JPH06273719A - 液晶投射型カラー画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １個の白黒液晶画像表示パネルを用いて、３
〜６倍相当の高分解カラー画像表示を得る液晶投射型画
像表示装置を得る。 【構成】 １個の高速応答白黒ＬＣＤに３倍速時分割
にＲＧＢ映像信号を書き込み表示し、８分割電極型の電
子３原色変調器により１／３フィールド時間の正確な
追従原色露光照明をしてカラー画像に変換し、投射レン
ズにより拡大投射する構成を基本とし、２対１インタ
ーレースに対応して上下に半画素分の光偏向させて、垂
直分解を２倍にする光偏向器を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、白黒液晶画像表示パネ
ル１個を用いて、その実画素数の実効的に３倍の高解像
度カラー画像表示と、低コスト化を特長とする液晶投射
型カラー画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶投射型カラー画像表示装置は、小型
の白黒液晶画像表示装置（白黒ＬＣＤと以後略称する）
にテレビ画像信号を書き込み、外部から照明光を照射し
表示する受動型テレビディスプレーである。３個の白黒
ＬＣＤを用い３個独立並列に３原色映像信号を書き込
み、３個の白黒ＬＣＤ独立に、該当する赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）、の３原色照明をし、その３原色像を
ダイクロイックミラーとＬＣＤ位置の微調整機構により
３像一致合成させた後、投射レンズにより拡大投射する
構成である。この方法によるカラー画像分解能は、白黒
ＬＣＤ３個を使用して、ＬＣＤ１個分に相当する画素数
の３原色カラー画像表示ができ比較的に良好であるが、
３原色像の一致性が、ミラーの平面度、調整誤差等の問
題から３原色像を周辺まで完全一致させる事が難しいこ
とと、３個の１フレーム分のフルライン画素数を有する
白黒ＬＣＤを必要とし高価になること、さらに、装置が
大型化し高価になる等の問題がある。

【０００３】１個のＬＣＤの全画素に、画素単位のＲＧ
Ｂカラーフィルターを点順次に設け全面均等に配色し、
該当する３原色画像信号により、他原色画素部分を飛び
越し欠如させて、書き込み表示する構成のものは、カラ
ー分解能が１個のＬＣＤ全集積画素の三分の一になり精
細度を欠く欠点がある、また、３個のＬＣＤ構成のもの
と同等のカラー分解能を得るには、１個のＬＣＤの水平
方向に３倍の画素数を高密度に集積する必要があり、Ｌ
ＣＤ製造の困難さから非常に高価になる。また、照明光
効率が１／３以下に低下し、ＬＣＤに内蔵される染色３
原色フィルターの吸収発熱等の問題があり、拡大投射方
式では、投射光量が小さい欠点がある。

【０００４】白色ブラウン管と、機械回転式３原色カラ
ーの組み合わせによる、ＣＢＳ面順次カラー方式と称さ
れるものが１９４０年代にあったが、液晶と蛍光体の原
理的な光応答性の差から液晶表示装置に適用しても、原
理的に成立させることが極めて困難であり、良質のカラ
ー画像表示は出来なかった。さらに、この方法の欠点は
回転色フィルター部が大型化すること、回転騒音大きい
こと、原像を液晶画像表示パネルに置換しても、発光の
応答性の本質的な差から、３原色の混色が大きく、色忠
実度が悪く、実用上の問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶画像表
示パネルの独特な単体画素がもつ自己容量に依存する光
応答性に着目し、また、高集積度ＬＣＤが高価であるこ
と等の現状を鑑み、同一画素数の白黒ＬＣＤ１個で、従
来の３個のＬＣＤ構成方式のものと同等以上の高精細カ
ラー画像表示と、３原色像のより完全な一致を実現し、
ＬＣＤの使用個数の低減による大幅な低コスト化と、小
型軽量化と、無調整高分解カラー画像表示を、正確で静
止的な電子制御追従型の３原色露光照明装置により、同
時に解決を図ることが第一の課題であり、

【０００６】１個の半ライン数の白黒ＬＣＤを用いた上
記の基本構成を基にして、投射レンズと白黒ＬＣＤの間
に、光学的に微小位置変移を与える半画素光偏向器を介
在させて、偶数奇数の２フイールドの２対１インターレ
ースに対応させて上下、または、斜めに半画素ピッチの
画素ズラシ投射することにより、完全な全ラインのイン
ターレースされたカラー画像表示することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶画像表示
パネルの液晶応答性が数ｍＳｅｃ以下の高速応答性白黒
ＬＣＤを用いる事が前提であり、既存の標準カラーテレ
ビジョン映像信号方式に適用するときは、そのＲＧＢ独
立に並列同時伝送される映像信号を、フィールド単位
に、フィールド単位内の３倍速ＲＧＢ順次時分割映像信
号に変換して、１個の高速応答性白黒ＬＣＤに３倍速Ｒ
ＧＢ順次時分割に書き込む手段と、３倍速化ＲＧＢ順次
時分割３原色映像信号の水平走査書き込みに対応追従し
て、該当する同一原色の照明光を後方より、ＬＣＤ全面
の全画素に均等、かつ正確に１／３フィールド時間照射
する電子追従制御の３原色露光照明手段と、拡大投射レ
ンズを備えて基本構成される。

【０００８】さらに、上記手段により基本構成された装
置の、投射レンズとＬＣＤの間に光学的に１／２画素寸
法の微小変位を、偶数奇数フィールドに対応連動して行
なう半画素光偏向器等を介在させて、本発明の基本構成
のカラー画像表示能力を光学的に２倍に高める手段によ
り構成される。

【０００９】

【作用】本発明は、相対的に安価な１フィールド（半ラ
イン）分の画素を持つ白黒ＬＣＤ１個を使い、フィール
ド単位内の３倍速ＲＧＢ時分割カラー化により、ＬＣＤ
３個を光学合成する方式に相当する高分解カラー画像表
示が得られ、３色合成像は１個の白黒ＬＣＤで時分割に
表示されるので原理的に３原色像の一致調整が不要に出
来る。

