JPH06343178A

JPH06343178A - ３原色時分割閃光照明式液晶投射型カラー画像表示装置

Info

Publication number: JPH06343178A
Application number: JP5168320A
Authority: JP
Inventors: Masami Himuro; 昌美氷室
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1994-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】１個の白黒ＬＣＤにより、従来の３〜６倍の
カラー分解能を有する液晶投射型画像表示装置を得る。【構成】標準カラーテレビジョン映像信号を、１／４
時間圧縮した時分割３原色映像信号に変換して、標準フ
ィールド時間にＲ、Ｇ、Ｂの３原色映像信号を等時間間
隔に１個の白黒ＬＣＤに書込駆動し、原色映像信号の
書き込み毎に生ずる空白時間を意図的に設け、液晶の応
答時間を与えると共に、空白時間の後半以降に書込完了
の原色映像に対応して、同期的に白色閃光ランプによ
りＬＣＤ照明し、電気制御３原色変調器により面順次
カラー画像表示をさせようにした後、更に、このＬＣＤ
カラー像を光偏向器により、奇、偶フィールド画像の
ライン中間に変移させて補完し、投射レンズにより拡
大投影して、高分解能カラー画像表示を低画素集積度Ｌ
ＣＤで行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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、３個
の小型の白黒液晶画像表示パネル（白黒ＬＣＤと以後略
称する）を用い、１個の連続的な白色光源から、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、の３原色光に３原色分解
ダイクロイックミラーにより分解し、Ｒ、Ｇ、Ｂ３個の
ＬＣＤに個別独立に照明し、その３個のＬＣＤ原色表示
像を３原色合成用ダイクロイックミラーにより、光学的
に１つの３原色カラーＬＣＤ像に一致合成し、投射レン
ズにより外部スクリンに拡大投影する方式である。３個
のＬＣＤ原色像の一致合成には機械的な微調整機構を要
し、また合成ミラーの平面度、および、大型化による基
盤の湾曲変形、衝撃等による３原色像のズレ、３原色像
の投射倍率歪から、投射画像全域に亘る完全な３原色像
の完全一致合成が難かしく、大型化し、高価になる問題
点あった。

【０００３】１個のＬＣＤの全集積画素に、画素単位の
点順次にＲＧＢ３原色のカラーフイルターを内蔵して設
け、３原色映像信号により該当する原色画素部分のみを
書き込み表示し、他原色画素部分を欠除して表示する、
単板カラーＬＣＤを用いた投射型カラー画像表示装置
は、カラー表示分解能が１／３になる欠点がある。ま
た、３個のＬＣＤを用いる方法と同一のカラー分解能を
得るには３倍の画素集積が必要となり、製造の歩留まり
率の低下から逆にＬＣＤが高価になる問題がある。さら
に、ＬＣＤに内蔵された３原色フィルターの光吸収発熱
によりＬＣＤ部内の温度上昇し表示コントラストが劣化
し、投射光量が制限される等の問題もある。

【０００４】世界中の標準的なテレビジョン方式は、伝
送周波数帯域を１／２に圧縮するために、１枚の完全な
静止画像を、偶数及奇数の２フィールドに分け、時分割
伝送し、互いに偶数、奇数フィールドライン像の中間を
時間空間的に視覚の残像を利用して補完し画像表示する
２対１インターレース方式が一般的である。これは、フ
リッカーの低減と動画像連続性を意図した方式でもあ
る。ブラウン管画像表示の場合は、蛍光体発光の自然消
滅する残像時間を適当に選択することにより、動く被写
体の自然な連続性と静止画像の垂直分解能の増加が視覚
の残像特性から得られるが、これはブラウン管画像表示
ゆえに成立する方法であった。

【０００５】液晶画像表示の場合は、１個の液晶画素そ
のものが電気容量であり、液晶画像表示のサンプル・ホ
ールド書き込み原理的に基ずく独特の自己容量性記憶作
用により、液晶自体の応答性を１ｍＳ以下に速くして
も、原理的に次フィールドの書き込みまで残像的に表示
され、液晶自体の応答性を速くするだけでは解決しな
い、２対１インターレースに基ずく解像度低下の問題が
発生していた。

【０００６】標準テレビジョン等で用いられる２対１イ
ンターレース条件で、ブラウン管表示と同等な画像表示
するには、１フィールド分の２４０ラインの画像表示で
きる１個の高速応答性２４０ライン構成ＬＣＤを用い、
奇数、偶数フィールドの画像情報を交互に時分割に書き
込み表示できるように構成し、２対１インターレースに
対応する飛び越し走査画像表示は、奇数、偶数フィール
ドの走査線画像構成に対応して、光学的な上下の半画素
相当寸法分の微小偏向により、２フィールド分の２４０
ライン構成ＬＣＤ画像のライン画素の中間部を相互に時
間空間的に補完して全ライン画像表示する必要がある。
これは単に４８０ライン構成ＬＣＤにするだけでは解決
しないＬＣＤ画像表示の原理的な問題点である。動画像
の２重表示による劣化、ライン倍速化した走査変換ノン
インターレース画像表示を行なっても静上画垂直分解能
の劣化生じ、本質的な改善がなされず実用に供している
のが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＬＣＤに集
積する画素数を最小にして、最大のカラー分解能の画像
表示を得ることを第一の目的とするものである。従来の
ＬＣＤの高分解能カラー表示は、専ら１個のＬＣＤの総
画素数を増加させることで行なわれてきたが、標準有効
ライン数４８０ラインの半分の２４０ライン構成の高速
応答性白黒ＬＣＤを用い、３原色時分割駆動表示によ
り、カラー画像表示能力を３倍に高めると同時に３原色
像の色ズレが原理的に無い高光出力液晶投射型の高分解
カラー画像表示装置を行ない。それを基本とし、２対１
インターレースに対応した飛び越し走査による４８０ラ
イン相当のカラー画像表示を第２の目的とし、光学的な
微小の光偏向により、従来の液晶投射型カラー画像表示
装置の最大６倍程度の高分解カラー画像表示を、１個の
２４０ライン構成の白黒ＬＣＤを用いて実現し、より小
型、軽量、安価で高性能な液晶投射型カラーテレビジョ
ン受像機の提供を課題として成されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】既存の標準カラーテレビ
ジョン方式に適用する例で、上述の目的を達成するため
には、能動トランジスタよるＸ−Ｙマトリックス構成
で、１フィールド分の総集積画素数を２４０ラインＸ４
８０ドットとし、液晶自体の応答性は１ｍＳ程度に高速
化された白黒ＬＣＤを用いることが前提として必要であ
る。

