JPH04113308A - 投影表示装置 - 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） 本発明は高精細画像表示が可能な投影表示装置に関する
。

（従来の技術） 従来の代表的な投影表示装置の構成を第９図に示す。第
９図において、３は液晶パネル、４は投写レンズ、５は
光源、１０はスクリーン、１３は画信号線である。これ
は、液晶パネル３に通常の液晶テレビと同様に画信号線
１３からの画信号を入力しここに画像を表示する。この
液晶パネル３に表示された画像を投写レンズ４によって
スクリーン１０上に投影表示する。ここで、液晶自体は
光らないため、液晶パネルの後部に光源５を配置する。

この投影表示装置では表示素子上に表示された画像を投
写レンズにより拡大投影するため大面積表示が可能であ
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の投影表示装置には解像度が低いという問題が
ある。この投影画像の解像度は液晶パネル３の画素数に
より決まる。液晶テレビのように液晶パネル上に表示し
た画像を直接見る場合は画面サイズが小さいため、現在
の液晶パネルの画素数でも高精細な画像として見ること
ができる。

しかし、上記の如き投影表示装置では液晶パネル３に表
示された画像をスクリーン１０上に拡大投影して見るた
めスクリーン上での画素密度は低くなり、低解像度の画
像となってしまう。

現在、ＨＤＴＶ用の画素数を有する投影表示装置が開発
されつつあるが、１辺が数メートル以上に及ぶ大面積上
に投影する場合はこれでも画素数が不十分である。

ところで、上述した液晶パネルの画素数を増加するには
画素の高密度化またはパネルサイズの拡大が必要となる
。しかしながら、画素を高密度化すると製造歩留まりが
低下しコストが高くなる。

さらに画素の１辺は液晶の厚み以下にすることは困難で
あるという技術的な限界もある。

一方、パネルサイズを大きくすると製造歩留まりが低下
するとともに光学系全体を大きくする必要があり装置が
大型化しかつ高価になる。いずれにしても液晶パネルの
画素数を現状以上に増加することは難しく、したがって
投影画像の高精細化も困難となってきている。

（発明の目的） 本発明は表示用液晶パネルの画素数を増すことなく投影
表示画像の高精細化をはかり、がっ小型、低コストで実
現することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決し目的を達成するため、表示素
子に表示された画像を投写光学系によりスクリーン上に
拡大投影する投影表示装置において、前記表示素子から
前記スクリーンに至る光路の途中に透過光の偏光方向を
旋回できる光学素子を少なくとも１個以上と複屈折効果
を有する透明素子を少なくとも１個以上を有してなる投
影画像をシフトする手段と、前記表示素子の各画素の投
影領域が前記スクリーン上で離散的に投影される手段と
を備えたことを特徴とする。

（作　用） 本発明は１フレ一ム画像をｎ枚のフィールド画像で構成
し、フィールド毎に投影画像をスクリーン上で、該スク
リーン上における画素ピッチの範囲内で段階的に上下、
左右方向、斜め方向、あるいは上下左右方向にシフトし
て表示し、等測的に表示素子の有する画素数のｎ倍の画
素数で１フレ一ム画像を構成することによって高精細表
示を可能にする。

さらにスクリーン上で隣接画素となる異なるフィールド
で表示される表示素子における同一画素の投影領域の重
なり部を減少させ、多画素化の効果を顕著化する。

（実施例） 本発明の詳細な説明するに先立ち、基本構成とその動作
原理をのべる。

（ア）基本構成 本発明では液晶パネルやレンズ等の通常の構成部品に加
え、新たに光の偏光方向の制御を目的とした液晶パネル
と水晶板を各々１枚以上追加した構成とする。以下の説
明では、通常の構成部品である液晶パネルを表示用液晶
パネルとよび本発明で追加する液晶パネルを偏光方向制
御用液晶パネルと呼んで両者を区別する。

さらに、表示用液晶パネルには強誘電性液晶等を用いた
高速の液晶パネルを使用し、かつ各画素毎の開口率を調
整（低下）させる手段を備える。

また、新たに追加する光学部品の光学系における配置方
法は全て表示用液晶パネルよりスクリーン側に配置し、
その順序は表示用液晶パネル側から偏光方向制御用液晶
パネル、水晶板の順とする。

そして、各素子が２枚以上の場合は上記の繰り返しとす
る。これらの光学部品は表示用液晶パネルからスクリー
ンに至る光路の途中のどこに配置してもよく、また、途
中にレンズ等の他の光学部品が入っても差し支えない。