【００１０】さらに、テレビ信号の帯域圧縮伝送で標準
的な、２：１インターレースの完全な高分解能カラー画
像表示は、上述の相対的に安価な半ライン白黒ＬＣＤに
よる拡大投射カラー像を基本にして、投射テレビ構成だ
から半画素光偏向器等の種種の光学的合成により低価格
に実現する方法を提供できる。例えば、高精細度テレビ
用に適用する場合は、画素構成１２８０Ｈ×５１５Ｖの
白黒ＬＣＤ１個で、３個の１２８０Ｈ×１０３０Ｖ画素
の白黒ＬＣＤを使用したダイクロイックミラー光学合成
の方法と同一のカラー画像表示が１／６のそう画素数で
可能になる。

【００１１】製造上の画素欠陥による歩留まりの悪さか
ら高コストになる超高集積度ＬＣＤに依存することな
く、相対的に低画素数、低コストな標準白黒ＬＣＤ（９
６０Ｈｘ４８０Ｖ）を２個を４５度半透明鏡等で、半画
素斜めズラシ光学画素合成倍増方法で、略１４４０ＲＧ
Ｂ×９６０ライン相当の高精細カラー画像表示ができ
る。これは従来の３個の白黒ＬＣＤをダイクロイックミ
ラー光学合成する方式に比べ、１／３のＬＣＤ総画素数
で、同等のカラー画像表示が可能になる。高価な高精細
ＬＣＤに依存すること無く、低設備投資で可能であるか
ら、小型軽量で、安価な、高精彩画像表示装置を提供す
ることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の、液晶投射型の３倍速ＲＧ
Ｂ時分割カラー画像表示装置の全体構成の一例を示した
断面図である。白黒透明な能動型の液晶Ｘ−Ｙマトリッ
ク画像表示パネル（白黒ＬＣＤ）部の後方に近接し
て、電子回路制御により３原色追従露光照明する電気光
学的な電子３原色変調器設け、白黒ＬＣＤの３原色時
分割映像信号の走査書き込みに追従して変色し、該当す
る３原色光を１／３標準フィールド時間、正確に露光照
明してカラー画像化する、本案の主要構成部である。他
は通常のスライド投影装置と同様にランプ部により、
フィールドレンズ２５を介して収束的に白色照明がなさ
れ、投射レンズ部によりカラーＬＣＤ像を拡大投射す
る基本の構成である。

【００１３】また、半画素変位光偏光器は、基本構成
の液晶投射型カラー画像表示装置の投射レンズと白黒
ＬＣＤの間に介在させて設け、半画素相当分の微小変
移を標準偶数奇数フィールドに対応連動して上下に行な
い、垂直方向分解能を２倍増加させる機能を増設する構
成である。

【００１４】図２は、走査追跡型の電子３原色変調器部
の内部構造を模式図的に示す原理説明のための正面図
（Ａ）と、その中央断面図（Ｂ）である。電圧制御によ
り色調を変化させる作用は、電気光学位相差板２１に設
けられた８分割駆動電極２１ｄと８分割接地電極２１ｅ
の部分である、接地電極２１ｅは共通接地電極２１ｃに
まとめて接続される。

【００１５】ＰＬＺＴと称する電気光学セラミツクス材
料を用いた場合の例では、駆動電極２１ｄと接地電極２
１ｅの間に４００Ｖ／ｍｍの電界強度により生じる、横
方向電界により電気光学材料に複屈折を生じさせ、二つ
の屈折率の差を利用して、電磁波（光）の直行する
Ｅ_Ｘ、Ｅ_Ｙの偏波の伝ぱん速度に差を生じさせる機能を
持つ、材料の厚みｔと、複屈折Δｎに比例する光の波長
単位の位相差を発生させる機能を持ち、Ｅ_Ｘ、Ｅ_Ｙの偏
光成分の光の干渉作用により白色光を変色する方法を利
用するものである。図２（Ａ）は原理構造を示したが、
実用的には、図示しないが、駆動電圧を下げるために、
電極ピッチ約０．５ｍｍ、電極幅０．０５ｍｍ、電極溝
深さ０．１ｍｍ程度にした、原理構造と相似形のインタ
ーデジタル電極４組を１分割駆動電極分として用いる。
それを、８分割駆動電極分を用いて構成している。

【００１６】また、白黒ＬＣＤ１１（１点鎖線）と電子
３色変調器の分割電極２３の全縦幅（短辺）の寸法関
係は、収束照明条件と、有効走査線率の関係から、ＬＣ
Ｄ１１の縦幅は、電子３色変調器の分割駆動電極２１
の縦全幅の約０，９程度に小さくする必要がある。

【００１７】電気光学位相差板２１の片側の駆動電極２
１ｄは、８分割の場合の例を示したが、他原色の混色率
は約５％程度で実用上充分である。１６分割にすれば、
他原色の混色率は１／２になり、更に良くなるが、８分
割駆動電極の例で説明する。電極を分割することの意味
は、８分割の駆動電極２１ｄを各々独立駆動して、任意
の３原色光の変色と選択をし、ＬＣＤの３原色ＲＧＢ時
分割映像信号の書き込みに応じて、電気的に変色させ、
追従露光照明させるためである。

【００１８】電気光学位相差板２１の材料は、ＰＬＺＴ
のほか、液晶、電気光学結晶等に透明電極よる縦方向電
界での複屈折を利用しても可能であるが、０．２ｍＳｅ
ｃ以下の高速応答性を必要とする。また電極２１ｄ、２
１ｅによる白黒ＬＣＤ面上の照明光の陰影も問題にな
るが、電極幅が０・０５ｍｍと狭く、光源の発光点径が
数ｍｍ程度の場合は、照明光の拡がり角が大きくなり、
電子３原色変調器との離間距離を適当に設ければ陰影
の問題は控除でき、実用上充分になる。

【００１９】図３は、電子３原色変調器の変色の程度
を示す、光学位相差Γ［ｎｍ］と、分光透過出力特性Ｉ
_ＯＵＴと、光波長［ｎｍ］の関係を示した。遮光条件に
設定した偏光板２３と検光板２４の間に光学位相差板を
挿入し、光学位相差Γを変化させると、その光出力は、
理論式、Ｉ_ＯＵＴ＝Ｉ_ＩＮ・Ｓｉｎ^２［πΓ／λ］に従
う光出力応答を示す。