【０００９】ＲＧＢ同時並列に伝送され、復調された、
標準走査速度のＲＧＢ３原色映像信号を、３原色独立並
列に標準走査速度でデジタル映像信号化し、標準フィー
ルド時間単位に一旦フィールドメモリーに記憶させた
後、標準１フィールド時間を３等分した時間間隔でＲＧ
Ｂ順次の１／４時間圧縮時分割３原色映像信号に変換し
て読み出す手段を設け、この読み出された信号を１個の
高速応答性白黒ＬＣＤパネルに書き込み表示する手段を
備え。

【００１０】上記の１／４時間圧縮変換した３原色映像
信号を、１フィールド時間（約１６．７ｍＳ）に等時間
間隔に３回書き込まれる各原色映像信号の、１原色映像
信号の書き込み終了時と、次に書き込まれる１原色映像
信号の書き込み開始時までに生ずる時分割された原色映
像信号毎の空白時間を意図的に大きく創生し、液晶の立
ち上がり応答時間を確保し、その空白時間内の後半に、
書き込みの終了した原色映像信号と同一原色の間欠閃光
照明を白黒ＬＣＤ全面均一に行なう手段により、１個の
高速応答性白黒ＬＣＤで３原色カラー画像を時分割に合
成して、従来の３倍の高分解カラー画像表示を実現し、
その高分解カラー原像を投射レンズによりスクリン上に
拡大投影するようにして基本構成される。

【００１１】２対１インターレースに対応した、飛び越
し走査による垂直方向のライン画素を視覚的に約２倍に
増加させる手段としては、上記の投射構成の２４０ライ
ンＬＣＤによるＲＧＢ時分割カラー画像表示装置を基本
にして、偶数・奇数フィールド表示画像に対応して、２
値の光学的な微小偏向手段により上下に動揺的に変移さ
せ、奇、偶数フィールドで表示される２４０ラインＬＣ
Ｄ画像の中間位置を時間空間的に画素補完して、ブラウ
ン管表示と同等な２体１インターレースされた静止画像
と動画像の表示を行ない、大型スクリン上に全ラインの
カラー画像として拡大投射するものである。

【００１２】

【作用】直視型液晶テレビでは全く実用的で無いが、拡
大投射型のスクリン・テレビ構成では極めて有効であ
り、投射構成だから可能な方法である。１個の２〜３イ
ンチの小型白黒ＬＣＤにより、ＲＧＢ時分割駆動して３
倍のカラー画像表示分解能が得る時間空間的に３原色カ
ラー合成する方法であるから、原理的に３原色像の色ズ
レが全く発生しない特長の上に、さらに従来のＬＣＤ３
個の液晶投射カラーテレビ構成の方法に比べ、使用個数
の低減と、無調整カラー化と、小型軽量化と、低コスト
化を同時に達成できる。又、従来のＬＣＤ１個の内蔵カ
ラーフィルター方式に比較して、ＬＣＤ内の光吸収発熱
が１／３以下に低下し、投射光量の約３倍増加と、３倍
のカラー分解能が同時に得られる特長がある。例えば、
既存標準の４８０ラインＬＣＤ（総画素数＝６４０Ｈｘ
４８０Ｖ）と斜めズラシ半画素光偏向補完により、２倍
以上分解能をもつ（９６０ＲＧＢＸ９６０ライン相当）
の高精細度テレビに匹敵する液晶カラー投射テレビにも
拡張応用することが可能であり、相対的に小集積画素数
の白黒ＬＣＤを用いて高精細度投射型カラーテレビ受像
器の低コスト化と、高分解能カラー化が両立できる特長
がある。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の構成を示す中央
断面図である。１個の高速応答性の白黒ＬＣＤは、標
準カラーテレビのＲＧＢ同時並列の３原色映像信号を、
１／４時間圧縮したＲ、Ｇ、Ｂ順次の時分割のＲＧＢ映
像信号に変換され、標準の１フィールド時間を３等分し
た時間間隔で書き込み表示される。その時分割原色単位
の映像信号の書き込み終了と、次原色映像信号の書き込
み開始までの空白時間を生成するように意図的に設けら
れた、その空白時間の後半と帰線時間を含む後半の約
０．５ｍＳの時間に、後方に設けられた１個のキセノン
フラッシュランプにより、帯域フィルター３２、及フ
ィールドレンズ２５を介して間欠閃光的に白黒ＬＣＤ
の全面に白色照明されるように構成し、投射レンズの
直後に設けられた、電気制御３原色変調器部により、
図２に示すＲＧＢ３原色中の任意の１原色を電気的に選
択透過させる機能を持たせ、１個の白黒ＬＣＤにＲＧ
Ｂ時分割して書き込まれる原色映像信号と、同一の原色
光に電気的に選択し変色させ、ＲＧＢ順次に時分割にカ
ラー画像を再生表示し、そのカラー像を投射レンズ部
により外部のスクリン上に拡大投影する様に構成され
る。

【００１４】また、白黒ＬＣＤと投射レンズの中間
に設けられた、４５度反射ミラー５１は、電動光偏向増
分解器に糊着して設けられ、ミラー面を奇数フィール
ド画像と、偶数フィールド画像に対応して、電動式に半
画素寸法分を上下に偏位させ、光学的に２対１の飛越し
画像表示し、２倍の垂直分解能を得る事が出来る。

【００１５】図３は、上述の基本構成による各部の波形
と、タイミング関係を示した図である。（ａ）はＮＴＳ
Ｃ標準複合カラー映像信号、（ｂ、ｃ、ｄ）は標準ＲＧ
Ｂ３原色映像信号、（ｅ）は奇数・偶数フィールド判別
出力信号、（ｆ）は標準垂直同期信号、（ｇ）は３倍速
垂直同期信号、（ｈ、ｉ、ｊ）はＲＧＢ時分割時間区分
基準信号、および電気３原色変調器の変色タイミング
信号、（ｋ）は１／４時間圧縮時分割ＲＧＢ映像信号波
形、（ｌ）はは閃光ランプの閃光照明のタイミングを
示した。

