JP2000347324A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP2000347324A
JP2000347324A JP11158244A JP15824499A JP2000347324A JP 2000347324 A JP2000347324 A JP 2000347324A JP 11158244 A JP11158244 A JP 11158244A JP 15824499 A JP15824499 A JP 15824499A JP 2000347324 A JP2000347324 A JP 2000347324A
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liquid crystal
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Hiroshi Nakanishi
浩 中西
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単な一枚方式の画像表示装置におい
て、スクリーンへの入射光の明るさとホワイトバランス
の向上を図る。 【解決手段】 R、G、Bの3原色のカラーフィルター
103を介し、光源101の白色光からR、G、Bの光
を導出し、このR、G、Bの光を1枚の画像表示素子1
08に順次供給して変調し、変調した光をスクリーンに
入射させる画像表示装置において、上記カラーフィルタ
ー103のR、G、Bの少なくとも一色の選択時間を他
の色の選択時間と異なるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば液晶プロジェ
クタのような、光源から画像表示素子を経た光を投影レ
ンズによりスクリーンに拡大投影する画像表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子を用いた投影型画像表示装
置には、特開平1−293385に開示されている3枚
の液晶表示素子を用いた3板式液晶プロジェクションと
1枚の液晶表示素子を用いた単板式液晶プロジェクショ
ンとがある。
【0003】前者の3板式の液晶プロジェクションは、
図8に示すように、光源601からの光をダイクロイッ
クミラー602で赤、緑、青(以下R、G、Bと呼ぶ)
の光に分離し、その後、分離した各色に対応する液晶表
示素子603R、603G、603Bにそれぞれ光を入
射させる。液晶表示素子603で画像信号に合わせて変
調されたR、G、Bの光は、クロスダイクロイックプリ
ズム604で合成された後、投影レンズ605に入射
し、スクリーンに投影される。
【0004】この方式では、光源からの光が無駄なく利
用できるため、非常に明るい画像が実現可能であるが、
R、G、Bの各色に対応した液晶表示素子603が3枚
必要であり、また、色分離用の光学系と色合成用のクロ
スダイクロイックプリズム604も必要となるため、シ
ステムのコストが高くなるだけでなく、システムサイズ
が非常に大きくなるという問題があった。
【0005】この問題を解決する方法として、後者の単
板式液晶プロジェクションが提案されている。この単板
式には2種類の方式があり、一方の方式は、光源からの
光を一枚の液晶表示素子に入射させ、液晶表示素子の画
素上に規則的に配列されたR、G、Bのカラーフィルタ
ーによりカラー表示を行う方法で、R、G、Bの3つの
画素を1つのグループとして表示を行うため、解像度は
3板式に比べ1/3に低下する。
【0006】他方の方式は、特開平8−140107に
開示されているように、光源からのR、G、Bの光を図
9に示すような回転カラーフィルター701による時分
割で順次選択した後、白黒の液晶表示素子に入射させる
方式である。液晶表示素子には、入射される色に同期さ
せて信号が入力され、R、G、Bを一つの画像の区切り
(1フレーム)として表示する。この方式は、タイムシ
ーケンシャル方式又は、フィールドシーケンシャル方式
などと呼ばれ、非常にコンパクトかつ、安価なだけでな
く、3板式と同じ解像度が得られるという特徴を持つ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記単
板式液晶プロジェクションは次に説明するような課題を
有する。液晶表示素子の画素上に空間分割されたカラー
フィルターを有する方式とタイムシーケンシャル方式の
いずれの場合でも光源からの光をカラーフィルターで選
択しているため、例えば、Rのカラーフィルターに白色
光が入射すると、この領域に入射したGとBの光は実質
上利用できなくなり、明るさが原理的に1/3に低下し
てしまう。
【0008】また、オーディオビジュアル(以下AVと
呼ぶ)用のプロジェクションではホワイトバランスを重
視するため、使用する光源のスペクトルに偏りがある場
合は、スペクトルの強い光をカットしなければならず、
明るさが更に低下する。実際に現在液晶プロジェクショ
ンに用いられている光源としては、メタルハライドラン
プや高圧水銀ランプ(以下UHPランプと呼ぶ)、ハロ
ゲンランプ、キセノンランプなどがある。
【0009】メタルハライドランプとUHPランプは、
ハロゲンランプやキセノンランプに比べると非常に発光
効率が高いため、低消費電力で明るいプロジェクション
が実現できるが、Rの発光スペクトルが弱いため、良好
なホワイトバランスを得るためにはG、B色をカットし
なければならない。同様に、ハロゲンランプは、青の発
光スペクトルが弱いため、R、G色をカットしなければ
ならない。キセノンランプは、上記ランプとは異なり、
比較的スペクトルのバランスは良好であるが、発光効率
がメタルハライドランプやUHPランプの1/3程度で