（イ）動作原理 通常、投影表示装置に用いられている表示用液晶パネル
は液晶テレビで用いられている液晶パネルと同様に２次
元状に配列された多数の画素で構成されており、ここに
表示された画像をスクリーン上に投影表示する。

ここで、前記開口率を調整（低下）させる手段を表示用
液晶パネルに備えるとスクリーン上に投影された画像に
おいては、画素内で画信号とは関係なく常に黒のままで
ある開口部以外の投影部（無効領域）が拡大される。

本発明はこの拡大された無効領域を積極的に利用し、表
示用液晶パネルの画素数を増やすことなく投影表示され
た画像の高精細化を実現する点に特徴を有するものであ
る。上記手段による動作をここでは説明を簡単にするた
め１組の偏光方向制御用液晶パネルと水晶板を追加する
場合について述べる。

表示用液晶パネルを透過した光の偏光方向は前面に張り
付けられている偏光手により一定方向に揃っている（以
下、この方向をＸ方向とする）。この光は次に本発明で
新たに追加する偏光方向制御用液晶パネルを透過する。

ここで偏光方向制御用液晶パネルへの印加電圧がＯＮの
ときは透過光の偏光方向は入射光と同じである。しかし
、印加電圧がＯＦＦのときは透過光の偏光方向は入射光
に比べ９０’回転した方向となる。

つぎに水晶板を通過するが、光が水晶板を通過する際に
は複屈折現象が生じる。この現象は第８図に示すように
、例えば光の進行方向をＺとして水晶板２に垂直に入射
する光の場合、偏光方向がある方向の光（Ｘ方向）は直
進させ、これに対し９０°偏光方向が異なる光（Ｘ方向
）は透過光と入射光の間にシフトが生じる。前者の光は
常光線、後者は異常光線と呼ばれている。

そこで、Ｘ方向に偏光された光が常光線となるように水
晶板の向きを選べば、偏光方向制御用液晶パネルへの印
加電圧がＯＮのときは光は水晶板を直進し、印加電圧が
ＯＦＦのときは水晶板の通過で光路がシフトする。この
シフトの方向は水晶板の光軸方向で決まるが、ここでは
仮に表示画像の水平方向とすることにする。

以下の説明では単に水平方向または垂直方向とよぶ場合
、これらの方向は表示用液晶パネルあるいはスクリーン
に表示される画像における水平方向または垂直方向と同
一とする。なお、光の偏光方向としてＸ方向とＸ方向を
定義するが両座標系の関連性は特に明確にする必要がな
いので、以下では独立した座標系として扱う。

光路のシフト幅は水晶板２の厚みに依存する。

ここで偏光方向制御用液晶パネルと水晶板を表示一 用液晶パネルに密着させるかあるいは極近い位置に配置
することを条件に、シフト幅が表示用液晶パネルの水平
方向の画素ピッチの１７２となるよう水晶板の厚みを選
ぶ。また、水平力向に対してのみ開口率を１／２程度ま
で低下させるものとする。

ただし、ここで開口率の低下を水平力向のみとしたのは
光路のシフトを水平方向のみとしているためであり、垂
直方向にシフトする場合は垂直方向に対して開口率を低
下させる必要があり、また両方向にシフトする場合は両
方向に低下させる必要がある。

上記光学系の構成と複屈折現象、さらに表示画像で無効
領域を拡大する手段を利用すれば表示用液晶パネルのも
つ表示能力以上の高精細画像の表示が可能となる。すな
わち水平方向の画素数が表示用液晶パネルの画素数の２
倍である原画像を水平方向に１画素おきに間引いて２枚
の画像を分解し、分解された１つの画像は第１のフィー
ルドで表示する。このフィールドでは偏光方向制御用液
晶パネルの印加電圧はＯＮとする。すると光は直進する
ため通常の液晶投影表示装置と同様に表示される。

次に第２のフィールドでは第１のフィールドで間引かれ
た残りの画像を表示する。このフィールドでは偏光方向
制御用液晶パネルの印加電圧をＯＦＦにする。この結果
、水晶板の通過により表示用液晶パネルの画素ピッチの
１／２に等しい距離だけ光路のシフトが生じる。このシ
フト幅はスクリーン上においては画像の拡大と同率で拡
大されるため、第２フイールドでは第１フイールドとは
水平方向にスクリーン上での画素ピッチの１／２だけシ
フトした位置に画像が表示される。