【００１６】白黒ＬＣＤは、１ｍＳ程度の高速応答性
液晶材料を封入した、能動型薄膜ポリシリコン・トラン
ジスタによるＸ−Ｙマトリックス構造のものが前提とし
て必要であり、トランジスタ部を黒点で簡略的に図示し
たが、ＮＴＳＣ標準カラーテレビジョン方式の場合は、
水平分解能約３２０ＲＧＢ本、垂直分解能約４８０本ラ
イン程度のカラー画像表示が可能である。標準的なテレ
ビジヨン伝送では、完全な１枚のフレーム画像が偶、奇
２フィールドで時分割に伝送され、奇、偶フイールドの
有効な２４０走査ライン画像が互いに丁度中間に織り込
まれ、時間空間的にライン画素補完されて４８０本ライ
ン相当のフレーム画像が視覚的に観察される様に方式構
成されている。標準テレビ放送に忠実な静止画像分解能
と動画分解能を得るためには、ＬＣＤ総集積画素数は水
平方向４８０画素、垂直方向２４０画素程度の半ライン
数ＬＣＤを用い、偶、奇フィールド画像の２対１インタ
ーレースに対応した飛び越し走査は、光学的なライン方
向上下２値の微小光偏向により、水平方向４８０ＲＧＢ
Ｘ４８０ラインのフルカラー、フルラインの完全なカラ
ー画像表示を行なう事が望まれている。

【００１７】３原色映像信号を時分割駆動しカラー画像
表示する普通の方法は、並列同時に復調された標準アナ
ログＲＧＢ映像信号を、ＲＧＢ順に１／３時間圧縮した
映像信号に変換してブラウン管に表示させる方法である
が、蛍光体発光ように電子線ビームの刺激後に、発光が
自動的に数ｍＳで自然消滅する発光応答性の場合に成立
する方法である。

【００１８】液晶画像表示パネルの場合は、１個の液晶
画素自体が液晶層を誘電体とするコンデンサーの機能を
原理的に持つものであり、映像信号のサンプリング書き
込み電圧が次のサンプリング書き込みまで記憶保持され
る特性を示し、光応答は液晶応答性に依存して立上が
り、次の書き換えまで原理的に維持される。実際には液
晶自身の固有抵抗と画素ＴＦＴの遮断抵抗等で自己放電
するが、液晶の応答性が１ｍＳに速くしても、再書き込
みの無いと約１００ｍＳは記憶される独特の光応答を示
し、４８０ライン構成ＬＣＤ使用で発生する２重画像表
示による劣化もこれに起因し、２対１インターレースに
忠実な画像表示が出来ない。

【００１９】液晶画像表示パネルによるＲＧＢ時分割画
像表示では、液晶画像表示装置独特な光応答性を考慮し
て、１／４時間圧縮時分割ＲＧＢ映像信号変換し、標準
１フィールド時間に３等分した時間間隔で３回ＲＧＢ順
の原色映像信号をＬＣＤに書き込み表示することによ
り、ある原色映像信号の書き込み終了時間と、次原色映
像信号の書き込み開始時間の間に空白時間を創出し、少
なくとも、１ｍＳの液晶応答時間と、約０．５ｍＳのフ
ラッシュ照明時間を得られる様にし、１／３時間圧縮時
分割ＲＧＢ映像信号変換の場合より、より長い液晶分子
の応答時間を与えコントラストの良い画像表示が可能な
ように、予め回路構成される必要がある。

【００２０】図４は、１個の白黒ＬＣＤに、１／４時
間圧縮時分割ＲＧＢカラー映像信号を書き込み表示し、
上記の空白時間の後半に、同期閃光照明するキセノン・
フラツシュランプの駆動回路である。商用の交流電源
を両波倍電圧整流回路等により約２５０Ｖの直流電圧化
に変成した主直流電源から、電流抑制抵抗Ｒ_Ｙを介し
て、キセノン・フラッシュランプと並列に接続されたフ
ラッシュランプ用重放電コンデンサーＣ_Ｆにフル充電し
た後、フラッシュランプのガラス管外壁に密着して設け
られたトリガー電極に数千ボルトのトリガー電圧を印加
することによりフラッシュランプを誘発放電させ、約
０．５ｍＳの閃光的な白色発光を生じさせ、ＬＣＤ照明
用光源とし用いている。発光のタイミング回路は、２５
０Ｖ直流電圧をＲ_１とＲ_２により抵抗分圧してトリガー
コンデンサーＣ_Ｔを充電し、そのプラス電位側をトリガ
ートランスＴ_Ｔの１次巻線の一端に接続し、他端はＭＯ
ＳトランジスターＴ_Ｒのドレイン側に接続し、ソース側
を共通接地線に接続して、ＭＯＳトランジスターのゲー
ト端子に、３倍速垂直同期信号３ｆ_Ｖを上記空白時間の
後半まで遅延させた閃光タイミングパルスを入力する
と。トリガーコンデンサーＣ_Ｔの電荷が急激にトリガー
トランスの１次巻線を介して放電し、その２次側に数千
ボルトの高電圧パルスを誘導発生し、閃光ランプ内に重
放電コンデンサーの電荷Ｃ_Ｆ（１／２ＣＶ_Ｆ ^２の単発エ
ネルギーは約０．５ジュール）を瞬時に放電発光させ、
毎秒１８０回これを繰り返し白黒ＬＣＤの閃光照明が
行なわれ、約９０ワット相当の白色照明光と略同等な投
射光量が得られる。

