JPH0444490A - 液晶表示装置及び液晶プロジェクタ - 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、液晶表示装置及びこれを利用した液晶プロジ
ェクタに関するものである。

［発明の概要］ 本発明の液晶表示装置及び液晶プロジェクタは、ライト
バルブとしてＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対応する液晶パネルを
設けるとともに、映像信号の白色輝度レベルに応じてド
ライブ状態が設定され、白色ライトバルブとして機能す
る液晶パネルを設け、この４単位の液晶パネルの出射光
を合成して出力するように構成することにより、出射映
像の白ピーク付近の階調性を良好に再現できるようにし
たものである。

［従来の技術］ 第４図に、従来の３板式の液晶表示装置を利用した液晶
プロジェクタの一例を示す。

ｌは光源としてのメタルハライドランプ、２は赤外線お
よび紫外線に対するカットフィルタ、３ａ〜３Ｃはミラ
ー　４ａ〜４ｄは特定の波長の光のみを透過させるダイ
クロイックミラー、５ａ〜５ｃはコンデンサレンズ、６
Ｒ，６Ｇ、６ＢはそれぞれライトバルブとしてＲ光、Ｇ
光、Ｂ光に対応する液晶パネル、７は投射レンズである
。

メタルハライドランプ１から出射され、カットフィルタ
２を通過した光は、ミラー３ａを介してＧ光のみを反射
するダイクロイックミラー４ａに入射される。ダイクロ
イックミラー４ａによって分離されたＧ光はコンデンサ
レンズ３ｂを介して液晶パネル６Ｇに入射される。

また、ダイクロイックミラー４ｂによってＢ光が反射さ
れて、Ｂ光とＲ光が分離され、それぞれコンデンサレン
ズ５ｂ、５ｃを介して液晶パネル６Ｂ、６Ｒに入射され
る。

各液晶パネル６Ｇ、６Ｂ、６Ｒは、例えば、ＴＮモード
透過型液晶に、水平及び垂直方向の電極が配置されてマ
トリクス状の画素が形成されるものであり、その構造例
を第５図に示す、６ａ、６ｅは偏光板、６ｂ、６ｄは透
明電極（及び配向膜）、６ｃは液晶である。つまり、透
明電極６ｂ、６ｄに電圧がかかっていない状態では偏光
板６ａで例えば入射光のＰ偏光成分のみが透過され゛る
が、液晶６ｃで偏波面が９０’回転されて偏光板６ｅに
達するため、偏光板６ｅを透過する。

ところが、透明電極６ｂ、６ｄに十分な電圧がかかると
、液晶６ｃの分子が電圧方向に揃い、旋光性を失うため
、その画素において偏光板６ａを透過した光成分は偏光
板６ｅにおいで遮断される（ノーマリホワイト型、ノー
マリブラック型の場合は上記と逆の動作）。つまり印加
電圧により透過率が制御される。従って、Ｒ，Ｇ、Ｂの
各ドライブ信号Ｅ、、Ｅ、、Ｅ、に基ずいて透明電極を
制御することにより、各液晶パネル６Ｇ、６Ｂ。

６Ｒに入射されたＧ光、Ｂ光、Ｒ光が画素単位で透過率
が制御され、各色に対応する映像が得られる。

各液晶パネル６Ｇ、６Ｂ、６Ｒから出射された光は、ダ
イクロイックミラー４ｃ、４ｄで合成され、投射レンズ
７を介して図示しないスクリーン上にカラー映像として
投射される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような液晶パネルの透過率特性を利用し
た液晶プロジェクタにおいては、ＣＲＴによるプロジェ
クタに比べて、映像上で白ビーク輝度を十分に上げるこ
とができず、また白色領域の階調性が良好に再現できな
いという問題があった。

例えばノーマリホワイト型の液晶パネルの場合では、印
加電圧に対する透過率特性は第６図（ａ）のように示さ
れ、これは対数グラフとしては同図（ｂ）の点線で示す
とおりとなる。すなわち、黒レベル（Ｅ点〜Ｄ点）から
中間調レベル（Ｃ点＝透過率７０％付近）までの透過率
は、第６図（ｂ）に実線で示される印加電圧Ｖのγ乗に
ほぼ比例するが、０点以降は比例せず、特にＢ点〜へ点
（透過率９０〜１００％）では飽和状態となっている。

