JPH09116838A

JPH09116838A - 映像表示装置

Info

Publication number: JPH09116838A
Application number: JP7272670A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Muto; 泰明武藤; Toshikatsu Kawakami; 俊勝川上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光書き込み型の液晶ライトバルブを用いた高
輝度ビデオプロジェクタにおいて、種々の周波数を持つ
垂直同期信号に対して映像を投射する場合、周波数が高
くっても明るさを一定に保つようにすると共に、リセッ
ト信号が垂直のブランキング期間に納まらず、映像信号
が切れてしまったり、適切な映像信号処理が出来なくな
ってしまうといった問題点を克服する。【解決手段】リセットパルス制御回路９は、本発明の
実施の形態を示すシステムに入力される垂直同期信号の
周波数が変化したとき、ライトバルブ１に印加されるリ
セットパルスの書き込み期間とリセット期間との時間比
率を一定に保つように動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光書き込み型の液晶
ライトバルブを用いた高輝度ビデオプロジェクタに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年光書き込み型液晶ライトバルブを用
いた映像表示装置が注目されてきている。

【０００３】ここで、光書き込み型の液晶ライトバルブ
とは、書き込み光によって強度変調させられた読みだし
光がライトバルブ内の反射層で反射され、投影される映
像投射システムの中核を担うデバイスであり、従来の透
過型の液晶プロジェクタと比較して非常に明るくできる
という利点がある。

【０００４】本発明で用いられた液晶ライトバルブの構
造および動作についてここで簡単に述べる。

【０００５】図３に液晶ライトバルブ１の構造図を示
す。５０は書き込み光側のガラス基板、５１は書き込み
光側のＩＴＯ電極、５２はａ−Ｓｉにより形成されたｐ
ｉｎ構造のフォトダイオードであり、書き込み側からｐ
型５３、ノンドープ５４、ｎ型５５の半導体層となって
いる。また、５６はＡｌの書き込み光の反射膜であり、
５７はカーボンで形成されたマトリックス構造の絶縁層
であり、Ａｌの横方向の導通を遮断している。５８は階
調表現を司る液晶層であり、強誘電性の液晶材料を用い
ている。また、５９は読みだし光側のＩＴＯ電極、６０
は読みだし光側のガラス基板である。６１は書き込み
光、一方６２は読みだし光であり、２はライトバルブを
駆動するため、二つのＩＴＯガラス間に印加するリセッ
トパルスを発生させるリセットパルス発生回路である。

【０００６】次に、図３に示す液晶ライトバルブ１の動
作について説明する。まず、液晶層５８は電圧が印加さ
れていないとき、反射層５８で反射された読みだし光６
２はその偏光状態を完全に保持して出力され、印加電圧
が増加して行くにつれ、偏光状態は徐々に変化し、ある
一定以上の電圧が印加されると入射光は完全に遷移した
偏光状態で出力されるように配向されている。図３のよ
うな構成をとるライトバルブ１の動作は書き込み光６１
の強度に対応した電荷を蓄える書き込み期間と、上記の
電荷を引き抜くリセット期間とに分けて考えることがで
きる。

【０００７】書き込み期間では、読みだし側が接地され
ていると仮定すると、書き込み側電圧にはマイナスの電
圧が印加されている。つまり、フォトダイオード５２は
逆バイアスされている。まず、書き込み光６１が無い場
合、電極間に印加されている電圧は、ほとんどがａ−Ｓ
ｉダイオード５２にかかり、液晶層には電圧はかかって
いない状態となる。つまり、入射された読みだし光６２
はその偏光状態を変化せずにそのまま反射され、出力さ
れる。書き込み光６１の強度が増加してゆくと、ａ−Ｓ
ｉ５２のｐ型５３層で光により励起された電子が多数生
成され、それらの電子はプラスの電位に引っ張られ、液
晶層５８の方向に移動して行く。その結果、液晶層の両
端に互いに反対の電荷がたまり、書き込み光６１の強度
が増加して行くにつれ徐々に液晶層５８にかかる電圧は
増加して行き、反射された読みだし光６２の偏光状態は
変化されて出力されるようになる。

【０００８】一方、リセット期間では、読みだし側から
見て書き込み側電極にプラスの電圧を印加する。つま
り、フォトダイオード５２は順方向にバイアスされてお
り、書き込み期間に蓄えられた電荷を一気に引き抜くよ
うに動作する。このリセット期間内に完全に電荷を抜き
取ろうとして書き込み側にプラスの電圧を印加すると、
液晶層５８には通常動作状態とは異なる極性の電圧が印
加されることになる。よって、リセット期間内の読みだ
し側の出力光は入射したときの偏光状態を保持したまま
出力される。