【００２１】図６の３原色閃光照明の他の方法は、Ｒ、
Ｇ、Ｂの原色毎に専用の設けた３個のキセノン・フラッ
シュランプと、Ｒ反射ダイクロイックミラー（Ｒ・Ｄ
Ｍ）２８とＢ反射ダイクロイックミラー（Ｂ・ＤＭ）２
７をＸ形に組合わせ、その後方に設けた３個の白色キセ
ノン・フラッシュランプを時分割に巡環点灯し、３原
色分解クロス・ダイクロイックミラーを介して、３原色
分解照明する方法である。この方法は、１個の場合に比
べ約３倍の照明光量、又は、約３倍の点灯寿命の延長を
図れ、さらに、前述の電気光学３原色変調器は不要に
できる利点がある。

【００２２】１個の２４０ラインＬＣＤで、飛び越し走
査された４８０ラインの画像表示する方法は、標準テレ
ビの２対１インターレースに対応同期して、奇数フイー
ルド画像と偶数フィールド画像を４５度反射ミラー５１
により０．１度の微小角度で往復回転させるか、また
は、図１の実施例の如く、４５度反射ミラー５１を、電
磁スピーカーの構造に類似した、電動光偏向増分解器
の可動部中心に糊着して設けた４５度反射ミラー面を約
０．０５ｍｍ程度、２値に上下に動揺させて、投射レン
ズ光軸中心に対してＬＣＤ中心位置を半画素寸法ピッチ
分の約０．０６ｍｍを光学的に変移させて、スクリン上
に拡大投影する方法で可能になる。４５度反射ミラー５
１の変移タイミングは、標準の奇・偶フィールド毎の１
／４時間圧縮された時分割Ｒ原色映像信号の書き込み開
始時から終了までの約４ｍＳ以内に変移を終了し、各原
色映像信号毎の空白時間の後半に約０．５ｍＳの白色閃
光照明を行なえば、ブラウン管と同等の飛び越し走査カ
ラー画像表示が出来る。

【００２３】電動光偏向器増分解器の構造は、小型円
盤状の白色の４５度反射ミラー５１を、放射状に穴開け
した板バネ円盤５２の中心部に３点接着し、板バネ円盤
５２の反対面の同軸中心部に円筒永久磁石５４と、しゅ
う動する中心軸を一体に固着して設けて可動ミラー部と
し。中心に軸受と励磁コイル５７を有する軟磁性鉄板円
筒磁路５６に可動ミラー部を上下にしゅう動できる様に
スペーサー５９を介して固着一体化した、電磁スピーカ
ーと類似の構造の物である。電磁コイル５７は、２対１
インターレースに対応した２値の電流で駆動し、ミラー
面を最大０．１ｍｍ変移させる様にする。また、可動の
円筒永久磁石５４と、固定の軟磁性鉄板円筒磁路５６
は、過渡振動吸収ダンパーゴム５５を介して接着し、可
動範囲の制限と過渡振動を吸収させるように構成してい
る。

【００２４】図１の実施例に示す電気制御３原色変調器
部は、電気光学効果により瞬時に旋光変色する電気制
御の３原色の色フィルターである。その原理は、遮光条
件の偏光板間（２３、２６）に挿入された複屈折率を有
する光学位相差板（２１、２２）により、光波の直行す
る２つの偏波成分Ｅ_Ｘ、Ｅ_Ｙに波長オーダーの屈折率の
自乗の平方根に反比例する伝ぱん速度に差を生じさせ、
その出力側に現われる光の干渉作用により変色させるも
のである。

【００２５】通常、旋光による現色偏光（岩波全書・応
用光学Ｐ２０１・久保田）と称される方法の電気的応用
であり、要するに、遮光条件の２個の偏光板間に一方向
延伸プラスチック等を挿入し、その厚みに比例して種種
の発色が得られるものと同一の原理に基ずくものであ
る。光学位相差板部は、プラスチック製の約９００ｎｍ
の固定光学位相差板２２と、電気的に約０〜４００ｎｍ
の光学位相差分を制御する電気光学度調位相差板２１を
重ねて構成される。図２は、その旋光による発色の程度
を示す実施例のＲＧＢ３原色の分光透過特性を示したも
のである。

【００２６】光学位相差板２１による旋光発色の分光透
過特性は、Ｉ_ＯＵＴ＝Ｉ_ＩＮ・ｓｉｎ^２・［πΓ／λ］
の理論式により、光学位相差Γｎｍを変化させると、最
大透過率Ｉ_ＯＵＴは、所望の波長λｎｍの１／２の奇数
倍毎に生じさせる事ができる。例えば、Ｇ（緑、λ＝５
４０ｎｍ）の場合は、Γ_Ｇ（２７０ｎｍ、８１０ｎｍ、
１３５０ｎｍ、）が最大透過率となる。Ｂ（青、λ＝４
４０ｎｍ）は、Γ_Ｂ（２２０ｎｍ、６６０ｎｍ、１１０
０ｎｍ）が。Ｒ（赤、λ＝６２０ｎｍ）では、Γ_Ｒ（３
１０ｎｍ、９３０ｎｍ、１５５０ｎｍ）に。強めあい干
渉による最大１００％の透過率を示すが、低次の強めあ
い干渉は分光分布帯域が広くなり、高次のそれは狭くな
る特性を示し、三原色カラー画像表示として実用になる
分光分布特性が得られる光学位相差Γｎｍは、Γ_Ｒ＝９
３０ｎｍ、Γ_Ｇ＝１３５０ｎｍ、Γ_Ｂ＝１１００ｎｍ近
傍の３点に限られる。旋光によって自然に得られる現色
偏光の３原色の分光透過特性は、点線で示すように裾部
で再び増加する特性を示し、不要光の混色により色純度
が低下するので、青部４４０ｎｍ以下、赤部６６０ｎｍ
以上の不要光をカットする帯域制限フィルター３２を光
源ランプ側に設けて補正して使用し、実用上、問題ない
３原色光の分光透過特性を得ている。