このため−Ｖγに比例するビデオ信号により液晶パネル
に駆動電圧を印加しても透過率７０％以上の領域、つま
り白領域において階調を正しく再現できない９ ［問題点を解決するための手段１ 本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもので
、Ｒ，Ｇ、Ｈの各ドライブ信号に基づいてＲ光、Ｇ光、
Ｂ光の各ライトバルブとして駆動される第１、第２、第
３の液晶パネルに加えて。

映像輝度レベルに応じてドライブ状態が設定され、白色
ライトバルブとして駆動される第４の液晶パネルを備え
るとともに、この第１．第２、第３、第４の各液晶パネ
ルの出射光を合成して出力する出射合成手段を備えるよ
うにして液晶表示装置を構成する。また、その液晶表示
装置を利用して液晶プロジェクタを構成する。

［作用コ 白色ライトバルブとなる第４の液晶パネルによる出射光
をＲ，Ｇ、Ｂの各液晶パネルからの出射光と合成するこ
とにより、高輝度映像を得ることが可能となる。従って
、映像が白色領域にある場合において所定の駆動電圧に
よって第４の液晶パネルを駆動するようにすれば、白色
領域における階調性を良好に得ることができ、また、白
ピーク輝度をより高輝度映像で表現させることができる
。

［実施例］ 第１図は本発明の液晶表示装置の、液晶プロジェクタと
しての一実施例の投影光学系を示すものである。第４図
と同一符合は同一部分を示す。

３ｄはミラー、５ｄはコンデンサレンズ、６Ｗは白色ラ
イトバルブとして駆動される液晶パネル、８．９は偏光
ビームスプリッタである。

本実施例では、メタルハライドランプ１から出射され、
カットフィルタ２によって赤外線及び紫外線がカットさ
れた光に対して、偏光ビームスプリッタ８によってＳ偏
光成分（Ｓ波）が偏向され、Ｐ偏光成分（Ｐ波）のみが
透過される。透過されたＰ波はダイクロイックミラー４
ａ、４ｂによってＲ光、Ｂ光、Ｇ光に分離され、それぞ
れ液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６Ｇに入射される。そして液
晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６ＧがらＳ波となって出射された
光はダ１“クロイックミラー４ｃ、４ｄによって合成さ
れ、偏光ビームスプリッタ９に入射される。

一方、偏光ビームスプリッタ８で分離されたＳ波は、ミ
ラー３ｄ、　　コンデンサレンズ５ｄを介して液晶パネ
ル６Ｗに入射され、液晶パネル６ｗからはＰ波として出
射されて偏光ビームスプリッタ９に入射される。従って
、液晶パネル６ｗがらの出射光は、偏光ビームスプリッ
タ９において液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６Ｇがらの出射光
と合成され、投影レンズ７がらスクリーン上に投影され
ることになる。

このように、ＲＧＢ合成による出射光に白色光を加える
ことにより、より高輝度の表示が可能になり、また、こ
れによって白色の階調性もより精密に再現できることに
なる。

ここで、液晶パネル６Ｗは、輝度信号（Ｅ、＝０．３０
Ｅ　、　＋０．５９Ｅ　、　＋０．１１Ｅ　、　）に基
づいて駆動されるが、ある設定されたスレッショルドレ
ベル以上の輝度信号に対してのみ映像表示駆動させるよ
うにし、低輝度から中輝度領域の映像信号に対しては映
像表示を行なわないようにする。

さらに、高輝度であっても白色でない映像信号（例えば
Ｂ成分のみが高輝度である、淡い水色を示す信号等）に
対しては映像表示を行なわないようにする。

従って、例えば、（液晶パネル６Ｒの透過率）＝（液晶
パネル６Ｂの透過率）＝（液晶パネル６Ｇの透過率）２
７０％の場合（っまりＥ、Ｉ＝ＥＧ＝Ｅ、≧７０％ＩＲ
Ｅ）のみに液晶パネル６ｗがら、輝度レベ゛ルに応じた
所定の透過率で白色光が透過されるようにする。以下、
設定例を述べる。