【０００９】ここで、カーボンで形成されたマトリック
ス状の絶縁層５７は、書き込み期間内に蓄えられた電荷
がＡｌの反射層５６を通して横方向に逃げないようにし
ており、その絶縁層５６により区切られた一つ一つが画
素を形成している。

【００１０】図４に上記ライトバルブ１を用いた従来の
システムの構成例を示す。１は液晶ライトバルブ、２は
ライトバルブ１を駆動するリセットパルス発生回路、３
は書き込み映像光発生手段であり、一般的にはＣＲＴが
用いられる。４はＣＲＴからの映像をライトバルブ１上
に結像させる役割を行う書き込みレンズ、５はビームス
プリッタであり、光の偏光状態の差により、Ｐ波を反射
させ、Ｓ波を透過させる。また、６は読みだし光の光源
であり、一般的にはキセノンランプやメタルハライドラ
ンプが用いられる。７はスクリーン８上に映像信号を結
像させる投射レンズである。

【００１１】次に、上記システムの動作について述べ
る。ＣＲＴ３で発生した映像の光信号７０は、その空間
的な強度分布に対応した電荷をライトバルブ１内に蓄え
させ、反射された読みだし光７３の偏光状態を決定す
る。光源６からは任意の偏光状態の光７１が照射される
が、ビームスプリッタ５は先にも述べたように、Ｐ波７
２を反射させ、Ｓ波７５を透過させる。つまり、ライト
バルブ１へ読みだし光７２として入射される光はビーム
スプリッタ５を反射したＰ波だけとなる。ここで、上記
のライトバルブ１の動作と重ね合わせて考えると、書き
込み光７０の光強度が強い場合、液晶層５８に読みだし
側を基準にしてマイナスの電圧が強くかかった状態とな
り、反射された読みだし光７３は入射されたときのＰ波
の状態からＳ波に変化するため、ビームスプリッタ５を
透過し投射レンズ７を通してスクリーン８上に映し出さ
れた映像７４は明るいものとなる。逆に、書き込み光７
０が弱く、ほとんどＰ波のまま反射された読みだし光７
３はビームスプリッタ５により再び反射されるため、ス
クリーン上の映像７４は暗いものとなる。

【００１２】同様の理由により、リセット期間内の映像
も読みだし光の偏光状態がほとんど変化せずに出力され
るため、スクリーン上の映像は暗い状態となる。

【００１３】ここで、図５に典型的なリセットパルスの
形状７６を示す。なお、図は読みだし光側を基準にして
いる。書き込み期間の電圧は−３・５Ｖ、リセット期間
の電圧は＋１５Ｖであり、完全な方形波となっている。
また、書き込み期間とリセット期間の時間比率は６０：
１であり、一般的な使用方法としてリセットパルスは映
像信号の垂直同期信号と同期させ、垂直ブランキング期
間内に入れ込まれる。このリセットパルスについては、
形状を決める三つのパラメータがある。つまり、リセッ
トパルス幅、リセット電圧及び書き込み電圧である。リ
セットパルス幅は、広くなればなるほどスクリーン上に
投射される映像は暗くなり、リセット電圧も高くなれば
なるほど映像出力は暗くなる。一方、書き込み電圧はそ
の絶対値が大きくなると、映像出力は明るくなってく
る。

【００１４】これまでは、これらのパラメータが映像信
号の垂直同期信号に対して、どのような周波数でも一定
であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、６０Ｈ
ｚから１５０Ｈｚ程度の垂直同期信号に対して映像を投
射する場合、リセット期間の時間が一定であるため、リ
セットと書き込みのバランスが崩れ、周波数が高くなる
と次第に暗くなってくるという問題点があった。

【００１６】また、高い垂直同期信号になると、信号に
よってはリセット信号が垂直のブランキング期間に納ま
らず、映像信号が切れてしまったり、適切な映像信号処
理が出来なくなってしまうという問題点もあった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、光書き込み型
液晶ライトバルブのリセットパルス幅およびその電圧を
映像信号の垂直同期信号の周波数にしたがって変化させ
ることを特徴とし、周波数が変化したときでも、明るさ
を一定に保ち、かつ映像信号が切れてしまったり、適切
な映像信号処理が出来なくなってしまうことを防ぐこと
ができるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、光書き込み型液晶ライトバルブのリセットパルス幅
およびその電圧を映像信号の垂直同期信号の周波数にし
たがって変化させることを特徴とするものであり、垂直
同期信号の周波数が変化したときでも、明るさを一定に
保ち、かつ映像信号が切れてしまったり、適切な映像信
号処理が出来なくなってしまうことを防ぐことができる
ものである。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、光書き
込み型液晶ライトバルブと、水平、垂直走査することに
より上記ライトバルブへの書き込み光を発生させる書き
込み映像光発生手段と、書き込み光が入射したときに入
射光に応じて蓄積される電子を抜き取るためのリセット
パルスを上記ライトバルブの第１および第２の電極間へ
印加するリセットパルス発生回路と、上記リセットパル
スのパルス幅及び電圧を映像信号の垂直同期周波数によ
り変化させるリセットパルス制御回路とを備えたことを
特徴とするものであり、垂直同期信号の周波数が変化し
たときでも、明るさを一定に保ち、かつ映像信号が切れ
てしまったり、適切な映像信号処理が出来なくなってし
まうことを防ぐことができるものである。