すなわち第７１フイールドでの無効領域をうめるかたち
で第２フイールドの画像が表示される。この画像は第１
フイールドで１画素おきに間引かれた残りの画像であり
、かつ水平方向に画素ピッチの１／２だけずれた第１フ
イールドでの無効領域に表示されるため、第１および第
２の２つのフィールドによる表示で高精細な原画像の表
示が可能となる。

上記手段では１枚の画像を２枚のフィールドに分は時分
割で表示することになるが、フレーム周期を人間の目の
残像期間より十分短くすることにより原画像と同様に高
精細な画像として見ることが可能となる。ちなみに、従
来の投影表示装置では上記のように画素数が表示用液晶
パネルの画素数の２倍の高精細な画像を入力しても投影
表示される画像の画素数は結局表示用液晶パネルの画素
数と同じになってしまうため高精細な画像として表示す
ることはできない。

以上のように本発明による液晶投影表示装置において表
示用液晶パネルのもつ表示能力の２倍以上の高精細画像
の表示が可能となる。

１里勇−上 第１図は本発明の第１の実施例の構成配置図を示す。第
１図において、１は偏光方向制御用液晶パネル、２は水
晶板、３は表示用液晶パネル、４は投写レンズ系、５は
光源、６１および６２は表示用液晶パネル３の画素数と
同一の容量をもつフレームメモリ、７は分配器、８は同
期信号発生器、９は偏光方向制御用液晶パネル１の駆動
電圧発生器、１０はスクリーンである。

本実施例で使用した表示用液晶パネル３は単純マトリク
ス方式とし、液晶材料として高速性に優れた強誘電性液
晶を用いる。また、画素数はｍ×ｎで画素ピッチが水平
、垂直ともに一般的な値である５０μｍとする。本実施
例で用いた開口率の低減手段を第２図に示す。

第２図は表示用液晶パネル３の断面図である。

第２図において、３１はマイクロレンズ、３２はガラス
基板、３３は強誘電性液晶、３４は透明電極配線である
。本実施例では開口率を実効的に低減させるために各画
素上にマイクロレンズアレイを形成する。このマイクロ
レンズアレイの形成法としてはＣＣＤで開口率を高める
ために樹脂を用″いて形成するマイクロレンズやイオン
拡散法によりガラス基板中に形成される平面マイクロレ
ンズと同一の方法を用いることができる。

このように画素上に形成されたマイクロレンズ３１は１
画素全面から出てスクリーンへ向かう光を集光させるた
め、実効的に開口率を低減させることが可能である。た
だし、スクリーン上に達する全体の光量は変わらないた
め表示画像の明るさの低下はない。開口率の低減度はレ
ンズの曲率半径で決まるが、本実施例での曲率半径は、
スクリーン上での開口部の投影領域が１画素全体の投影
領域のｌ／４（各方向については１／２）になるように
決める。

偏光方向制御用液晶パネルｌは透過光の偏向方向を制御
するだけが目的であるため、多数の画素で構成されてい
る表示用液晶パネル３のように複数のセルはもたず、両
側のガラス基板３２．３２の全面に透明電極３４．３４
を形成しパネル中に１つのセルのみをもつ構造とする。

そして、このセルがパネル周辺を除く大部分を占める形
状となっている。

また、偏光方向制御用液晶パネル１では液晶材料として
ねじれネマッティク型を使用する。このタイプの液晶は
印加電圧がＯＮのときは液晶の分子長軸は電界方向に配
列するため、入射した光は偏光方向を変えることなく通
過する。一方、印加電圧がＯＦＦのときは液晶中の電界
が無くなり液晶分子は長軸が９０°ねじれたツイスト配
列となり、偏光方向制御用液晶パネルｌを通過する光の
偏光方向は９０°変化する。

また、水晶板２は光学軸と研磨面のなす角（方向角）が
４５°のものとする。光軸の方向は光路が水平方向にシ
フトする方向に向ける。また水晶板の板厚は４．２髄と
する。この厚さの水晶板では光路のシフト幅は２５μｍ
となり、本実施例で使用した表示用液晶パネル３の画素
ピッチのちょうど１／２となる。なお、偏光方向制御用
液晶パネル１は駆動電圧発生器９からの駆動パルスによ
り駆動し、またフレームメモリ６１．６２と共に同期信
号発生器８からの同期信号により、同期動作を行なう。