【００２０】光透過率Ｉ_ＯＵＴは、光学位相差Γ［ｎ
ｍ］により変化し、強め合い干渉による１００％透過条
件は、光波長λ［ｎｍ］の二分の一の奇数倍に現われ
る。その倍数が大きい程、狭く急峻な分光特性示す様に
なるが、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の３原色として実用
になるものは、Γ_Ｒ＝９６０ｎｍ、Γ_Ｇ＝１３６０ｎ
ｍ、Γ_Ｂ＝１１１５ｎｍ、の近傍に限られ、その３原色
の分光透過特性を示した、自然に得られる現色偏光によ
る３原色の分光特性は、点線で示したような裾特性にな
り色純度が低下するので、不要光部分をカツトする可視
光帯域制限フィルター３２を光源ランプ側に設ける必要
がある。

【００２１】図２（Ｂ）の固定光学位相差板２２と、電
気可変の電気光学位相差板２１に分離する理由は、駆動
電圧を低下させる意昧があり、３原色発色に必要な全光
学位相差のうち、３原色共通な光学位相差分約９００ｎ
ｍを、一方向延伸プラスチック板による固定光学位相差
板２２に分担させ、電気光学位相差板２１には、残りの
６０ｎｍ（Ｒ）、４６０ｎｍ（Ｇ）、２１５ｎｍ（Ｂ）
の３値に限定して、印加電圧を変化させることによっ
て、任意分割電極部分を０．２ｍＳｅｃオーダーの高速
ＲＧＢ変色応答特性を持たせて、ＬＣＤ書き込み走査を
瞬時に追従変色させると同時に低電圧駆動を可能にする
構成である。

【００２２】図４は、従来の回転３原色フィルター
と、白黒ＬＣＤを組み合わせた構成の参考例の断面図
である。これは、１９４０年代に在った白黒ブラウン管
と、回転３色フィルターを組み合わせたＣＢＳ面順次
カラーテレビと類似の構成であり、ブラウン管の場合
は、２〜３ｍｓ以下で発光が消滅する３原色蛍光体を混
合して白色発光する蛍光体を選択し、フィールド時分割
のＲＧＢ原色映像信号により輝度変調水平走査し、書き
込走査線に追従して該当する扇形の３色フィルターが追
従回転するように、モーター制御されていた。

【００２３】然し、これをＬＣＤに適用する場合は、画
像表示器の光出力応答の相違が問題点になる。ブラウン
管の場合は、電子線走査刺激の直後に急激に立ち上がる
発光を示し、時間経過と共に発光が減衰する応答を示す
のに対して、液晶の応答は、逆に、書き込み走査の直後
は光透過率が小さく、時間経過と共に大きくなり、コン
トラストが増加する全く逆の応答を示す、さらに、再書
き込み走査が無いと、数フィールドに亘る各画素の自己
容量性電圧記憶作用に基ずく、光出力を自己保持する性
質があるため、液晶分子の応答が如何に速くても、再書
き込みによる光出力の消去以外に方法がない。

【００２４】従って、書き込み走査の直後より次の書き
込み走査まで、１原色フイールド時間正確に、該当する
原色照明をし、再書き込みまでの露光を正確に行なわな
いと、コントラストの低下をきたし、さらに、他フィー
ルドの原色光が混色し、色忠実性が著しく低下し実用に
ならない。回転色フィルターの場合は、扇形原色フィ
ルター５１により露光時間一定条件を満たとしても、書
き込み水平走査と、完全並行に追従ができず、上下左右
四隅に色ムラを生じる欠点がある。

【００２５】その対策は、回転円板直径を大きくし３原
色フィルター扇形の角度を小さくし、成るべく走査線と
並行に露光照明する事であるが、装置が大型化する点
と、回転騒音も問題である。回転色フィルターと白黒
ＬＣＤによる構成では、液晶の場合には良質の時分割
カラー画像表示は出来なかつた。ブラウン管の場合は、
単純に蛍光体の残像時間を短くすれば、扇形の回転色フ
ィルター内で発光が完了し、露光時間に依存することな
く成立するのであるが。

【００２６】液晶画像表示パネルでは、液晶分子の応答
性を１ｍＳｅｃ以下にしても、速くするだけでは解決し
ない液晶画素の自己容量性による、１秒程度の記憶残像
性の光応答を示す問題点があり、原色映像信号の書き込
み直後から次フィールドの他原色書き込みまでの１フィ
ールド時間の正確な該当原色の露光照明がないと他原色
の混色を生じ実用にならない。電子３原色変調器によ
る正確な３倍速の各原色フィールドの追従露光照明方法
は、その一解決方法である。

【００２７】図５は、本発明の液晶投射型ＲＧＢ時分割
カラー受像方式の３倍速ＲＧＢ時分割映像信号変換回路
と、３倍速タイミングパルス発生回路のブロック回路図
を示し、図６に、電子３原色変調器の駆動回路を示し
た。７図は、５図、及６図の主要出力点の波形タイミン
グ図である。５図、および、６図の電気回路により白黒
ＬＣＤと、電子３原色変調器の駆動タイミングの関
係を説明する。

【００２８】図５の映像入力端子６０に、ＮＴＳＣ標準
カラーテレビ方式の複合映像信号（７図（ａ））を入力
し、緩衝映像増幅器６１を介してＹ・Ｃ分離回路６２に
加えられ、輝度映像信号Ｙと搬送色度信号Ｃに分離し、
遅延時間を合せた後、双方を標準的なＲＧＢカラー復調
器７０に加え搬送色度信号を同期検波して、Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙの色差信号を復調し、内蔵する演算回路によりＹ輝
度信号と演算され、標準Ｒ映像信号（７図（ｂ））、標
準Ｇ映像信号（７図（ｃ））、標準Ｂ映像信号（７図
（ｄ））が並列に出力される。

