JPH03201695A - 投写表示装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は大画面表示可能な表示装置、とくに液晶表示パ
ネルをライトパルプとして用いた投写表示装置に関する
。

従来の技術 電子会議、教育、セールスや企業内プレゼンテーション
、大衆表示などの用途に各種大型表示装置が要望されて
いる。大型表示装置としては、大型ＣＲＴ、ＬＥＤプレ
イなどを用いた直視型のものと、投写型ＣＲＴや各種ラ
イトパルプの表示を光学系を介して外部スクリーンに投
写表示する投写型とがあげられ、種々の方式を用いた大
型表示装置が製品化されつつある。とくに近年液晶パネ
ルの技術向上にともない、液晶表示素子（以下液晶パネ
ルと記す）をライトパルプとして用いた液晶投写表示装
置が脚光をあびている。

液晶投写表示装置としては種々の方式があげられる。古
くは、熱応答型のスメクティック液晶パネルを用いてこ
れにレーザ光にて書き込みを行い、外部光源の光を照射
して拡大表示を行む方式がさかんに開発され一部実用化
もされていた。しかし、この方式は画面書き換えに数十
秒もの時間を要するとともにレーザやその走査光学系が
必要なために非常に構成が複雑で高価であるという課題
を有し、特殊な用途にしか用いられていなかった。

最近になってＴＮ、ＳＴＮ液晶などの大容量表示可能な
マｌ−’Ｊックヌ型液晶パネルが出現し、さらには表示
品質も優れたＴＰＴアクティブマトリックス方式の液晶
パネルも実用化され、これらを用いた液晶投写表示装置
が多数発表されてきている。

これらには大きく分けて二つの方式があげられる。一つ
に第５図に示すように液晶パネル１枚を用いて行う方式
である。液晶パネル６３は白黒液晶パネルやＲＧＢのカ
ラーフィルタラ配置、タカラーＨ晶パネルが用いられ、
光源６１からの光を液晶パネル５３で変調し、レンズ５
２で投写する方式である。もう一つの方式は第６図に示
すようにＲＧＢに対応した三枚のパネル６６を用いて行
う方式で、各画素の表示を光学的に重ね合わせてカラー
表示を行うものである。白色光源６１からの光をダイク
ロイックミラー６４ａ、６４ｂでＲＧＢ三色に分離し、
各色の表示情報に応じた表示した液晶パネル６５ａ〜６
５ｃで各々光変調した後に再びダイクロイックミラーｅ
４ｃ、ｅ、＊ｄで合或し、これを拡大投写表示するもの
である。

前者は光学系構成を簡素にできるという特長を有してい
るが、カラー表示にかいては一画素が平面上のＲＧＢ三
ドツトによって構成されるために解像度が粗くなるとと
もに明るさが落ちるという課題がある。とくに、用途に
より白黒表示を行う場合にもこれらの課題がそのまま残
るため、表示情報量が十分でないという問題があるとと
もに、これをなくすためにはさらに大容量の液晶パネル
を用いなければならないという問題を生じる。

後者は解像度は十分なものとすることができるが、ＲＧ
Ｂ色に対応した液晶パネルが三枚必要であり、また分光
２合成用のミラーが少なくとも４枚必要となるため、光
学構成がやや複雑となるとともに、やはシ前者と同様に
明るさが十分でないという課題を有している。

発明が解決しようとする課題 液晶表示素子は光の旋光性、すなわち、液晶内を通りぬ
ける間に偏光軸が回転する効果を用いて表示を行うため
、第７図に示すようにパネル基板の外側には偏光軸が互
いに直行する偏光板を配した構造となってかり、前面の
偏光板で直線偏向された光の偏光軸の回転角度によシ、
後面の偏光板を通るか通らないかで表示をしている。第
７図で７１ａ、７１ｂが偏光板、７２ａ、７２ｂがヌベ
ーサ、７３が液晶である。そのため、液晶パネル内部に
入射し、光の透過／遮断の変調動作をうけるには光成分
は原理的に半分以下である。そのため、先の二つの例で
示したように明るさが十分でないという問題を生じる。

明るさを増加させるためには、光源として大出力のもの
を用いればよいが、機器の小型化２発熱などを考えると
これらにも開眼がある。

一方、光学系の簡素化という点では第５図に示した１枚
パネル方式がよいが、とくにカラー表示の場合解像度が
落ちるという問題がある。第６図に示した３枚パネル方
式では、解像度は確保できるが、３組の液晶表示素子と
少なくとも４枚以上のダイクロイックミラーが・必要で
光学構成が複雑になってし１うという問題を有している
。