【００２７】図１の３原色変調器部で固定光学位相差
板２２と、電気可変光学位相差板２１に分離する理由
は、３原色発色に必要な全光学位相差Γｎｍの内、各現
色に共通な約９００ｎｍ分は延伸プラスチック板に分担
させ、電気的可変分を０〜３５０ｎｍにして、駆動電圧
を低下させるためであるる。図１の（Ａ）に示した斜視
参考図は、電気可変光学位相差板部２１の電極の概念構
造を示したもので、補強ガラス円板２２に接着されたＰ
ＬＺＴ２１と称する電気光学セラミックス材料板を用
い、その表面上に櫛型の駆動電極２１_ｄと、接地電極２
１_ｅを蒸着して設け、両電極間に電圧を印加してＰＬＺ
Ｔ材料内の横方向に発生する電界により、電界方向の屈
折率ｎ＋Δｎと、それに直角方向の屈折率ｎの、２つの
屈折率の差を生じさせる事により、光学位相差を発生さ
せる機能を持たせ、それに可変分の光学位相差を分担さ
せている。さらに、駆動電圧を低下させるための実際の
構成は、電極間ピッチ０．５ｍｍ、電極幅０、０５ｍ
ｍ、深さ０、１ｍｍ程度の溝埋込み電極構造とした概念
図と相似の櫛型電極で構成され、ＲＧＢの発色は、可変
分の光学位相差が３０ｎｍ（Ｒ）、２００ｎｍ（Ｂ）、
３５０ｎｍ（Ｇ）にする３値の供給電圧の選択により
０．１ｍＳ以下の瞬時に３原色中の１原色に変色し選択
することが出来る。

【００２８】図５は、標準カラーテレビの映像信号を４
倍速時分割ＲＧＢ映像信号に変換する電気回路説明用の
ブロック回路図である。図６に、図５の電気回路に対応
した主要ブロック回路の出力波形とタイミング関係図を
示して、動作の説明をする。

【００２９】図５の映像入力端子６０に、ＮＴＳＣ標準
カラーテレビジョン方式の複合映像信号入力が与えられ
る例で説明すると、それが緩衝映像増幅器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に分離される、両者の遅延時間を一致させた
後、双方を標準的なＲＧＢカラー復調器７０に入力し、
先ず水平にブランキング部に時分割挿入された数サイク
ルの基準位相の色調搬送波を抽出し位相一致で同期した
連続定振幅の３．５８Ｍ_Ｚ（ｆ_ＳＣ）基準色副搬送波を
発生させる。その基準色副搬送波と、色副搬送波抑制し
直交変調され帯域圧縮伝送された色副搬送色度信号を同
期積検波し、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号を復調し、内蔵
する演算回路により輝度信号Ｙと演算増幅し、標準のＲ
映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号を標準的なＮＴＳＣ
カラー復調器７０により復調する。

【００３０】このＲＧＢの並列同時に復調された標準走
査速度の標準３原色映像信号を、１／４時間圧縮された
直列の時分割ＲＧＢ映像信号に変換するために、独立に
３個の量子化数並列８ビットのアナログ・デジタル変換
器（Ａ／Ｄ変換器と以後略称する）８１Ｒ、８１Ｇ、８
１Ｂにより、標準走査速度のデジタル３原色映像信号に
変換される。アナログ・デジタル変換クロック信号は、
連続する基準色副搬送波ｆ_ＳＣを３倍にする３ｆ_ＳＣ位
相制御同期発振器７１により発生させ供給される。

【００３１】この３原色並列に変換されたデジタル３原
色映像信号は、独立して並列に設けられた３個のフレー
ムメモリー部８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂに走査時間順に一
時記憶収納する。標準奇数フィールド３原色映像信号は
奇数フィールド・メモリー８１Ｒ_Ｏ、８１Ｇ_Ｏ、８１Ｂ
_Ｏに、標準偶数フィールド３原色映像信号は、偶数フィ
ールドメモリー８１_ＲＥ、８１_ＧＫ、８１_ＢＥに一時記
憶収納するようになされる。

【００３２】１／４時間圧縮変換し時分割にＲＧＢ映像
信号する変換読み出しは、上記の一旦記憶収納されたＲ
ＧＢ３個の奇数フイールド・メモリ８１Ｒ_Ｏ、８１
Ｇ_Ｏ、８１Ｂ_Ｏから行なわれ、記憶時より１標準速フィ
ールド時間遅れた、次の標準偶数フィールド時間に、読
み出しクロックは書き込みクロック３ｆ_ＳＣの４倍に高
めて１２ｆ_ＳＣで読み出しが行なわれる。奇数フイール
ド・メモリーと偶数フィールドメモリーの読み出しは交
互に繰り返して行なわれ、その４倍速クロックは３ｆ
_ＳＣを基準にして、１２ｆ_ＳＣ位相制御同期発振器７２
により生成し供給される。

【００３３】一時記憶収納された上記フレームメモリー
からの、１／４時間圧縮デジタルＲＧＢ時分割映像信号
の続出用パルスの生成とタイミングは、標準垂直同期信
号ｆ_Ｖの立ち上がり位相に同期し３倍した、３倍速垂直
同期信号３ｆ_Ｖの立ち上がり位相が開始点とされ、後述
の３進リング・カウンター７６により舵取制御されて、
標準の１フィールド時間を３等分した時間間隔で、ＲＧ
Ｂ順次に一時記憶したフレームメモリー８１Ｒ、８１
Ｇ、８１Ｂより１２ｆ_ＳＣクロックで読出される。

【００３４】読み出される３個のフレーム・メモリー８
１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ、の各８出力の同一量子化端子は
３個並列に接続され、後続の１個のデジタル・アナログ
変換器８３に８ビットの同一量子化入力端子に接続さ
れ、アナログ１／４時間圧縮時分割ＲＧＢ映像信号に変
換され、さらに、次段の低域通過フィルター８４により
アナログ補完され、極性反転映像増幅器８５を介して、
高速応答性白黒ＬＣＤの映像入力端子に供給され駆動
される。標準の奇数、および偶数フィールドの３原色映
像信号は、交互に、上述の変換過程を繰り返えして行な
われる。

【００３５】上述の１／４時間圧縮時分割ＲＧＢ映像信
号変換に必要な、各種タイミングパルスの発生回路と制
御を図３により説明する。Ｙ−Ｃ分離回路６２出力から
の色副搬送波成分を除去した複合輝度映像信号Ｙを同期
分離回路６３に入力し、複合同期部をスライス分離し増
幅した標準複合同期信号を、同期分離回路６３出力から
先ず得る。これを積分回路６５により積分分離した垂直
同期信号を、垂直パルス増幅６７に入力し、その出力か
ら標準垂直同期信号パルスｆ_Ｖを得る。さらに微分回路
６４により微分分離した水平同期信号を増幅して、水平
位相制御同期発振器６５に加え、等価パルスが除去され
た標準水平同期信号パルスｆ_Ｈを得る。標準テレビと同
様な過程により発生した標準の同期信号を基準にして、
以下に述べるように、１／４時間圧縮変換用の各種タイ
ミングパルスが作られる。