以下、本実施例において上記光学系により画像をシフト
させ高精細な画像を表示する動作を第１図および第３図
により説明する。本実施例では１画面（１フレーム）を
２つの画像（フィールド）に分割して表示する。このた
め第１図に示すようにまず画信号Ｖを分配器７により２
つの画像に分割し、それぞれの画像をフレームメモリ６
１および６２に書き込む。

この分割方法は、画信号Ｖをｖ、ｊ（ｉ＝１〜ＬＪ＝１
〜２ｎ）で表すとすると水平方向に１画素おきの奇数番
目の画信号ＶＬｚ（ｉ＝１〜Ｌｊ・１，３，５・・・２
ｎ−１）をフレームメモリ６１に書き込み、一方奇数番
目の画信号Ｖを間引いた画信号Ｖ１１ｊ（ｉ＝１〜ｍ、
ｊ＝２゜４．６・・・２ｎ）をフレームメモリ６２に書
き込む。

そして第１のフィールドでフレームメモリ６１から画信
号ｖ１を表示用液晶パネル３へ送り表示する。この第１
のフィールドでは偏光方向制御用液晶パネル１への印加
電圧をＯＮとする。この場合上記のようにこの偏光方向
制御用液晶パネル１中を直進した光（光軸上を進光の場
合）によって表示用液晶パネル３に表示された画像が投
写レンズ系４によりスクリーン１０上に投影表示される
。

つぎに第２のフィールドではフレームメモリ６２から画
信号ｖ２を表示用液晶パネル３へ送り表示する。この第
２のフィールドでは偏光方向制御用液晶パネル１への印
加電圧をＯＦＦとする。この場合、光はこの偏光方向制
御用液晶パネル１中で、水平方向に表示用液晶パネル３
の１７２画素ピッチに等しい距離だけシフトする。した
がってスクリーン上に投影表示される画像も第１のフィ
ールドで表示された画像に比べ水平方向に１／２画素だ
けずれた位置に表示される。

上記第１および第２フイールドにおいて、表示用液晶パ
ネル３の開口部がスクリーン１０上での投影される位置
を第３図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す。第３図に
おいて、Ｐ　Ａ（ｉ＋ｊ）＋　ＰＩｔ＋ｉ＋４＋はそれ
ぞれ第１および第２フイールドで表示用液晶パネル３上
の各画素の開口部が投影される領域であり、Ｑは無効領
域を示す。

第３図（Ｃ）には１画素分の開口部の位置関係を示し、
Ａは第１フイールドで開口部が投影される位置、Ｂは第
２フイールドで開口部が投影される位置を示す。第３図
（Ｃ）に示すように上記マイクロレンズアレイによりス
クリーン上で開口部が投影される領域を縮小させたこと
、および上記光学＋６− 系の構成を用いることにより表示用液晶パネル３での同
一画素を２つのフィールドで隣接する２つの画素として
投影することが可能となる。

したがって第１および第２の２つのフィールドより第３
図（ｄ）に示すように元の画信号ｖ、ｊによる高精細な
画像を表示できる。

ここでは隣接する２つの画素を時分割で表示することに
なるが、通常のＴＶ画像の１フレ一ム期間（１／３０ｓ
ｅｃ）程度の短時間内に２つのフィールド画像を表示す
れば人間の目の残像効果により１枚の高精細な画像とし
て見ることができる。

従来の投影表示装置では表示用液晶パネル３の画素数で
決まる解像度でしか表示することができ、なかったが、
上述のように本実施例によると水平解像度を表示用液晶
パネル３の画素数で決まる解像度の２倍の解像度で表示
することが可能である。

また、フレームメモリへの書き込み、読み出しを１フレ
一ム期間内に行うことにより動画の表示も可能である。

尖嵐璽−１ 第４図は本発明の第２の実施例の構成配置を示す。第４
図において１１および１２は偏光方向制御用液晶パネル
、２１および２２は水晶板、６１〜６４はフレームメモ
リである。その他第１図と同じ部材については同一番号
を付しである。