【００２９】このＲＧＢの標準３原色信号を標準１フィ
ールド時間内（１６．７ｍｓ）に１／３時間圧縮し、Ｒ
ＧＢ直列の映像信号化するために、標準ＲＧＢ映像信号
は各３原色独立並列に、次段の３個の量子化数８ビット
並列のアナログ・デジタル（Ａ／Ｄと以後略称）変換器
８１_Ｒ、８１_Ｇ、８１_Ｂに、通過帯域約４ＭＨの低域通
過フィルター８０_Ｒ、８０_Ｇ、８０_Ｂを介して加え、標
準テレビレートでＲＧＢ独立並列に８ビット並列量子化
デジタル原色映像信号化する。サンプリング周波数は、
標準カラー復調器７０で標準的に使われるＮＴＳＣ色副
搬送波（ｆ_ＳＣ＝３．５８ＭＨ_Ｚ）の４倍の４ｆ
_ＳＣ（１４．３ＭＨ_Ｚ）を標準カラー復調器７０より得
て、４ｆ_ＳＣクロックパルス増幅器７１に入力し、その
出力をサンプリングクロックとして用いる。

【００３０】このＲＧＢ並列の各々８ビット並列量子化
デジタル原色映像信号に変換した後、Ｒ、Ｇ、Ｂ独立
に、３個の偶数フイールドのデジタル・フィールドメモ
リー回路８２_ＲＥ、８２_ＧＥ、８２_ＢＥに走査時間順に
書き込み記憶させて一旦収納する。

【００３１】３倍速読み出しは、１標準フィールド時間
遅れて開始され、この時は、読み出しクロック周波数を
３倍の１２ｆ_ＳＣ（４２．９ＭＨｚ）に高めて読み出
す。その１２ｆ_ＳＣクロックは、１２ｆ_ＳＣクロック位
相同期発振器７２入力に４ｆ_ＳＣクロックパルス増幅器
７１の出力信号から分技して加えて発生させた出力を使
用し、Ｒ偶数フィールド・メモリー８２_ＲＥ、Ｇ偶数フ
ィールド・メモリー８２_ＧＥ、Ｂ偶数フィールド・メモ
リー８２_ＢＥの順序に時分割３倍速のＲＧＢ順のデジタ
ル原色映像信号として読み出される。丁度標準１フレー
ム時間内にＲＧＢ順３倍速読み出しが完了する。

【００３２】３倍速読み出し中には、別途さらにもう１
組用意されたＲＧＢ独立並列３個の奇数フィールド・メ
モリー８２_ＲＯ、８２_ＧＯ、８２_ＢＯに、次の奇数フィ
ールドの標準ＲＧＢ映像信号が４ｆ_ＳＣサンプリング・
クロックで連続的にＲＧＢ独立に８ビット並列量子化デ
ジタルＲＧＢ映像信号に変換され、書き込みが行なわれ
ようになされており、偶数フィールドメモリーの３倍速
読み出し完了後、直ちに奇数フィールドメモリーに切り
替えて、偶数フィールドと同様に、ＲＧＢ奇数フィール
ドメモリー８２_ＲＯ、８２_ＧＯ、８２_ＢＯからＲＧＢの
順序で３倍速読み出しを開始するように、偶・奇２フィ
ールドのデジタルフレームメモリー回路構成がなされ交
互に繰り返して行なう。

【００３３】偶数、奇数フィールドの判別は、後述の、
偶・奇判別Ｆ・Ｆ回路７３より供給され、標準ＲＧＢ原
色映像信号に対し偶、奇２個のフィールド・メモリーに
より交互に標準速ＲＧＢ３並列デジタル映像信号書き込
みと、３倍速ＲＧＢ直列の時分割デジタル映像信号読み
出しが繰り返され、標準ＲＧＢ映像情報を失うことな
く、連続した３倍速８ビット並列量子化のデジタル化Ｒ
ＧＢ時分割映像信号に変換できる。

【００３４】この３倍速ＲＧＢデジタル映像信号は時分
割出力されているから、各デジタルフィールドメモリー
の同一並列量子化ビット出力を並列に和接続し、後続の
１２ｆ_ＳＣクロックで動作する、１個の１２ｆ_ＳＣデジ
タル・アナログ変換器８３に８ビット並列に入力し、３
倍速アナログＲＧＢ時分割映像信号に変換した後、その
出力を帯域１２ＭＨｚの低域通過フィルター８４を介し
て補完した出力が、図７（ｅ）に示す、アナログ３倍速
ＲＧＢ時分割映像信号である。

【００３５】アナログ３倍速ＲＧＢ時分割映像信号は、
原色フィールド毎に、３倍速垂直同期信号３ｆ_Ｖを１段
のＦ・Ｆ回路で１／２分周した、その出力方形波で極性
反転させる、極性反転映像増幅器８５を介して交流化し
て、白黒ＬＣＤの映像信号入力として供給され駆動さ
れるが、まだ白黒ＬＣＤの画像表示は白黒像である。
これをカラー画像化するには、以下に述べる、電子３原
色変調器による、３倍速ＲＧＢ時分割映像信号の水平
走査書き込み同期追従して、該当するＲＧＢの原色照明
を１／３標準フィールド時間（＝３倍速１原色フィール
ド）に亘り全画素均等に照射する必があり、これをＲＧ
Ｂ順に繰り返して、カラー画像表示が可能になる。

【００３６】白黒ＬＣＤへの３倍速時分割ＲＧＢ映像
信号の書き込み順序に従い追従変色し、１フィールド時
間全画素均等かつ正確に、該当する３原色照明をし３原
色カラー画像化する、電子３原色変調器のタイミング
・パルス生成は、最初に標準複合映像信号から標準同期
信号を得ることから始まり、それを基準にして必要なタ
イミングパルスが順次作られる。

【００３７】先ず、ＹＣ分離回路６２のＹ出力より分技
した、色副搬送波を除去した標準複合輝度映像信号Ｙ
が、同期分離回路６３に入力信号として加えられ、その
標準複合同期部分のみをスライス分離した標準複合同期
信号出力を得る。