【００３６】標準の奇数・偶数フィールドの判別信号の
生成は、通常行なわれるように、標準垂直同期信号パル
スの立ち上がりから、約１０Ｈ（６３５μＳ）遅延させ
たパルス幅約２０μＳの６０Ｈ_Ｚの奇・偶フィールド判
定用窓パルスを、２個の単安定マルチバイブレターを従
属接続した、奇・偶判別窓信号パルス発生器６８により
毎フィールド発生させ。その出力と、等価パルスを除去
した、標準の水平位相制御発振器６５の出力ｆ_Ｈを、２
入力論理積回路６９に加え、そのアンドゲート出力の有
無により判定する。有る時は奇数フールド、無い時は偶
数フィールドであると、標準テレビジョンの２対１イン
ターレース関係から判定できる。この奇数・偶数フィー
ルド判定信号は、３０Ｈ_Ｚのパルス幅１０μＳの水平同
期信号パルスが出力になるので、標準垂直同期パルスｆ
_Ｖをクロック入力として動作するフリップ・フロップ
（Ｆ・Ｆ）７３のセット端子に入力し、強制的に奇数フ
ィールドは論理Ｈレベル、偶数フィールドは論理Ｌレベ
ルと規定した５０％デューティの方形波に変換して、フ
レームメモリーの奇数・偶数フイールドメモリーの書き
込み舵取制御信号、光学的飛び越し走査用光偏向器の
駆動入力信号として供給される。

【００３７】標準テレビの、奇数・偶数フィールド毎に
設けられた、ＲＧＢ３個のフィールドメモリーの時分割
ＲＧＢ順次の読み出しの舵取制御信号の生成は。６０Ｈ
_Ｚの標準垂直同期信号パルスｆ_Ｖの前縁の立ち上がり位
相と、１８０Ｈ_Ｚの３ｆ_ｖ位相同期発振器７４の出力の
前縁立ち上がり位相を比較してフィードバック制御し、
周波数及び、位相の一致した正確な３倍速垂直同期信号
パルス３ｆ_ｖを先ず発生させ、その３倍速垂直同期信号
パルス３ｆ_Ｖを、３個のＪＫ・フリップフロップ（Ｆ・
Ｆ）回路で構成したＲＧＢ３進リングカウンター回路７
６の各クロック端子に入力し。さらに、ＲＧＢの読み出
し順序を強制的に決める初期状態設定のために、標準垂
直同期信号ｆ_Ｖを、Ｒ（Ｆ・Ｆ）のセット端子に、Ｇ
（Ｆ・Ｆ）のリセット端子に、Ｂ（Ｆ・Ｆ）のリセット
端子に加え。３個のＦ・ＦのＱ出力を、標準垂直同期信
号ｆ_Ｖで強制的に［Ｑ_Ｒ＝Ｈ、Ｑ_Ｇ＝Ｌ、Ｑ_Ｂ＝Ｌ］と
するこにより初期条件を決定し、次の２番目の３倍速垂
直同期信号３ｆ_Ｖのクロック立ち上がり時に同期して、
３個のＦ・ＦのＨレベルが１段シフトし、［Ｑ_Ｒ＝Ｌ、
Ｑ_Ｇ＝Ｈ、Ｑ_Ｂ＝Ｌ］に変化し、その次の３番目の３ｆ
_Ｖクロックの立ち上がりでは［Ｑ_Ｒ＝Ｌ、Ｑ_Ｇ＝Ｌ、Ｑ
_Ｂ＝Ｈ］に変化する、さらに、４番目の３ｆ_Ｖクロック
の立ち上がりでは［Ｑ_Ｒ＝Ｈ、Ｑ_Ｇ＝Ｌ、Ｑ_Ｂ＝Ｌ］と
なり、最初の状態に戻る動作を繰り返すようになる。こ
のＲＧＢ３進リングカウンター７６の出力は、Ｈレベル
がＱ_Ｒ、Ｑ_Ｇ、Ｑ_Ｂの順序で奇数・偶数フィールドとも
同様に、繰り返して循環し、図３（ヘ）（ト）（チ）に
示す波形が得られる。この信号は、１／４時間圧縮変換
ＲＧＢフレームメモリー（８１Ｒ８１Ｇ８１Ｂ）の読み
出し順序と読み出し区間を決める制御信号と、電気３原
色変調器の変色タイミング制御信号として供給され
る。

【００３８】白黒ＬＣＤを１／４時間圧縮ＲＧＢ時分
割映像信号化して駆動するために必要なタイミングパル
ス信号は、ＬＣＤ水平走査シフト・レジスタ１２のスタ
ート・タイミングとＬＣＤ垂直走査シフト・レジスター
４のシフトクロックとして用ひられる４倍速水平同期信
号４ｆ_Ｈ、及び、ＬＣＤ垂直走査シフトレジスタ１３の
スタートタイミング用の前述の３倍速垂直同期信号３ｆ
_Ｖである。４倍速水平同期信号４ｆ_Ｈは、標準水平同期
信号ｆ_Ｈの立ち上がり位相に一致制御して同期発振させ
た、４ｆ_Ｈ位相制御同期発振器７５により発生し供給さ
れる。