本実施例でも前記実施例１と同一のマイクロレンズアレ
イを備えた表示用液晶パネル３を使用する。ただし、本
実施例では偏光方向制御用液晶パネル１１．１２と水晶
板２１．２２を２組使用する。そして、１組の偏光方向
制御用液晶パネル１１と水晶板２１により画像を水平方
向にシフトさせ、他の１組の偏光方向制御用液晶パネル
１２と水晶板２２によりは垂直方向にシフトさせる。こ
こで２つの水晶板２１、２２は偏光方向がＸ方向の時は
シフトが生ぜず、Ｙ方向の時にそれぞれにおいての所定
の方向にシフトが生じるとする。シフト幅はともに１／
２画素ピッチとする。

本実施例では１画面（１フレーム）を４つの画像（フィ
ールド）で構成する。そのため画信号Ｖを分配器７によ
り４つの画像に分割し、それぞれの画像をフレームメモ
リ６１〜６４に書き込む。

コノ分割方法は、画信号ＶをＶｚ（ｉ＝１−２ｍ、　ｊ
・１〜２ｎ）で表すとすると、まず奇数ラインで水平方
向に１画素おき偶数番目の画信号Ｖを間引いた画信号Ｖ
　Ｉ　Ｎ（ｉ　＝１．３．−・−２ｎ−１，ｊ　＝１．
３．−２ｎ−１）をフレームメモリ６１に書き込み、奇
数番目の画信号Ｖを間引いた画信号ＶＩＨ４（ｉ”ｌ、
３．−２１−１．　ｊ＝２．４゜・２ｎ）をフレームメ
モリ６２に書き込む。

つぎに偶数ラインで水平方向に１画素おき偶数番目の画
信号Ｖを間引いた画信号Ｖ　１．　＋１Ｎ＝２＋４゜・
・２ｎ、　　ｊ　＝１．３．・・２ｎ−１）をフレーム
メモリ６３に書き込み、奇数番目の画信号Ｖを間引いた
画信号Ｖ　１　ｌＪ（ｉ　＝２．４．−２ｎ、　　ｊ　
＝２．４．　・＝２ｎ）をフレームメモリ６４に書き込
む。そして第１のフィールドでフレームメモリ６１から
画信号ｖ１を表示用液晶パネル３へ送り表示する。

このフィールドでは駆動電圧発生器９からの偏光方向制
御用液晶パネル１１への印加電圧（Ｖ　Ｏ）と、偏光方
向制御用液晶パネル］２への印加電圧（Ｖ　Ｕ）をとも
にＯＮとし、上記２つの偏光方向制御用液晶パネル１１
．１２中を光を直進させる。このフィールドで表示用液
晶パネル３の開口部がスクリーン１０上での投影される
位置を第５図（ａ）に示す。１画素中での位置はマイク
ロレンズにより集光された結果、第５図（ｅ）のＡで示
す１／４角の領域となる。

つぎに、第２のフィールドでフレームメモリ６２から画
信号ｖ２を表示用液晶パネル３へ送り表示する。ここで
表示される画像は第１フイールドと同一ラインの偶数番
目の画素による画像であるため、第１フイールドで表示
された画像の水平方向の画素間をうめる位置に表示すれ
ばよい。

すなわち、水平方向に１／２画素ピッチだけシフトすれ
ばよい。このため、印加電圧（ＶＷ）をＯＦＦとし水晶
板２１を通過する光の偏光方向をＸ方向とする。また、
垂直方向にはシフトさせないため、印加電圧（ＶＵ）も
ＯＦＦとして偏光方向を９０°回転させ再びＸ方向に戻
して水晶板２２を通過させる。このフィールドで表示用
液晶パネル３の開口部がスクリーン１０上での投影され
る位置を第５図（ｂ）に示す。１画素中での位置は第５
図（ｅ）のＢで示す１７４角の領域となる。

つづいて第３のフィールドでフレームメモリ６３から画
信号■３を表示用液晶パネル３へ送り表示する。ここで
表示される画像は偶数ラインの奇数番目の画素であるた
め、第１フイールドで表示された画像と水平方向には同
じ位置に表示し、垂直方向の画素間をうめる位置に表示
すればよい。

すなわち、垂直方向に１７２画素ピッチだけシフトすれ
ばよい。したがって、印加電圧（ＶＷ）はＯＮとして、
水平方向にはシフトさせず、印加電圧（ＶＤ）をＯＦＦ
とし水晶板２２を通過する光の偏光方向をＸ方向として
垂直方向に１／２画素ピッチ分シフトさせる。このフィ
ールドで表示用液晶パネル３の開口部がスクリーン１０
上での投影される位置を第５図（ｃ）に示す。１画素中
での位置は第５図（ｅ）のＣで示す１／４角の領域とな
る。