【００３８】標準水平同期信号ｆ_Ｈ生成は、標準複合同
期信号を入力とする、ＣＲ微分回路を介して、立ち上が
り微分パルスを発生させ、これを入力とする水平同期発
生器６４の出力として得られる。然し、これには垂直同
期部の９Ｈ期間に、水平等価パルスが含まれているか
ら、これを除去するために、発振周波数約ｆ_Ｈの水平位
相同期発振器６５に加えて、立ち上がり位相一致の等価
パルスを含まない標準水平同期駆動信号ｆ_ＨＤを作り出
力し、標準水平基準タイミングパルスとして他（偶数奇
数フィールド判定回路、３ｆ_ＨＤ位相同期発振器）に供
給する。白黒ＬＣＤに供給する３倍速水平同期信号３
ｆ_ＨＤは、標準水平同期駆動信号ｆ_ＨＤを入力パルス信
号とし、その立ち上がり位相の一致した３ｆ_ＨＤ位相同
期発振器７５の出力パルス信号３ｆ_ＨＤ（４７．２５Ｋ
Ｈｚ）が供給される。

【００３９】標準垂直同期信号ｆ_Ｖ（図７（ｆ））は、
同期分離回路６３の出力から分技した標準複合同期信号
を、垂直同期発生回路６６に入力し、ＣＲ積分回路に加
え、その積分出力を垂直パルス増幅器６７で増幅して得
られた出力であり、標準垂直基準パルス信号ｆ_Ｖとして
他（偶数奇数フィールド判別窓パルス、ＲＧＢ３進リン
グ・カウンター、３ｆ_Ｖ位相同期発振器）に供給され
る。

【００４０】偶数、奇数フィールドの判定は、通常行な
われる方法であるが、標準垂直同期パルス信号Ｆ_Ｖの立
ち上がりから１０水平同期時間（１０Ｈ_ｔ）遅延させて
発生させた、パルス幅約２０μＳｅｃの窓パルスを２個
の従属する単安定マルチバイブレータで発生させた、偶
奇判別・窓パルス発生器６８の出力と、前述の水平位相
同期発振器６５の出力の、パルス幅約１０μＳｅｃの標
準水平同期駆動パルス信号ｆ_ＨＤの２つを、アンド回路
に入力し、その出力の標準水平同期駆動パルスの有無に
より判別する、有る時は奇数フィールドであることが２
対１インターレ（１１）−ス関係から判定出来る。その
３０Ｈｚ周期の奇数フィールド判定パルス信号を次段の
偶奇（フィールド）判別Ｆ・Ｆ（フリップフロップ）７
３のセット端子に入力し、クロック信号は、垂直パルス
増幅器６７の出力からの標準垂直同期信号ｆ_Ｖを入力し
て動作させると、標準奇数フィールド毎に強制的に修正
され、判別Ｆ・Ｆ７３の出力がＨレベルのときは奇数フ
ィールド、Ｌレベルのときは偶数フィールドであること
が確定された、デューティサイクル５０％の３０Ｈｚの
方形波として出力され、前述のＲＧＢデジタルフレーメ
ムメモリーの、偶数、奇数フィールドの書き込みと、読
み出し等の舵取信号、半画素光偏向器等に用いられ
る。

【００４１】８分割駆動電極を有する電子３原色変調器
の駆動タイミングパルスの生成は、上述の標準垂直同
期パルス信号ｆ_Ｖを基準にして、立ち上がり位相の一致
した３倍速同期パルス信号３ｆ_Ｖが先ず作られる。 標
準垂直同期パルス信号ｆ_Ｖは、周波数約１８０Ｈｚの３
ｆ_Ｖ位相同期発振器７４の基準位相パルス信号として加
えられ、その立ち上がり位相が一致した、標準垂直同期
信号の正確に３倍の３倍速垂直同期信号３ｆ_Ｖを生成
し、その出力は３倍速垂直同期基準パルス信号（３
ｆ_Ｖ）として、他（２４ｆ_Ｖ位相同期発振器９０、ＲＧ
Ｂ３進リングカウンタークロック９１_Ｒ９１_Ｇ９１_Ｂ、
ＬＣＤ垂直走査スタートパルス１３、極性反転映像増幅
器８５の反転クロック）に供給される。

【００４２】３倍速時分割ＲＧＢ映像信号等の動作時間
区間の基準パルス信号は、ＲＧＢ３進リングカウンター
７６により作られる、３個のＪＫ−Ｆ・Ｆ回路を図５に
示す様に従属接続して構成される。入力パルス信号は、
クロック入力として３ｆ_Ｖ位相同期発振器７４の出力か
ら供給され、初期状態設定は、Ｆ・Ｆ（Ｒ）のＳＥＴ端
子、Ｆ・Ｆ（Ｇ）のＲＥＳＥＴ端子、Ｆ・Ｆ（Ｂ）のＲ
ＥＳＥＴ端子に標準垂直同期パルス信号ｆ_Ｖを加える
と、３個のＦ・ＦのＱ出力は強制的に［Ｆ・Ｆ（Ｒ）＝
Ｈ、ＦＦ（Ｇ）＝Ｌ、ＦＦ（Ｂ）＝Ｌ］となり、次（２
番目）の３ｆ_Ｖクロック信号の立ち上がりでは、［Ｆ・
Ｆ（Ｒ）＝Ｌ、ＦＦ（Ｇ）＝Ｈ、ＦＦ（Ｂ）＝Ｌ］その
次（３番目）の３ｆ_Ｖクロック信号の立ち上がりに同期
して［Ｆ・Ｆ（Ｒ）＝Ｌ、Ｆ・Ｆ（Ｇ）＝Ｌ、Ｆ・Ｆ
（Ｂ）＝Ｈ］さらに、その次（４番目）の３ｆ_Ｖクロッ
クでは、最初の１番目の状態に戻る動作を繰り返し、３
個のＦ・Ｆの内の１個のＱ出力だけがＨレベル状態とな
り、クロック信号３ｆ_Ｖの立ち上がりに同期して移動し
循環する様になる。

【００４３】若しこの循環順序を誤つても、標準垂直同
期信号パルスｆ_Ｖにより強制的に矯正される様に構成さ
れている、このＱ_Ｒ、Ｑ_Ｇ、Ｑ_Ｂのリングカウンター出
力波形は図７の（ｈ_１）、（ｉ_１）、（ｊ_１）に示し
た、またこの出力波形は、本案の３倍速ＲＧＢ時分割信
号の各原色の動作時間区間の基準タイミングン信号にな
り、ＲＧＢ３個のデジタルフィールドメモリー回路８２
_Ｒ、８２_Ｇ、８２_Ｂの３倍速読み出し命令信号と、電子
３原色変調器の分割電極変色追従用８ビットシフトレ
ジスター９１_Ｒ、９１_Ｇ、９１_Ｂのデーター入力信号に
供給される。

