　Ａ　ｔ　２を液晶パネル２
Ａの各液晶セルを透過させることにより、水平偏光人射
光ＬＡＩ３を効率良く液晶セルを透過させて映像変調信
号ＤｖＡによって変調された変調画像を形成する水平偏
光射出光ＬＡ．．として射出できる． すなわち液晶バネル２Ａは第５図に示すように、透明基
板３５Ａに液晶セル３５Ｂ及びブラックマスク３５Ｃを
配設した構成を有し、ブラックマスク３５Ｃは隣合う液
晶セル３５Ｂ間の領域を入射光が透過できないように液
晶セル３５Ｂの境界位置に付されており、かくして液晶
バネル２Ａから射出する光変調画像のコントラストを向
上させるようになされている． かかる構成の液晶バネル２Ａに対して、水平偏光入射光
Ｌ　Ａ．！は入射側マイクロレンズアレイ板３１のマイ
クロレンズ要素３３によって液晶セル３５Ｂのほぼ中央
位置に集束するような集束光群Ｌ　Ａ．！を発生させた
後液晶セル３５Ｂによって変調されて発散光群Ｌ　Ａ　
Ｉ　＆として射出される。

その結果実質上水平偏光人射光Ｌ　Ａ１３の光エネルギ
ーのほぼ全部をブラックマスク３５Ｃによって遮光され
ることなく液晶パネル２Ａを透過させることができるこ
とにより、結局液晶バネル２Ａから明るい変調画像を得
ることができることになる． 因に第４図及び第５図のようなマイクロレンズ要素３３
及び３４を設けないようにした場合には、破線で図示す
るように、水平偏光入射光Ｌ　Ａ．！がそのまま入射光
Ｌ　Ａ　ｔ　ｍとして入射することによりブラックマス
ク３５Ｃによって遮光される結果になり、かくしてブラ
ックマスク３５Ｃによって遮光される光の分、実質上開
口率が低下するごとになるが、第４図及び第５図のよう
に構成すればこのような開口率の劣化を未然に防止する
ことができる． 液晶バネル２Ａから射出した水平偏光射出光ＬＡ＋ｗ（
第３図）は、第２の偏光ビームスプリッタ４１を透過し
た後偏光板４２に入射し、偏光板４２の偏光方向と一致
する光成分が投射レンズ４３によってスクリーン２ｌ上
に投射される．第２の変調画像形成部２８は、第１の変
調画像形成部２５について第４図及び第５図において上
述したと全く同様の構成を有し、かくして第２の液晶パ
ネル２Ｂとこれを挟むように配設された一対のマイクロ
レンズアレイ板、すなわち入射側及び射出側マイクロレ
ンズアレイ板４５及び４６とによって、垂直偏光入射光
Ｌ　Ａ　ｌ　４を光変調してなる垂直偏光射出光ＬＡ８
が得られ、これが第２の偏光ビームスプリツタ４１にお
いて反射されて偏光板４２に入射し、この偏光板４２を
通った偏光成分が投射レンズ系４３を通って投射光ＬＡ
．，としてスクリーン２１上に投射される。

その結果スクリーン２１上には、第１及び第２の変Ｕ４
画像形成部２５及び２８によって形成された部分画像Ｐ
ＩＣＡ及びＰＩＣＢ（第１図）が互い違いに重なり合う
ように合成されることにより、１枚の合成画像Ｐ２Ｃが
形成される。

第３図ないし第５図のように構成すれば、第２図につい
て上述したと同様の効果を得ることに加えて、第１及び
第２の部分画像ＰＩＣＡ及びＰＩＣＢをスクリーン２１
上に入射するにつき、２つの画像光を同じ光軸を通るよ
うに合成することができ、これにより一段と良質な画像
光を形成することができる． （Ｇ４）他の実施例 （１）上述の実施例においては、２枚の液晶パネル２Ａ
及び２Ｂにおいて奇数水平走査ラインＬＨ＆及び偶数水
平走査ラインＬＮｍを構成する画素に映像信号を水平走
査ライン分割するように分割して供給するようにした場
合の実施例について述べたが、これに代え、垂直ライン
分割するようにしても上述の場合と同様の効果を得るこ
とができる（２）上述の実施例においては、液晶パネル
として合成画像ＰＩＣを２分割した部分画像を形成する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えば４分割した場合の合成画像ＰＩＣとして第６
図に示すように、３分割以上複数分割するようにしても
良い． 第６図において、合成画像ＰＩＣは第１、第２、第３、
第４の液晶パネルの液晶セルによって得られる第１、第
２、第３、第４の画素ｐｉ，ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を互いに
隣接するように格子状に順次配列する画素として合成す
るようになされている．（３）第１図の実施例の場合、
合成画像ＰＩＣの画素の配列方法として、ｌラインごと
に異なる液晶パネルによって形成される画素を順次配列
させるようにした場合について述べたが、これに代え、
複数ライン、例えば第７図に示すように２ラインずつ同
一の液晶パネルによって形成される画素を配列させるよ
うにしても良い。

（４）合成画像ＰＩＣの画素配列の仕方は、上述の実施
例に限らず、例えば市松模様等のような種々の模様を必
要に応じて選択しても良い。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、複数の液晶パネルにより
形成した部分画像を組合わせて合成画像を得るにつき、
各液晶パネルにおいて形成される画素の分布が画面全体
に亘って一様になるように配列したことにより、各液晶
パネルごとに輝度、又は色相に不揃いがある場合にもこ
れが合成画像上の表示むらにならないようにした投射型
表示装置を容易に実現し得る。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　それぞれ独立に光変調駆動される複数の液晶パネルと
   、 上記複数の液晶パネルから射出される複数の部分画像光
   をスクリーンに投射することにより当該スクリーン上に
   上記複数の部分画像光を１枚の合成画像に合成する光学
   的画像合成手段と を具え、上記複数の液晶パネル上の液晶セルを、当該各
   液晶セルによつて形成される画素が互いに上記合成画像
   上にほぼ一様に分布するような位置に、配列させた ことを特徴とする投射型表示装置。