最後に第４のフィールドでフレームメモリ６４から画信
号ｖ４を表示用液晶パネル３へ送り表示する。ここで表
示される画像は偶数ラインの偶数番目の画素による画像
である。したがって、第１フイールドで表示した画像に
対し、水平方向、垂直方向ともに１／２画素ピッチだけ
シフトした位置に表示すればよい。

このため、印加電圧（■□）をＯＦＦとして水晶板２１
を通過する光の偏光方向をＸ方向とし、水平方向に］／
２画素ピッチシフトさせる。また、印加電圧（Ｖ　ａ　
）はＯＮとして偏光方向がＸ方向の光をそのまま偏光方
向を変えずに水晶板２２を通過させ、垂直方向にも１／
２画素ピッチシフトさせる。

このフィールドで表示用液晶パネル３の開口部がスクリ
ーン１０上での投影される位置を第５図（ｄ）に示す。

１画素中での位置は第５図（ｅ）のＤで示す１／４角の
領域となる。

上記マイクロレンズアレイによりスクリーン上で開口部
が投影される領域を縮小させたこと、および上記光学系
の構成を用いることにより表示用液晶パネル３での同一
画素を、従来の方向で１画素分が投影される領域を４等
分し、４つのフィールドで４つの画素として投影するこ
とが可能となる。

第１〜第４の４つのフィールドで表示された画像を合成
すれば第５図（ｆ）に示すように元の画像信号Ｖ目によ
る高精細な画像となる。ここでも通常のＴＶ画像の１フ
レ一ム期間（１／３０ｓｅｃ）程度の短時間内に全フィ
ールド画像を表示すれば人間の目の残像効果により１枚
の高精細な画像として見ることができる。

本実施例では表示用液晶パネル３のもつ画素数の４倍の
画素数での表示が可能であり、かつ水平方向、垂直方向
ともに解像度を高めることができる。

湛Ｕ 本実施例の光学系の構成、および使用する表示用液晶パ
ネル等の光学部品は実施例１と同じとする。ただし、本
実施例では光路のシフト方向を斜め４５°下方とする。

本実施例では１画面（１フレーム）を２つの画像（フィ
ールド）に分割して表示する。

このため実施例１と同様に画信号を分配器７により２つ
の画像に分割し、それぞれに画像をフレームメモリ６１
および６２に書き込むが、ここでは奇数ラインをメモリ
６１に偶数ラインをメモリ６２に書き込む。ただし、メ
モリ６２に書き込む画信号Ｖはディジタル化のためのサ
ンプリングは１／２画素に相当する分だけ位相をずらし
て行う。

そして、実施例１と同様にして第１のフィールドでフレ
ームメモリ６１から画信号■１を表示用液晶パネル３へ
送り表示する。この第１のフィールドでは偏光方向制御
用液晶パネル１への印加電圧をＯＮする。

つぎに第２のフィールドではフレームメモリ６２から画
信号Ｖ２を表示用液晶パネル３へ送り表示する。この第
２のフィールドでは偏光方向制御用液晶パネル１への印
加電圧をＯＦＦとする。この場合、光はこの偏光方向制
御用液晶パネル１中で、斜め下方向にシフトする。この
シフト幅は１／Ｆ１画素ピッチとする。

したがってスクリーン１０上に投影表示される画像も第
１のフィールドで表示された画像に比べ水平方向に１／
２画素、かつ垂直方向にも１／２画素ずれた位置に表示
される。

本実施例の第１および第２フイールドにおいて、表示用
液晶パネル３の開口部がスクリーン１０上での投影され
る位置を第６図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す。第
６図（Ｃ）には１画素分の開口部の位置関係を示し、Ａ
は第１フイールドで開口部が投影される位置、Ｂは第２
フイールドで開口部が投影される位置を示す。第２フイ
ールドで表示される奇数ラインの画信号はサンプリング
時に１／２画素分だけ位相がずらされているため、２つ
のフィールドで合成される画像は入力された画信号によ
る高精細画像となる。この合成画像の開口部の投影位置
を第６図（ｄ）に示す。