【００４４】最終的に、電子３原色変調器を駆動する
ためのタイミング信号は、ＲＧＢ独立の３個の８ビット
シフトレジスター９１_Ｒ９１_Ｇ９１_Ｂの各８個の出力信
号である。

【００４５】電子３原色変調器の駆動電極を横方向に
８個に分割し、独立して構成さる例では、Ｒ、Ｇ、Ｂ３
個の８ビットシフトレジスター９１_Ｒ９１_Ｇ９１_Ｂのデ
ーター端子入力には、対応する３倍速ＲＧＢ時分割基準
タイミング信号である前述のＲＧＢ３進リングカウンタ
ー７６の出力Ｑ_Ｒ、Ｑ_Ｇ、Ｑ_Ｂから対応させてデーター
端子に入力し、シフトクロック信号は、８分割電極に対
応して前述の３倍速垂直同期信号３ｆ_Ｖの立ち上り位相
に同期した、２４ｆ_Ｖ位相同期発振器９０の出力（２４
ｆ_Ｖ）を、３個のシフトレジスタークロツク端子に並列
に供給すると。

【００４６】Ｒ、Ｇ、Ｂ３個の８ビットシフト・レジス
ターの８つの出力端子には、３倍速ＲＧＢ時分割タイミ
ング基準信号パルス波形（図７の（ｈ_１）、（ｉ_１）、
（ｊ_１））から始まり、２４ｆ_Ｖのクロック信号に同期
して１クロック時間差シフトした、デター入力信号と同
一波形の信号出力がシフト・レジスターの８っの出力端
子に現われ移送され、この状態を繰り返す。

【００４７】Ｒシフトレジスターの１ビツト目の出力は
１〜８クロック時間（ｈ_１）、２ビット目は２〜９クロ
ック時間（ｈ_２）、途中を省略して、７ビット目は７〜
１４クロック時間（ｈ_７｝、８ビツト目の出力は８〜１
５クロック時間（ｈ_８）と全８ビットのＲシフトレジス
ター出力端子には、始まりが１クロック時間遅延しシフ
トした論理Ｈレベルが８クロック時間持続するデター入
力信号と同一の出力波形が繰り返して得られる。

【００４８】Ｇシフトレジスターは、１ビツト目の出力
は９〜１６クロック時間（ｉ_１）、途中を省略して、８
ビツト目出力は１６〜２３クロック時間（ｉ_８）が論理
Ｈレベルになる。

【００４９】Ｂシフトレジスターは、１ビツト目出力は
１７〜２４クロツク時間（ｊ_１）、途中を省略して、８
ビツト目出力は２４〜３１クロック時間（ｊ_８）が論理
Ｈレベルになる。

【００５０】独立３個のＲＧＢ８ビットシフトレジスタ
ーの各８つのの力端子には、論理Ｈレベルが８クロック
時間持続するデター入力信号と同一の出力波形が、１ク
ロック時間ずつ遅れて得られる。これが電子３原色変調
器部の変色と、追従のタイミング信号として用いられ
る。

【００５１】このＲＧＢ３個の８ビットシフトレジスタ
ー（９１_Ｒ、９１_Ｇ、９１_Ｂ）の各８出力は、各８個の
レベルシフト電極増幅器を持つ、Ｒ、Ｇ、Ｂの電極増幅
器（９６_Ｒ、９６_Ｇ、９６_Ｂ）の入力信号として、図６
の如く対応して接続され、その出力側は、電子３原色変
調器の８個の分割駆動電極（ＥＤ_１〜ＥＤ_８）に対応
して図６のごとく接続して駆動される。以上の説明で、
１番電極（ＥＤ_１）から８番電極（ＥＤ_８）まで、１原
色フイールド時間均等に露光照明Ｈレベルで駆動できる
タイミング条件はこれで完結するが、さらに、３組、８
個の駆動電極の３原色発色を変化させることが必要であ
る。

【００５２】３原色の発色は、１原色当たり各８個で構
成される３組の色電極増幅器（９６_Ｒ９６_Ｇ９６_Ｂ）の
供給電圧を、３原色の変色に対応して、３組別々に変え
られるように、ＲＧＢ独立に発色定電圧電源（９３
（Ｒ）、９４（Ｇ）、９５（Ｂ））を別々に用意し供給
してなされる。

【００５３】また、３原色変調時間は、同一電極上では
ＲＧＢ時分割されていて時間的には重なら無いが、異電
極上では異なる他の２原色色を変調する必要があるか
ら、１原色当たり８個並列入力タイミング信号は、色変
調増幅器（９１_Ｒ、９１_Ｇ、９１_Ｂ）の入力側に独立さ
せて設け、ＲＧＢ３組の色変調増幅器の同一ビツト出力
は、８分割電極の対応した同−電極に３組の出力を共通
に接続して駆動する。そのために、最終段の電極駆動ト
ランジスターはエミッターホロワー出力で駆動し、他原
色が休止（零電圧）の時、互いに干渉しないようにする
必要がある。

【００５４】図７（１）は、以上に述べた、８分割駆動
電極の電子３原色変調器の、各電極の発色追従の状態
を，図表にまとめて示した、８分割電極発色時間割表で
ある。これを基に、白黒ＬＣＤへの３原色時分割映像
信号の走査書き込みとの関係を説明する。

【００５５】標準垂直同期信号ｆ_Ｖ（図７（ｆ））によ
り、前述の様に標準フィールド毎に強制的に３倍速Ｒフ
ィールドから必ず開始されるように回路構成されてい
て、白黒ＬＣＤへの書き込みは、３倍速Ｒ原色映像信
号の２１Ｈ目から開始され、最終２６２Ｈ目まで水平走
査の時間順序に従がつて行なわれるが、電子３原色変調
器のＲ原色照明は、１Ｈ目から開始され、１番駆動電
極にＲ発色電圧が印加されＲ原色露光照明が開始され
る、次いで約３３Ｈ目から２番駆動電極にＲ発色電圧が
印加されＲ原色照明がなされ、次々と約３２Ｈ毎（２６
２．５Ｈ／８＝３２．０８Ｈ）に８番電極までステップ
的に赤発色面積が拡大し全面赤一色に変じ、最初の１番
電極が丁度３倍速のＲフィールド時間（＝１／３標準フ
ィールド時間）露光照明された後に、１番駆動電極は、
次の３倍速Ｇフィールドに変わる。