【００３９】ＬＣＤ部の水平画素数が４８０点で構成
される例では、１／４時間圧縮された１原色水平走査時
間中の有効映像信号時間（１３．３μＳ）中に４８０点
の（サンプル周波数は約３２．２ＭＨ_Ｚ）ビデオサンプ
リング点が設けられ、対応した４８０ビットの水平シフ
ト・レジスター１２が設けられる。４倍速水平同期信号
４ｆ_Ｈの立上り位相を基準にして、ＬＣＤ部に内蔵す
る位相制御発振器で、３２．２ＭＨ_Ｚのサンプリング・
クロックパルスを発生させ４８０ビットシフトレジスタ
ーを駆動すると、４８０ビット中の１ビットだけがＨレ
ベルとなり、サンプリング・クロックに同期して一番目
から順次移送される画素単位の映像サンプリング・パル
スが生成される。この画素単位の映像サンプリングパル
スにより、１／４時間圧縮変換された水平走査線中の有
効映像区間を４８０点等時間間隔に点順次サンプル・ホ
ールドし、４８０点の水平画素毎に設けられた電気容量
に点順次に１次記憶され、静止した直流の映像信号に変
換される。さらに、水平画素毎に設けられた４８０個の
サンプリング増幅器を介して、次の水平帰線時間中に一
括同時にＬＣＤの基板の４８０本のデーター線に並列
転送し供給される。

【００４０】この動作は、標準の１フイールド時間中
に、標準テレビと相似の走査線２６２．５本の、１／４
時間圧縮されたＲＧＢ映像信号として、３原色フィール
ド毎の各査走線毎に、次々繰り返して書換えられ４８０
本のデーター線に供給される。

【００４１】２４０ラインＬＣＤの垂直走査は、２４
０ビットの垂直走査シフトレジスタ１３を設けて駆動さ
れる。垂直走査のスタート・タイミングは、３倍速垂直
同期信号３ｆ_Ｖの立ち上がり位相を使かい、クロックは
４倍速水平同期信号４ｆ_Ｈを２０Ｈ分を待機カウントし
た後、２１Ｈ目からシフトレジスター１３をスタートさ
せ、２６０Ｈ目でストップする動作を繰り返し行なわせ
る。全２４０ビットの各出力は４倍速水平同期信号に同
期して、１ビット目から２４ビット目までの１ビットだ
けがＨレベルとなつて、クロック信号に同期して一番目
から順次転送される、この垂直走査シフトレジスター１
３の全２４０ビットの各出力は、ＬＣＤの２４０本の
有効垂直走査線に相当する２４０本のゲート線（横方
向）に対応して接続され供給される。

【００４２】白黒ＬＣＤの縦方向の４８０本のデータ
線と、横方向の２４０本のゲート線は、白黒ＬＣＤの
透明硝子基板上に絶縁されて直交配線され、その交点部
に、４８０Ｘ２４０個の薄膜電界効果トランジスター
（以後ＴＦＴと略称する）が集積回路化され配置され
る。ゲート線にはＴＦＴゲートが、データー線にはＴＦ
Ｔトレインが接続され、ＴＦＴソースは透明画素電極に
個別独立に接続されるが、ＴＦＴ部を黒点で簡単に表わ
し、ＬＣＤの概念図として図３に示した。

【００４３】データー線４８０本には、１／４時間圧縮
された、Ｒ、Ｇ、Ｂ、３原色フィールドの水平走査線毎
の有効映像信号部分を４８０点でサンプリング・ホール
ドされた映像信号が供給される状態とし、ゲート線の１
ラインがＨレベル状態になつた時、１ライン分の４８０
個の画素トランジスターを一括して同時に導通させ、Ｔ
ＦＴのソースに接続された水平４８０個の液晶画素の独
立する透明電極に寄生する画素容量に再サンプリングし
て書き込まれ駆動される。この動作を水平走査順序に従
い２１ライン目から２６０ライン目まで順次書き込ま
れ、１原色分のフィールド画像が表示が完了する。この
書き込み動作を、標準の１フィールド時間に１／４時間
圧縮時分割ＲＧＢ映像信号により、Ｒ、Ｇ、Ｂ順にＬＣ
Ｄ全面を等時間間隔３回の原色フィールドに分けて書き
換えて、標準１フィールド分のカラー画像表示が了す
る。

【００４４】この動作は、標準の奇数フィールドと、偶
数フィールドに分けられて交互に繰り返して同様に行な
われ、１原色フィールド分の書き込み完了毎に空白時間
を設けて液晶応答時間を与えた後、同一原色光を同期し
て閃光的に照射することにより、無色透明の白黒ＬＣＤ
にカラー画像表示されるものである。液晶画素の光出
力応答は、画素容量に充電されたホールド電圧に対応し
た時間積分応答を示し、通常の液晶画像表示パネルと同
一であるが、書込み後の積分応答時間が１番目のライン
と２４０番目のラインでは数ｍＳの時間差を生じるの
で、書き込み後の空白時間を設け、最も短い応答時間に
合せ、液晶の応答は１ｍＳ程度以下の高速のものを用い
る事が必要である。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成さ
れ、以下に記載される効果を奏する。

【００４６】任意ライン構成の白黒ＬＣＤ１個で、従来
の３倍のカラー分解能の画像表示表示ができ、低コスト
化と、小型軽量化が図れる。

【００４７】３原色像の不一致が原理的に無く、１点の
画素にＲＧＢが時分割に同一場所に白色表示されるた
め、３原色画素のモザイク模様が目立たず自然に見え
る。

【００４８】２４０ライン構成のＬＣＤで、テレビジョ
ン放送の２対１インターレースに忠実な飛び越し画像表
示は、１フィールド分の集積画素を有するＬＣＤと、ラ
イン間を画素補完する光偏向器の組み合せにより可能で
あり、実効的に約２倍の垂直ライン分解能の画像表示が
でき、ＲＧＢ時分割カラー化と組み合わせて、従来の６
倍のカラー画像表示が出来る。

【００４９】奇数、及び、偶数フィールドの画素を集積
した、４８０ライン構成ＬＣＤであっても、多少の垂直
ライン分解能の劣化を容認して１個のＬＣＤで時分割カ
ラー画像表示することができ、ノン・レジストレーショ
ン性、小型軽量性、低コスト性等の特長を生かした商品
を提供する事が出来る。

【００５０】１個の４８０ライン構成ＬＣＤと、光偏向
による奇数、偶数フィールド間のライン中間補完を共用
して、９６０ライン相当の高品位カラー画像表示ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】１個の閃光ランプで構成した時分割閃光照明式
液晶投射型カラー画像表示装置の実施例の構成を示す中
央断面図である。