このため、明るさや解像度などの表示品質にすぐれ、か
つより簡素な光学系を実現し得る投写表示装置を提供し
ようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明の上記目的を遠戚するために白黒とカラーの液晶
表示パネル二枚を用い、これら各々の表示パネルに偏光
分離器により分離したＰ偏光とＳ偏光の直線偏光成分の
いずれか一方を入射させるようにするとともに、液晶パ
ネルを通過した光をさらに合或させるための光合成器、
および拡大投写するためのレンズからなる光学系によっ
て構成される。制御回路はカラー人力信号を輝度信号と
色相信号に分離しこれを処理して各々の液晶パネルの表
示制御を行う機能を有するものである。

作　　用 光源からの光を偏光分離器で互いに直交する２つの直線
偏光成分、すなわちＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離し、
この直線偏光成分のいずれか一方を、光透過率の変調が
可能な偏光角度の偏光板を有する白黒液晶表示パネルに
入射し、残る一方の直線偏光成分を、光透過率の変調が
可能な偏光角度の偏光板を有するカラー液晶表示パネル
に入射し、この各々の液晶表示パネルの透過光を光合成
器で合成する。この各々の液晶表示パネルにはカラー人
力信号の輝度信号と色相信号が加えられるので、光合成
器で合成された画像は、カラー人力信号に対応したカラ
ー画像が再現される。なお各液晶表示パネルに入射され
る直線偏光成分の光透過率が変調できる構造とは、入射
光の偏光軸と、液晶表示パネルの入射側にある偏光板の
偏光軸が平行である。すなわち光が透過できる条件にあ
ることを言い、前面の偏光板を通りすぎた直線偏光は、
液晶内を通りすぎるときに偏光軸が液晶への印加電圧な
どで決する回転を受け、その回転角度によシ液晶表示パ
ネルの後面の偏光板を通りぬけるかどうかで変調を受け
ることになる。このように直線偏光成分のおのおのを２
枚の液晶表示パネルで１ｏｏ％近く取り込むことができ
ることになる。このように入射光を二つの光成分に分離
し、その各々を二枚の液晶表示素子に入射後さらにその
透過光を合成することにより、原理的に全入射光を投写
光として利用できるため、構成が簡単で光利用効率の良
く、明るい投写表示が可能となる。

実施例 第１図に本発明の実施例を示す。図中の１１は投写用の
光源で、ハロゲン、キセノン、メタルハライドなどのラ
ンプが用いられる。ここからの光はコンデンサレンズ１
２ａで平行光化され、偏光分離器１４ａに入シ、二方向
の光に分離される。

この偏光分離器１４ａは偏光ビームスプリッタで構成さ
れ、互いに直行する直線偏光成分のＰ波とＳ波に分離さ
れる。本例の偏光ビームスプリッタはＰ偏光成分を１０
０％透渦、Ｓ偏光成分を１００％反射させる構成として
いる。偏光分離器１４ａを透過したＰ偏光成分は液晶表
示パネル１３ｂに、偏光分離器１４ａで反射されたＳ偏
光成分の光は液晶表示パネル１３ａに入射する。液晶表
示パネル１３ｂは白黒の液晶表示パネルで、１３ａはカ
ラー液晶表示パネルである。

ここで、各液晶表示パネルの偏光板の構成は第３図に示
すように白黒パネル３１の光入射側偏光板３３＆がＰ偏
光軸、カラーパネル３２の光入射側偏光板３４ｂがＳ偏
光軸と平行方向としてむく。

これによって、各々のパネルに入射した各偏光光はすべ
てパネル内部に入り、光変調を受ける。各パネルの出射
側の偏光板３３ｂ、３４ａは入射側の偏光軸に対して平
行、垂直いずれでもよいが、本例では垂直軸の偏光板構
成とし、液晶がＯＦＦときに光が透過する構成としてい
る。このため、各液晶表示パネル内に入った光は、表示
情報に応じた光変調を受けて液晶表示パネルから出てく
るが、白黒パネル３１側から出た光はＳ偏光、カラーパ
ネル３２側はＰ偏光の光となって出てくる。

これらの光は第１図に示すようにミラー１５ｂや１５ａ
を介して、光を成語１４ｂに入る。光合成器１４ｂはＳ
偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分の光は透過する偏光ビー
ムヌプリソタで構成され、双方からの光をここで合成す
る。この光はレンズ１２ｂを介して、スクリーンに拡大
表示される。