【００５６】３倍速Ｇフィールドの白黒ＬＣＤ走査書
き換えは、３倍速Ｇ時分割映像信号の２１Ｈ目から始ま
るが、３倍速ＧフィールドのＧ原色露光照明も、３倍速
Ｒフィールドと同様に１Ｈ目から１番駆動電極にはＧ発
色電圧が印加され、Ｇ原色照明が開始され、約３２Ｈ後
には２番駆動電極が、約６４Ｈ目には３番駆動電極が変
色し、約３２Ｈ毎にＧ原色照明面積を広げ、約２２４Ｈ
目に８番駆動電極はＲからＧに変色し全面緑一色にな
る。その８番駆動電極部分（２２４Ｈ〜２６２Ｈ）のＬ
ＣＤ画素は、その間に、丁度３倍速Ｒフィールド時間の
Ｒ原色露光照明されたのである。

【００５７】３倍速Ｂフィールドも、Ｒ、および、Ｇフ
ィールドと同様に、３倍速Ｂフィールドの１Ｈ目から１
番駆動電極にＢ発色電圧が印加され、ＧからＢに変色
し、２１Ｈ目から白黒ＬＣＤに３倍速Ｂ時分割映像信
号が書き込まれると同時にＢ照明がなされ、２４ｆ_Ｖシ
フトクロツクによりステップ的に２〜８番駆動電極まで
順次ＧからＢに変色し、最終的に全面青一色に拡大し、
３倍速ＲＧＢ偶数フィールドの３原色照明が一巡し完了
する。

【００５８】次いで、標準奇数フィールの３倍速３原色
時分割露光照明が開始されるが、これも全く標準偶数フ
ィールドと全く同様な過程で行なわれるので説明を省略
する。標準の偶数、および奇数フィールドの並列同時の
標準ＲＧＢ映像信号を３倍速ＲＧＢ時分割映像信号に変
換し、その３倍速ＲＧＢ時分割映像信号に対応して、こ
の動作を交互に繰り返して１個の白黒ＬＣＤの全面画
素に上下左右均等な１フィールド時間の３原色露光照明
がなされ、白黒ＬＣＤのカラー画像表示が完成する、
この１〜３インチの白黒ＬＣＤによる３倍速ＲＧＢ時
分割カラー画像表示された小型カラー原像が、投射レン
ズにより数十インチスクリーンに拡大投影され鑑賞さ
れる。

【００５９】電子３原色変調器の変色移動はデジタル
ステップ的であり、１Ｈ目から変色するにも係わらず、
２１Ｈ目から該当する原色映像信号が書き込まれると、
前フィールド書き込みの他原色画素の２１Ｈ〜３１Ｈに
１０Ｈ相当の混色が発生するが、その率は、５％（１０
Ｈ／２４０Ｈ）程度であり実用上問題は無い。

【００６０】完全に行なうには、８ビットシフトレジス
ターのシフトクロック入力を３倍速換算で２０Ｈ分遅延
させて入力するために、２４ｆ_Ｖ位相同期発信器９０の
３ｆ_Ｖ入力パルス信号を、３倍速換算で２０Ｈ相当遅延
させて駆動すればよい。このように１個の白黒ＬＣＤ
による３原色像の時間分割合成像は、原理的に色ズレの
無い完全なカラー画像表示ができ、然も、従来の３倍の
高解像度カラー画像表示が可能になる特徴がある。１〜
３インチサイズの高速応答性小型白黒ＬＣＤを用いるの
で実用的には拡大投射レンズにより拡大投射して鑑賞
する必要があるが、投射構成だから成立する方法であ
る。

【００６１】以上に述ベた実施例は、ＮＴＳＣ標準カラ
ーテレビ方式であっが、１１２５水平走査線数の高精細
度カラーテレビ方式にも、標準テレビ用ＬＣＤ（９６０
ＨＸ４８０Ｖ画素）で適用できる。然し、偶・奇両フィ
ールドのフルライン映像信号を使いながら、半ライン数
のカラー画像表示しか出来ない問題点がある。

【００６２】１個の半ライン白黒ＬＣＤで、全垂直有
効ライン数の２対１インターレースに対応したカラー画
像表示をするには、投射レンズの後方の白黒ＬＣＤ
との間に半画素光偏向器を設け、前述の標準偶奇判別
Ｆ・Ｆ出力７３に同期して、偶数フィールドは無偏向、
奇数フィールドは原像側で半画素相当分を、下に約０．
１ｍｍの微小偏向を、標準垂直帰線時間内（約０．２ｍ
Ｓｅｃ）に、対応して繰り返し行なう事で可能になる。
これは、投射テレビ構成であるが故に、出来る方法であ
る。

【００６３】図１の半画素光偏向器は、電気光学単結
晶（Ｌ_ｉＮ_ｂＯ_３）材料を適当な結晶軸の方位にクサビ
状に研削して、光学接着剤で貼り合わせて、その両面に
透明電極６_ｄ、６_ｅを設け、図５の標準偶奇フィールド
判別Ｆ・Ｆ出力７３の方形判別信号を半画素光偏向駆動
増幅器７７を介して増幅し、その出力の方形波電圧印加
より、２つのクサビ形プリスムの境界面に正負の微小屈
折率変化（ｎ±Δｎ）を生じさせて微小偏向させる電気
光学プリスム式光偏向器の例を示した。