【図２】図１の電気制御３原色変調器により得られる３
原色分光透過特性図である。

【図３】図１の時分割閃光照明式液晶投射型カラー画像
表示装置を駆動する電気回路のブロック回路図である。

【図４】図３の電気回路ブロック図の各部の出力波形の
タイミング図である。

【図５】閃光ランプの電気回路と発光タイミングの説明
図である。

【図６】３個の閃光ランプで構成した時分割閃光照明式
液晶投射カラー画像表示装置の実施例を示す中央断面図
である。

【図７】図５に示す３原色分解クロス・ダイクロイック
・ミラーにより得られる３原色光の分光透過特性図であ
る。

【符合の説明】液晶画像表示パネル部（ＬＣＤ）電気制御３原色変調器部閃光ランプ部投影レンズ部光偏向器部１１白黒ＬＣＤ１２水平走査シフトレジスター／サンプル・ホールダ
ー１３垂直走査シフトレジスター２１電気光学材科（ＰＬＺＴ）２１_ｅ接地電極２１_ｄ駆動電極２２ガラス基板２３偏向板（偏光子）２４プラスチック・光学位相差板２５フィールド・レンズ２６偏向板（検光子）２７Ｂ反射ダイクロイック・ミラー（Ｂ・ＤＭ）２８Ｒ反射ダイクロイック・ミラー（Ｒ・ＤＭ）３１リフレクター３２可視帯域フィルター５１白色反射ミラー５２板バネ円盤５４円筒永久磁石５６軟磁性鉄板円筒磁路５７励磁コイル５８過渡振動吸収ゴムダンパー５９スペーサー６１緩衝映像増幅器６２Ｙ−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・奇判別窓パルス発生器６９論理ＡＮＤ回路７０標準ＲＧＢカラー復調器７１３ｆ_ＳＣ位相同期発振器７２１２ｆ_ＳＣ位相同期発振器７３偶・奇判別Ｆ・Ｆ出力回路７４３ｆ_Ｖ位相同期発振器７５４ｆ_ＨＤ位相同期発振器７６３進リング・カウンター８０低域通過フィルター８１Ａ／Ｄ変換器（Ｒ、Ｇ、Ｂ）８２フレーム・メモリー（Ｒ、Ｇ、Ｂ）８３Ｄ／Ａ変換器８４低域通過フィルター８５極性反転増幅器８６極性反転Ｆ・Ｆ（ａ）標準テレビジョン・カラー複合映像信号（ｂ）標準Ｒ映像信号（ｃ）標準Ｇ映像信号（ｄ）標準Ｂ映像信号（ｅ）奇・偶フィールド判別出力信号（ｆ）標準垂直同期信号ｆ_Ｖ（ｇ）３倍速垂直同期信号３ｆ_Ｖ（ｈ）Ｒ・時分割時間区分基準信号（ｉ）Ｇ・時分割時間区分基準信号（ｊ）Ｂ・時分割時間区分基準信号（ｋ）１／４時間圧縮・時分割ＲＧＢ映像信号（ｌ）閃光照明タイミングＤ_１、Ｄ_２直流電源用ダイオードＣ_ｄ１、Ｃ_ｄ２直流電源コンデンサーＣ_Ｔトリガー・コンデンサーＣ_Ｆ重放電用コンデンサーＲ_Ｓ電源過電流制限抵抗Ｒ_１、Ｒ_２分圧抵抗Ｒ_Ｙ充電電流抑制抵抗Ｒ_Ｇゲート接地抵抗Ｔ_Ｔトリガー・トランスＴ_ＲＭＯＳ・パワートランジスター

【手続補正書】

【提出日】平成６年３月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図５】

【図６】

【図７】

【図３】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤、緑、青の３原色映像信号が約６０Ｈ
_Ｚのフィールド時間単位に同時並列に伝送されるテレビ
ジョン３原色映像信号を、３原色独立に同時並列にデジ
タル映像信号に変換し、赤、緑、青、並列に独立して設
けられたデジタル・フィールド・メモリーに一時記憶収
納した後、フィールド時間を３等分する時間間隔で赤、
緑、青の順次に１／３未満の時間圧縮された時分割ＲＧ
Ｂ映像信号に走査時間変換して読み出し、読み出しの順
序に従ってデジタル・アナログ変換し、時間圧縮された
３原色映像信号を白黒液晶画像表示パネルに書き込み
表示させ、各原色映像信号毎の書き込み終了時と、次原
色信号の書き込み開始時までの空き時間を生成し、その
空き時間の後半部に、書き込み完了の原色映像信号に対
応する同一原色光を時分割面順次に間欠閃光照明する手
段を設けることを特徴とする、３原色時分割閃光照明式
液晶投射型カラー画像表示装置。
【請求項２】請求項１記載の白黒液晶画像表示パネル
の３原色間欠閃光照明する手段において、１個の白色閃
光ランプと、電気制御３原色変調器を設けて、Ｒ、
Ｇ、Ｂの原色光に分解し、時分割にＲ、Ｇ、Ｂの原色光
を選択透過するようにして構成した、３原色時分割閃光
照明式液晶投射型カラー画像表示装置。
【請求項３】請求項１記載の白黒液晶画像表示パネル
の３原色間欠閃光照明手段として、３原色分解用の４
５度クロス・ダイクロイック・ミラーと、３個の閃光
ランプを設け、時分割に巡環点灯して、Ｒ、Ｇ、Ｂの
原色光を時分割に選択し照明する、３原色時分割閃光照
明式液晶投射型カラー画像表示装置。
【請求項４】垂直有効走査線数の約半分の１フィール
ド分の画素数を有する白黒液晶表示パネルと、これを
拡大投影する投射レンズの間に、垂直方向画素ピッチ
寸法の２分の１に相当する２値に変移する光偏向器を
設け、奇数フィールド表示画像と、偶数フィールド表示
画像のライン画素の中間を、時間空間的に光偏向器を駆
動して補完し、視覚的に約２倍のライン数の飛び越し走
査されたテレビジョン画像を投射表示し、２対１インタ
ーレースに対応した、高垂直分解能表示する手段を設け
ることを特長とした、３原色時分割閃光照明式液晶投射
型カラー画像表示装置。