液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６Ｇ、６Ｗそれぞれが駆動電圧
Ｖに対して第２図（ａ）の透過率特性を備えたノーマリ
ホワイト型であるとする（各画素において駆動電圧Ｖ　
ｔｏｏて透過率１００％、Ｖ２Ｏで透過率９０％・・・
・どなる）　そして、液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６Ｇでは
Ｒ，Ｇ、Ｂの各信号電圧Ｅ＊　、Ｅａ　、ＥＢについて
、それぞれ第２図（ｂ）に示すように、信号電圧がＥａ
の場合は透過率が１００％となる駆動電圧Ｖ　ｔｏｏが
、また、信号電圧がＥｂのときは透過率が９０％となる
駆動電圧Ｖ　９０が・・・・というように、各画素電極
に駆動電圧Ｖが印加されるようにドライブ条件が設定さ
れているものとする。

このとき、液晶パネル６Ｗでは輝度信号電圧Ｅ、につい
て、同図（Ｃ）に示すように、信号電圧がＥａのときは
透過率が１００％となる駆動電圧ｖ１゜。が、また信号
電圧がＥｂのときは透過率が７０％となる駆動電圧ｖ７
゜が、さらに、信号電圧がＥｃのときは透過率か０％と
なる駆動電圧■。が各画素電極に印加されるようにドラ
イブ条件を設定する。

従って、例えば液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、ｔｊＧにおいて
は、Ｒ，Ｇ、Ｂ映像信号Ｅａ、Ｅａ、ＥａがそれぞれＥ
ｃのレベルである場合には、７０％の透過率を得る駆動
電圧Ｖ、、（Ｃ点を得る電圧）が印加されるが、このと
き、液晶パネル６Ｗにおいては輝度信号Ｅ、がＥｃのレ
ベルであっても、１点を得る駆動電圧Ｖ。が印加され、
また、液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６ＧにおいてＲ，Ｇ、Ｂ
映像信号ＥＲ，Ｅ、、Ｅ、がそれぞれＥｂのレベルであ
って、９０％の透過率を得る駆動電圧■９゜（Ｂ点を得
る電圧）が印加されたときは、液晶パネル６Ｗにおいて
Ｈ点を得る駆動電圧Ｖ７゜が印加されることになる。

すると、液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６Ｇによって白色映像
が得られる場合のみに、液晶パネル６Ｗから所定輝度の
白色光が出射され偏光ビームスプリッタ９で合成される
ことになり、液晶パネル６Ｒ，６Ｂ、６Ｇから得られる
白色光の輝度をさらに高輝度に押し上げることになる。

この場合に合成された白色光の輝度を第２図（ａ）の透
過率に換算すると、同図（ｄ）に点線で示すとおりにな
る。つまり白ピーク輝度としては約２倍とすることがで
きる。

また、第２図（ｄ）の特性を対数グラフに直すと、同図
（ｅ）のように示され、より高輝度領域まで（Ｂ＋Ｈ点
）、Ｖγに比例することとなり、従って、−Ｖγに比例
するビデオ信号により液晶パネルに駆動電圧を印加した
場合、高輝度の白色領域で階調性をより正しく再現でき
ることとなる。

このため、本実施例の液晶プロジェクタにおいては、例
えば白色系の映像上に高輝度の白信号によってテロップ
等を表示させることも可能になる。

なお、Ｅ、ｌ＝Ｅ、＝Ｅ、≧７０％ＩＲＥのときのみ液
晶パネル６Ｗを駆動させるようにしたが、Ｅ　Ｒ＝　Ｅ
　ａ　＝　Ｅ　ａ≧７０％ＩＲＥのときでも駆動させる
ようにしてもよい。ただし、あきらかにＥ。

≠ＥＣ，の場合、Ｅ６≠Ｅ８の場合、またはＥ８≠Ｅ８
の場合は駆動させないようにする。このようにすれば、
白色以外のカラー映像部分に対しては、液晶パネル６Ｗ
の出射光による白色光の合成はされないため、色の彩度
低下はなく、色再現性を保つことができる。