【００６４】その他、電動回転式のガルバノミラー４５
度反射方式、または、高屈折ガラス板を数度電磁回転さ
せて、その透過光の並行変移により上下に半画素相当分
高速に変移させる方法がある。これらの方法を本発明の
基本構成に増設すると、垂直方向の分解能を２倍にする
ことができ、３個の白黒ＬＣＤを用いダイクロイックミ
ラーにより３原色像を光学合成する方式に比べ、１／６
の総画素数で、同等の分解能のカラー画像表示ができる
特徴がある。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、液晶投射テレビの高分解カラ
ー画像表示の一方法である、現在普通に行なわれる液晶
カラー画像表示装置の高分解の方法は、単に、１個のＬ
ＣＤの集積画素数を増加させことと、それを複数使用す
る事だけで解決する方向であったが。本発明は、液晶自
体の応答性を２〜３ｍＳｅｃに高速化することと、より
精確な全面均等な３原色光の、静止電子的な１フィール
ド追従露光照明装置により、高精細カラー画像表示を行
ない解決する方法である。同一カラー分解能の画像表示
でのＬＣＤの所要総画素数は１／３〜１／６程度で可能
になり、１０００ＨＸ１０００Ｖ画素数の高精細ＬＣＤ
製造に要する膨大な設備投資も不要になる。従って、大
幅なコスト低減と、原理的に３原色像の色ズレの無い緻
密で高精彩な投射カラーテレビジョン画像表示装置を迅
速に提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像表示装置を応用した液晶投射型カ
ラーテレビジョン装置の一実施例の構成を示す断面図で
ある。

【図２】図１の電子３原色変調器部の内部構造を示す
正面図（Ａ）と、その中央断面図（Ｂ）である。

【図３】電子３原色変調器の３原色分光透過特性図で
ある。

【図４】回転色フィルターと白黒ＬＣＤを組み合わ
せた参考構成の断面図である。

【図５】３倍速ＲＧＢ時分割変換回路とそのタイミング
信号発生回路のブロック回路図である。

【図６】電子３原色変調器の駆動回路のプロック回路
図である。

【図７】図５、図６の駆動ブロック回路の動作説明に対
応した，駆動波形のタイミング図である。

【符合の説明】 白黒ＬＣＤ部 電子３原色変調器部 ランプ部 投射レンズ部 回転３色フィルター部 半画素光偏向器部 １１ 白黒ＬＣＤ １２ 水平走査タイミイング発生器及、シフトレジスタ
／サンプラ １３ 垂直走査シフトレジスター ２１ 電気光学位相差板 ２１ｄ電気光学位相差板駆動電極 ２１ｅ電気光学位相差板接地電極 ２１ｃ電気光学位相差板共通接地電極 ２２ 固定光学位相差板 ２３ 偏光板 ２４ 検光板（偏光板） ２５ フィールドレンズ ３１ レフレクター ３２ 帯域制限フィルター ５１ ３色フィルター（ｒ、ｇ、ｂ） ５２ 駆動モーター ５３ 止め金具Ａ ５４ 止め金具Ｂ ６０ 映像入力端子 ６１ 緩衝映像増幅器 ６２ Ｙ−Ｃ分離回路 ６３ 同期分離回路 ６４ 水平同期発生回路 ６５ 水平位相同期発振器 ６６ 垂直同期発生回路 ６７ 垂直パルス増幅器 ６８ 偶数奇数判別・窓パルス発生器 ６９ 論理アンド回路 ７０ 標準ＲＧＢカラー復調器 ７１ ４ｆ_ＳＣクロックパルス増幅器 ７２ １２ｆ_ＳＣクロック位相同期発振器 ７３ 偶数奇数判別Ｆ・Ｆ回路出力 ７４ ３ｆ_Ｖ位相同期発振器 ７５ ３ｆ_ＨＤ位相同期発振器 ７６ ３進・リングカウンター（Ｒ、Ｇ、Ｂ） ７７ 半画素光偏向駆動増幅器 ８０ 低域通過フィルター（ｆ_Ｃ４ＭＨ_Ｚ、Ｒ、Ｇ、
Ｂ） ８１ Ａ／Ｄ変換器（８ビット並列、Ｒ、Ｇ、Ｂ） ８２ フレームメモリー（デジタル、Ｒ、Ｇ、Ｂ） ８３ Ｄ／Ａ変換器（８ビット、Ｒ、Ｇ、Ｂ） ８４ 低域通過フィルター（ｆ_Ｃ１２ＭＨ_Ｚ） ８５ 極性反転映像増幅器 ８６ 極性反転映像増幅器用１／２Ｆ・Ｆ回路 ９０ ２４ｆ_Ｖ位相同期発振器 ９１ シフトレジスター（Ｒ、Ｇ、Ｂ） ９２ 直流電源 ９３ Ｒ発色定電圧電源 ９４ Ｇ発色定電圧電源 ９５ Ｂ発色定電圧電源 ９６ 電極増幅器（Ｒ、Ｇ、Ｂ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ａ 9187−5Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィールド単位で、赤、緑、青、の３原
   色が同時並列伝送されるテレビ映像信号を、同一フィー
   ルド単位内に赤、緑、青独立のデジタルフレームメモリ
   ー回路に、一旦記憶収納し、次フィールドに、赤、緑、
   青、の順次に３倍速時分割映像信号として読み出し、読
   み出し順序に従って１個の白黒液晶画像表示パネルに書
   き込み表示すると略同時に、書き込みに追従して、略１
   ／３フィールド時間に亘り該当する原色の露光照明する
   手段を備え、追従露光照明手段として、電気光学３原色
   光変調器（）の駆動電極を複数に分割し、電子回路的
   制御により任意駆動電極部を変色して、追従露光照明す
   ることを特徴とする、液晶投射型カラー画像表示装置。
2. 【請求項２】 遮光条件の二つの偏光子の間に挿入され
   た、略９００ｎｍの固定光学位相差板と、０〜５００ｎ
   ｍの電気制御可能な可変光学位相差板を備え、電気制御
   光学位相差板の電極を分割し、透過光の任意電極部分の
   選択変色することを特徴とする請求項１記載の電極分割
   式の電気光学３原色光調変調器（）。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液晶投射型カラー画像表
   示装置において、投射レンズと、液晶画像表示パネルの
   間に、半画素光偏向器（）を設け、偶数フィールド
   と、奇数フイールドの帰線時間内に同期して、上下、ま
   たは、斜めに半画素ピッチの２値偏位投射することによ
   り、２倍の垂直分解表示することを特徴とする液晶投射
   型カラー画像表示装置。