本実施例でも表示用液晶パネル３のもつ画素数の２倍の
画素数での表示が可能であり、かつ水平方向、垂直方向
ともに解像度を高めることができる。

スＪＬＬ−生 本実施例の光学系の構成、および表示液晶パネルを除く
光学部品は実施例１と同じとする。本実施例では表示用
液晶パネルの開口率を実効的に低下させる手段として、
第２図のマイクロレンズ３１の代りに水平方向にのみ曲
率をもつかまぼこ状のレンズが等間隔で並んだレンチキ
ュラーレンズシートを用い、これを表示用液晶パネル３
の全面に張り付ける。ここで、レンズの間隔は表示用液
晶パネル３の画素間隔と等しくする。また、曲率半径は
スクリーン上での開口部の投影領域が１画素分の投影領
域において水平方向についてのみ１／２と縮小されるよ
うに決める。

本実施例において上記光学系により画像をシフトさせ高
精細な画像を表示する方法は実施例１と同じである。た
だし、実施例１では各フィールドで開口部が投影される
位置が１画素分の１／４の領域となったのに対し、本実
施例ではかまぼこ状のレンズにより水平方向にのみ縮小
されるため、１画素を水平方向に二分した領域に投影さ
れる。

したがって、本実施例でも画素ピッチの１／２ずつ画像
をシフトさせながら２つのフィールドを投形表示するこ
とにより、水平方向に高精細化された画像を表示するこ
とが可能である。

１基Ｍ−工 第７図は本発明の第５の実施例に用いられる表示用液晶
パネル３の断面図であり、第７図において、３５は金属
配線であり、その他、第２図と同一部分については同一
番号を付しである。また、本実施例の光学系の構成、お
よび表示用液晶パネル３を除く光学部品は実施例１と同
じとする。

本実施例では表示用液晶パネル３の開口率を低下させる
ため以下の手段を用いた。すなわち、通常単純マトリク
ス方式による表示用液晶パネル３では各画素内の液晶に
画信号の大きさに応じた所定の電界を加えるため、第７
図に示すように一方のガラス基板３２上に水平方向の帯
状の透明電極配線３４を、これと対向するガラス基板３
２上に垂直方向の帯状の透明金属配線３５を形成する。

しかし、本実施例では垂直方向の帯状の電極配線を金属
で形成して光を遮断する。この金属配線３５の幅は画素
ピッチの１／２とする。したがって、表示用液晶パネル
３の開口率は水平方向に１／２に低下する。

本実施例において上記光学系により画像をシフトさせ高
精細な画像を表示する方法は実施例４と同じ方法を用い
ることができ、したがって本実施例でも画素ピッチの１
／２ずつ画像をシフトさせながら２つのフィールドを投
影表示することにより、水平方向に高精細化された画像
を表示することが可能である。

本実施例では表示用液晶パネル３の開口率が１／２に低
下するため投影表示された画像の明るさが１／２に低下
するが、表示用液晶パネル製作をマスクの配線幅を変更
するだけで済み、通常の製造プロセスで製作することが
できる。

以上本発明の各実施例について詳述したが、これら実施
例に留まることなく、本発明の精神を逸脱することなし
に、種々の変更が可能であることはいうまでもない。例
えば、開口率を低下させる手段として上記実施例で述べ
た手段の他、ガラス基板上に金属薄膜等により遮光層を
形成する方法や、所定の開口バタンを有する別途形成し
た遮光マスクを表示用液晶パネル３に張り合わせる方法
等も用いることができる。

また、上記実施例５では垂直方向の帯状の電極配線を画
素ピッチの１／２の幅の金属配線としたが、水平方向も
同様の金属配線して、実施例２と同様に２組の偏光方向
制御用液晶パネルと水晶板液晶パネルを用いて画信号を
水平、垂直両方向にシフトさせれば両方向に解像度を２
倍に高めることができる。

また、上記実施例では複屈折効果を有する材料として水
晶板を使用したが、サファイアなど複屈折効果を有する
透明板であれば種類を問わず使用可能である。さらに偏
光方向制御用液晶パネルの２枚のガラス基板のうちスク
リーン側に配置されるガラス基板をこの複屈折効果を有
する透明板に置き換えれば、従来の投影表示装置の構成
に偏光方向制御用液晶パネルを追加するだけの簡単な構
成により本発明を実施することができる。