なお、ノーマリブラック型の液晶パネルによって構成し
た場合も同様の効果を得ることができることはいうまで
もない。

ところで、液晶パネルは、入射時にＳ波或はＰ波の一方
をカットしてしまう構造であるため、前記第４図に示し
たような従来の３板式の液晶プロジェクタの場合では、
各液晶パネルに入射される際に、メタルハライドランプ
の出射光成分のうち半分しか投射光として利用されてい
ないが、本実施例の場合は、偏向ビームスプリッタ８で
予めＳ波とＰ波を分離し、一方を液晶パネル６Ｗに入射
するようにしたため、メタルハライドランプ１の出射光
成分を有効利用できることになる。

第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、ダイク
ロイックミラー４ａ、４ｂ、ミラー３ｆ、３ｇ、３ｈに
よりＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ液晶パネル６Ｒ，６Ｂ
、６Ｇに入射するとともに、この液晶パネル６Ｒ，６Ｂ
、６Ｇの出射光をプリズム１０によって合成するもので
ある。この場合も、液晶パネル６Ｗの白色出射光を合成
することにより第１図の実施例と同様の効果が得られる
。

さらに他の実施例としては、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の分離も
プリズムによって行ない、ダイクロイックミラーを使用
しないようにすることも考えられる。

なお、上記各実施例において、液晶パネル６Ｗに対して
専用の光源を設けるようにしてもよい。

またさらに、上記各実施例における液晶パネル６Ｗに対
応してＲ，Ｇ、Ｂの各液晶パネルを設けて（すなわち全
体で６単位の液晶パネルを設けて）、これを白色ライト
バルブとして使用するとともに、カラー映像の輝度も向
上させるようにすることも考えられる。

ところで、以上の実施例では液晶プロジエクタの場合で
説明したが、投射型ではない液晶表示装置として構成し
ても同様の効果が得られることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の液晶表示装置及び液晶プ
ロジェクタでは、白色ライトバルブとして駆動される第
４の液晶パネルからの出射光を、Ｒ，Ｇ、Ｈに対応する
第１、第２、第３の各液晶パネルの出射光と合成して出
力することができるように構成することにより、白色ピ
ーク輝度をほぼ２倍まで上げることが可能となり、また
白色領域における映像の階調性をより正確に再現できる
ようになるという効果がある。

！ｌ！！３図は本発明の他の実施例を示す光学ブロック
図、 第４図は従来の液晶プロジェクタの光学ブロック図、 第５図は液晶パネルの構造図、 第６図（ａ）（ｂ）は透過率と印加電圧との関係の説明
図である。

１はメタルハライドランプ、２はカットフィルタ、３８
〜３ｈはミラー、４ａ〜４ｄはダイクロイックミラー、
５ａ〜５ｃはコンデンサレンズ、６Ｒ，６Ｂ、６Ｇ、６
Ｗは液晶パネル、７は投射レンズ、８．９は偏光ビーム
スプリッタ、１０はプリズムを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学ブロック図、 第２図（ａ）〜（ｅ）は液晶パネルの透過率及び印加電
圧の関係の説明図、 Ｗ ６Ｂ［ きＧ Ｒ，Ｇ、　Ｂ、　（ＰＳＩＬ） 手 続 補 正 書 （自発） 平成２年 ７月２４日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｒ、Ｇ、Ｂの各ドライブ信号に基づいてＲ光、Ｇ
   光、Ｂ光の各ライトバルブとして駆動される第１、第２
   、第３の液晶パネルと、映像輝度レベルに従って白色ラ
   イトバルブとして駆動される第４の液晶パネルと、前記
   第１、第２、第３、第４の各液晶パネルの出射光を合成
   して出力する出射合成手段とを備えたことを特徴とする
   液晶表示装置。
2. （２）Ｒ、Ｇ、Ｂの各ドライブ信号に基づいてＲ光、Ｇ
   光、Ｂ光の各ライトバルブとして駆動される第１、第２
   、第３の液晶パネルと、映像輝度レベルに従って白色ラ
   イトバルブとして駆動される第４の液晶パネルと、前記
   第１、第２、第３、第４の各液晶パネルの出射光を合成
   して出力する出射合成手段と、前記出射合成手段によっ
   て合成された前記第１、第２、第３、第４の各液晶パネ
   ルの出射光をスクリーン投射する投射レンズとを備えた
   ことを特徴とする液晶プロジェクタ。