あり、これらのランプと同様の明るさを得るには、高消
費電力のものを使用しなければならない。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成の画
像表示装置は、光源と、該光源に含まれる赤、緑、青の
3原色を交互に入れ替えて選択する機能を有する色切替
手段と、該色切替手段からの赤、緑、青の光に対応した
画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子で変調
された光を投影する投影レンズとを備えた画像表示装置
において、前記色切替手段での赤、緑、青のうち少なく
とも一色の選択時間が他の色の選択時間と異なるように
したことを特徴とする。
【0011】本発明の第2の構成の画像表示装置は、第
1の構成の画像表示装置において、前記色切替手段で選
択される赤、緑、青の3色の光のうち、光源からのスペ
クトルの弱い光の選択時間を他の色の選択時間より長く
したことを特徴とする。
【0012】本発明の第3の構成の画像表示装置は、第
1の構成の画像表示装置において、前記色切替手段で選
択される赤、緑、青の3色の光のうち、緑の選択時間を
少なくとも赤、青のどちらか一方の選択時間より長くし
たことを特徴とする。
【0013】(作用)以下、本発明の作用について説明
する。第1の構成によれば、色切替手段での赤、緑、青
のうち少なくとも一色の選択時間を他の色の選択時間と
異ならせることにより、光源のスペクトル分布に合わせ
て、明るさや色度を調節できる。
【0014】第2の構成によれば、光源のスペクトル分
布に偏りがあったとしても、その中で弱い光の選択時間
を長くすることにより、光を大幅にカットせずに良好な
ホワイトバランスを得ることができる。
【0015】第3の構成によれば、視感度の高い緑の光
量を増やすことができるため、明るさを改善することが
できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。 (実施形態1)図1は本発明の投影型カラー画像表示装
置の模式図である。本実施形態では光源101として、
120W、アーク長1.4mmのPhilips社製のUHP
ランプを用いた。光源としてはこの他にハロゲンランプ
やキセノンランプ、メタルハライドランプを用いてもよ
い。光源101の背面には光源からの光をその第2焦点
に集光させるための楕円鏡102が配置されている。楕
円鏡102の第2焦点近傍には、図2に示すようにR、
G、Bの光を透過する領域を有する回転カラーフィルタ
ー103が配置されており、この回転カラーフィルター
103で光源からの白色光からR、G、Bの光を時分割
で順次選択する。この回転カラーフィルター103で
は、UHPランプのRの発光スペクトルが弱いために、
Rの選択時間が他の色と比べ、10%多くなるように各
色の透過領域を設定している。
【0017】回転カラーフィルター103の前方には、
ガラスロッド104が配置されている。このガラスロッ
ド104は、その内部で光を反射させて光を伝達するも
ので、その光出斜面が後述する液晶表示素子108に略
結像するように配置されている。ガラスロッド104の
光出斜面では、ロッド内部で光が全反射を繰り返すた
め、照度分布がほぼ均一になっている。これにより液晶
表示素子108に入射する光の照度分布を改善すること
ができる。ガラスロッド104を出射した光は、照明レ
ンズ105とフィールドレンズ106に入射し、略平行
光にされたのち、偏光板107に入射する。偏光板10
7では、入射光のうち1方向の偏光方向を有する光のみ
を透過し、液晶表示素子108に入射させる。
【0018】この液晶表示素子108で画像信号に合わ
せて変調されたR、G、Bの光は、偏光板109に入射
し、投影レンズ110を介して、スクリーンに投影され
る。液晶表示素子108としては、0.9型XGAパネ
ルで、応答速度2msec〜3msecのNematic液晶
を用いた。液晶のモードとしては、他に強誘電液晶など
応答速度の速いものであれば、いかなるものでも使用で
きる。
【0019】上記構成にて、プロジェクションを構成し
たところ、本方式を用いない場合と比べ、明るさを大き
く低下させることなく、大幅にホワイトバランスを改善
することができた。本実施形態1では、Rのスペクトル
強度の弱いUHPランプを用いたが、R、G、Bのスペ
クトル強度が異なるランプを用いた場合には、回転カラ
ーフィルター103のスペクトルの弱い色に対応する領
域を大きくすることで、同様の効果が得られる。例え
ば、ハロゲンランプを用いた場合は、上記UHPランプ
とは異なり、Rの光が強く、Bの光が弱いため、Bの領
域を大きくすればよい。
【0020】また、本実施形態1ではRの光の透過領域
を大きくし、G、Bの透過領域を同じ大きさに設定した
が、光源のスペクトル分布に合わせて、R、G、Bそれ
ぞれの透過領域を調節してもよい。さらに、実施形態1
では、透過型の液晶表示素子を用いたが、反射型液晶表
示素子やDMD(デジタル・ミラー・デバイス)などを
用いても同様の効果が得られる。偏光モードの反射型液
晶表示素子を用いる場合は図3に示すように偏光ビーム
スプリッタ(以下PBSと呼ぶ)111を用い、PBS
111にて1方向の偏光成分を有する光を反射型液晶表
示素子112に入射させる構成となる。光散乱や回折を
利用した反射型液晶表示素子やDMDを用いる場合は、
非偏光モードであるため上記した偏光板107、109
やPBS111を用いる必要はない。
【0021】(実施形態2)図4は本発明の第2の実施
形態における投影型カラー画像表示装置の模式図であ
る。本実施形態2では光源と回転カラーフィルターの特
性のみ実施形態1の場合と異なるため、図4において図
1に対応する部分には同一符号を付し、説明を省略す