以上が光学系の構成である。なお、１６は液晶表示パネ
ルの制御部、１７は表示入力信号である。

では以下、液晶表示パネルとスクリーン上の合成像につ
いて説明する。液晶表示パネルとしては種々のドツト数
やドツトピッチのものを用いることができこれに応じて
表示品質も変わってくるが、これらには製作技術や歩留
−ｈｂなどの制限があり、現状で選べるものには制限が
ある。ここでは、入手可能な最小ピッチの液晶表示パネ
ルを採用するとして、第４図に示す液晶パネルで白黒パ
ネル４５ａ、カラーパネル４６ｂともに同じ解像度の表
示パネルであるとする。すなわち、４６ｂのカラーパネ
ルは本来ＲＧＢ３ドツトで１画素であるタメ、実際の画
素密度はモノクロの％となる。

本発明実施例では、第１図に示した液晶表示パネル制御
部１６にて、表示画像入力信号１７をカラー信号成分（
以下Ｃ信号と記す）と輝度信号成分（以下Ｙ［号と記す
）に分離して、各々の信号をモノクロとカラーの表示パ
ネルに表示する。この制御部１６のブロックを第２図に
示す。表示入力信号２７は同期分離器２１をへてＹＣ分
離回路２２にてＹ信号とＣ信号に分離される。各々の信
号はＡＤ変換器２３ａ、２３ｂをへて液晶パネル制御回
路２４ａ、２４ｂに入り、液晶パネルの表示制御が行わ
れる。２５ａ、２５ｂは表示データのメモリである。

第４図に示すようにＣ信号に応じてカラーパネル４５ｂ
でカラー表示を行う。このとき白黒パネル４５ａはカラ
ーパネルの画素に対応した３ドツトを単位としてＹ信号
に応じて表示制御する。カラーパネル４６ｂは画素ピッ
チが％であるため表示画素が粗くなるが、従来に１枚カ
ラーパネル方式と同様の解像性は確保でき、しかもモノ
クロパネルからの表示光が重畳されているために明るい
表示となる。

ここで表示入力信号が白黒データの場合には、第４図（
ａ）の白黒パネル４５ａでＹ信号の表示情報に応じた表
示を行う。このときカラーパネル４５ｂは全画素光遮断
状態にしてかけば、スクリーン上には４５ａの透過光像
が表示され、高密度で明るい表示を行うことができる。

このように、通常の直視型のカラーＴＶのように各ドツ
トが分離してみえない距離からみた場合は、やや淡いカ
ラー表示ではあるが、明るくカラー表示画像を得ること
ができる。とくに、白黒表示に釦いては通常のカラーパ
ネルのみでは解像度が粗く、かつ暗い表示になってし１
うが、本方式では高解像の表示が可能である。

発明の効果 本発明は以上の実施例の説明より明らかなように入射光
を二つの光成分に分離し、その各々を二枚の液晶表示素
子に入射後さらにその透過光を台底することによう、原
理的に全入射光を投写光として利用できるため光利用効
率の良く、明るい投写表示が可能となる。

また、白黒とカラー表示可能な液晶表示素子を用いるこ
とにより、白黒表示時の解像度を落とすこともなく明る
い表示ができ、筐たカラー表示も可能である。

このように、従来の３パネル方式より簡素な槽底で、ま
た１パネル方式より高解像度な表示を行えるばかりでな
く、双方よりも明るい表示となるため、性能２価格面で
優れた投写表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の投写表示装置の構成図、第
２図は同液晶パネルの制御をする制御回路のブロック線
図、第３図は同液晶パネルの溝底を示す断面図、第４図
は同液晶パネルの画素構成図、第５図は第一の従来例の
投写表示装置の構成図、第６図は第二の従来例の投写表
示装置の構成図、第７図は同説明のための液晶パネルの
槽底を示す断面図である。 １１・・・・・・投写用の光源、１３ａ・・・・・・カ
ラー液晶表示パネル、１３ｂ・・・・・・白黒液晶表示
パネル、１４ａ・・・・・・偏光分離器、１４ｂ・・・
・・・光合成器、１２ｂ・・・・・・投写レンズ、１６
・・・・・・液晶パネル制御部、２２・・・・・・ＹＣ
分離回路、２４ａ、　２４ｂ・・・・・・液晶パネル制
御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源からの光を互いに直交する第一の直線偏光成分と第
   二の直線偏光成分に分離する偏光分離器と、分離された
   前記第一の直線偏光成分の光の透過率を、表示入力信号
   の輝度信号に基づき変調を行う白黒液晶表示素子と、前
   記第二の直線偏光成分の光の透過率を、前記表示入力信
   号の色相信号に基づき変調を行うカラー液晶表示素子と
   、各々の前記液晶表示素子からの透過光を合成する光合
   成器とを具備し、前記光合成器で合成された光を光学レ
   ンズを介してスクリーン上に投写するようにした投写表
   示装置。