また、上記実施例では水平方向あるいは垂直方向への各
々の方向へはそれぞれ１組の偏光方向制御用液晶パネル
と水晶板により１／２画素ピッチの画像シフトにより２
倍の高解像度化を実現したが、開口率をさらに低下させ
各々の方向への画像シフトに２組の偏光方向制御用液晶
パネルと水晶板を用い１組のそれらによるシフト幅を１
／３画素ピッチとすれば、各々の方向に３倍の高解像度
化が実現できる。そしてさらに開口率を小さくし偏光方
向制御用液晶パネルと水晶板の組数を増してゆけば、各
方向の解像度を４倍、５倍などと高めてゆくことも可能
である。この場合、水平方向と垂直方向の解像度を同じ
倍率で高める必要がなく、例えば水平方向は４倍、垂直
方向は３倍にできることも明白である。

また、上記実施例では各フィールド毎の画像に１枚のフ
レームメモリを用いたが、画信号を１枚のフレームメモ
リに入れ、読み出し時に例えば１番地おきに読み出すな
どアドレス制御しながら各フィールドにおける必要な番
地の画信号を読み出す方法を用いても本発明を実施する
ことが可能である。

さらに、上記実施例では表示素子として液晶パネルを使
用したが、画素構成により、かつ開口率が１００％未満
であり、投影表示装置に適用できる表示素子であれば種
類を問わず本発明の実施が可能である。

また、上記実施例では水晶板の通過による光路のシフト
幅が表示用液晶パネルの画素ピッチの１／２に等しくな
るよう水晶板の厚さを選んだ。これは、偏光方向制御用
液晶パネルと水晶板を表示用液晶パネルの近くに配置し
たためである。しかし、上述のようにこれらの部品は表
示用液晶パネルからスクリーンに至る光路の途中のどこ
に配置してもよく、また、途中にレンズ等の他の部品が
入っても差し支えない。この場合水晶板の厚みはスクリ
ーン上での表示画像のシフトが表示画像における画素ピ
ッチの１／２になるよう選べばよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による投影表示装置では、表
示用液晶パネルの画素数を増やすことなく投影表示画像
の高精細化が可能である。また、本発明により新たに使
用する部品が液晶パネルおよび水晶板といった構造が簡
単で、しかも必要なその大きさは数ｍと小さいため、装
置のサイズは従来の装置とほぼ同じとすることができる
。また、これらの部品は安価であり、装置のコストも従
来の装置とほとんど変わらない。さらに本発明では画像
のシフトを電気光学的に行い、画像シフトのための可動
部を全く使用しないため信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成配置図、第２図は
第１の実施例で用いる表示用液晶パネルの断面図、第３
図は本発明の第１の実施例において表示用液晶パネルの
開口部がスクリーン上で投影される位置を示す図、第４
図は本発明の第２の実施例の構成配置図、第５図は第２
の実施例において表示液晶パネルの開口部がスクリーン
上で投影される位置を示す図、第６図は本発明の第３の
実施例において表示用液晶パネルの開口部がスフリーン
上で投影される位置を示す図、第７図は本発明の第５の
実施例に用いられる表示用液晶パネルの断面図、第８図
は複屈折現象の説明図、第９図は従来の投影表示装置の
概略構成図である。 １　、４１．１２・・・偏光方向制御用液晶パネル、　
２．２１．２２・・・水晶板、　３　・・・表示用液晶
パネル、　４　・・・投写レンズ系、５　・・・光源、
６１．６２．６３．６４・・・フレームメモリ、　７　
・・・分配器、　８　・・・同期信号発生器、　９　・
・・偏光方向制御用液晶パネルの駆動電圧発生器、１０
・・・スクリーン、１３・・・画信号線、３１・・・マ
イクロレンズ、３２・・・ガラス基板、３３・・・強誘
電性液晶、３４・・・透明電極配線、３５・・・金属配
線、　Ｐ、Ｊ・・・表示パネル上の各画素の開口部が投
影される領域、 Ｑ・・・無効領域。 特許出願人　日本電信電話株式会社 へ （’ｌ’）ぐへ 図 傅先方向占制御用 フレームメモリ （ａ） （ｂ） 第６図 （ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表示素子に表示された画像を投写光学系によりスクリー
   ン上に拡大投影する投影表示装置において、 前記表示素子から前記スクリーンに至る光路の途中に透
   過光の偏光方向を旋回できる光学素子を少なくとも１個
   以上と複屈折効果を有する透明素子を少なくとも１個以
   上を有してなる投影画像をシフトする手段と、前記表示
   素子の各画素の投影領域が前記スクリーン上で離散的に
   投影される手段とを備えたことを特徴とする投影表示装
   置。