る。
【0022】本実施形態2では、光源401として比較
的スペクトルバランスの良いキセノンランプ(400
W)を用いた。光源としてはこの他にハロゲンランプや
キセノンランプ、メタルハライドランプを用いてもよ
い。また、回転カラーフィルター402としては、図5
に示すようにGの領域を10%程度R、Bの領域より、
大きくしたものを用いた。
【0023】上記回転カラーフィルター402を用いた
結果、視感度が高く、明るさに大きく寄与するGの光が
多くなるため、従来のR、G、Bの透過領域が同じ回転
カラーフィルターを用いた場合に比べると、約1.2倍
明るさをアップすることができた。これにより、ホワイ
トバランスがGよりに多少ずれるが、光源として比較的
スペクトルバランスの良いキセノンランプを用いている
ため、大きな問題とはならない。
【0024】また、キセノンランプのほかにUHPラン
プやメタルハライドランプなど発光スペクトルに偏りが
あるランプを用いた場合でも、ホワイトバランスをあま
り重視しないデータプロジェクション用としては有用で
ある。本実施形態2ではGの光の透過領域を大きくし、
R、Bの透過領域を同じ大きさに設定したが、光源のス
ペクトル分布に合わせて、R、G、Bそれぞれの透過領
域を調節してもよい。
【0025】さらに本実施形態2においても実施形態1
と同様に反射型液晶表示素子やDMDなどを用いても同
様の効果が得られる。
【0026】上記実施形態1、2では、R、G、Bの領
域に分割された回転カラーフィルターを用いたが、図6
に示すように、明るさをアップするため、R、G、B領
域に、透明な領域を加えたものなどにも適用可能であ
る。また、上記実施形態1、2では、色切替手段として
回転カラーフィルターを用いたが、時分割で色切り替え
ができるものであれば、いかなるものでも適用できる。
例えば図7(a)に示すような円筒状のカラーフィルタ
ーを光路上に挿入し、回転させることにより色切り替え
を行ってもよく、図7(b)に示すような、短冊状のカ
ラーフィルターを用い、光路上で往復運動させること
で、色切り替えを行ってもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転カラ
ーフィルターを透過するR、G、Bの3色の色光の領域
を調整することにより、他の性能を大きく低下させるこ
となく、スクリーン入射光のホワイトバランスの調整や
明るさを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態1に係る投影型カラー画像
表示装置の模式図である。
【図2】 本発明の実施形態1に用いる回転カラーフィ
ルターの説明図である。
【図3】 本発明の実施形態1において反射型液晶表示
素子を用いた場合の模式図である。
【図4】 本発明の実施形態2に係る投影型カラー画像
表示装置の模式図である。
【図5】 本発明の実施形態2で用いる回転カラーフィ
ルターの説明図である。
【図6】 本発明の実施形態2で用いる別の回転カラー
フィルターの説明図である。
【図7】 本発明の実施形態2で用いる別の色切替手段
の説明図である。
【図8】 従来例の3板式液晶プロジェクションの説明
図である。
【図9】 従来の回転カラーフィルターの説明図であ
る。
【符号の説明】
101 光源 102 楕円鏡 103 回転カラーフィルター 104 ガラスロッド 105 照明レンズ 106 フィールドレンズ 107 入射側偏光板 108 液晶表示素子 109 出射側偏光板 110 投影レンズ 111 PBS 112 反射型液晶表示素子 401 光源 402 回転カラーフィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/20 642 G09G 3/20 642L 3/34 3/34 J Fターム(参考) 2H088 EA13 EA14 EA16 EA19 HA12 HA13 HA18 HA20 HA24 HA28 JA17 MA02 MA06 2H093 NA65 ND04 ND08 NE06 NF17 NG02 5C080 AA10 BB05 CC03 CC06 DD03 DD27 DD30 EE29 EE30 FF07 FF09 JJ06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、 該光源に含まれる赤、緑、青の3原色を交互に入れ替え
    て選択する機能を有する色切替手段と、 該色切替手段からの赤、緑、青の光に対応した画像を表
    示する画像表示素子と、 該画像表示素子で変調された光を投影する投影レンズと
    を備えた画像表示装置において、 前記色切替手段での赤、緑、青のうち少なくとも一色の
    選択時間が他の色の選択時間と異なるようにしたことを
    特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記色切替手段で選択される赤、緑、青
    の3色の光のうち、光源からのスペクトルの弱い光の選
    択時間を他の色の選択時間より長くしたことを特徴とす
    る請求項1記載の画像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記色切替手段で選択される赤、緑、青
    の3色の光のうち、緑の選択時間を少なくとも赤、青の
    どちらか一方の選択時間より長くしたことを特徴とする
    請求項1記載の画像表示装置。
JP11158244A 1999-06-04 1999-06-04 画像表示装置 Pending JP2000347324A (ja)

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