【００２０】（実施の形態１）本発明の実施の形態を図
１に示す。１は液晶ライトバルブ、２はライトバルブ１
を駆動するリセットパルス発生回路、３は書き込み映像
光発生手段であり、今回の発明ではＣＲＴが用いられて
いる。４はＣＲＴ３からの映像をライトバルブ１上に結
像させる役割を行う書き込みレンズ、５はビームスプリ
ッタであり、光の偏光状態の差により、Ｐ波を反射さ
せ、Ｓ波を透過させる。また、６は読みだし光の光源で
あり、本発明ではキセノンランプが用いられている。７
はスクリーン８上に映像信号を結像させる投射レンズで
ある。なお、本発明のシステムの動作及びデバイスの構
造は従来の技術の項で述べた通りである。

【００２１】９はリセットパルス制御回路であり、垂直
同期信号１０をトリガにしてリセットパルスの形状を制
御する。本発明の実施の形態の場合、リセットパルス制
御回路９は垂直同期信号の周波数によらず、リセット期
間と書き込み期間の比率が一定に保つように働く。こう
することにより、リセットと書き込みのバランスが崩れ
たり、映像信号が垂直ブランキング期間内に納まらなか
ったりすることを避けることができる。

【００２２】ここで、リセットパルス制御回路９の具体
例を図２に示す。１１はＦＶ変換回路であり、垂直同期
信号１０が入力されたとき、その周波数に応じた電圧を
発生させる。本発明の実施の形態の場合、周波数が高く
なると、ＦＶ変換回路１１の出力は小さくなる。一方、
パルス発生はモノマルチＩＣ１２により行われ、ごく汎
用性の高いものが用いられる。ＦＶ変換回路１１の出力
であるＦＶ電圧はトランジスタ１３に入力され、エミッ
タ抵抗Ｒ１４に電流を流す。先にも述べたように、垂直
同期信号の周波数が高ければ、ＦＶ電圧は低くなるた
め、抵抗Ｒ１４を流れる電圧は大きくなり、この結果コ
ンデンサＣ１５の充電期間が短くなり、モノマルチＩＣ
１２の出力パルスのパルス幅は小さくなる。逆に、垂直
同期信号１０の周波数が低くなったときは、モノマルチ
ＩＣ１２の出力パルスのパルス幅は大きくなる。結果的
に、ＣＲの定数を設定することにより、モノマルチＩＣ
１２の出力パルス１６の時間比率を一定に保つことがで
きる。この出力パルス１６が本発明の実施の形態の場
合、リセットパルス発生回路２へ供給される。

【００２３】また、今回の実施の形態の場合はパルス幅
を制御したが、従来の技術の項で述べたように、リセッ
トパルスには、リセットパルス幅、リセット電圧及び書
き込み電圧という三つのパラメータがある。リセットパ
ルス幅は、広くなればなるほどスクリーン上に投射され
る映像は暗くなり、リセット電圧も高くなればなるほど
映像出力は暗くなる。一方、書き込み電圧はその絶対値
が大きくなると、映像出力は明るくなってくる。従っ
て、これらどのパラメータを変化させても同様の効果を
得ることが出来る。例えば、垂直同期周波数が高くなる
に連れて、リセット電圧を低く抑えるようにする等が考
えられる。しかし、パルス幅を変化させなければ、垂直
同期周波数が高くなったとき、映像信号がリセットパル
スにかぶってしまい切れてしまったり、適切な映像信号
処理が出来なくなったりすることは避けられない。

【００２４】なお、このようなシステムを用いてフルカ
ラー表現するためには、液晶ライトバルブ、書き込み映
像光発生手段、書き込みレンズ、ビームスプリッタおよ
び投射レンズをＲＧＢ３原色でそれぞれ３つずつ用意
し、また、光源からの光をダイクロイックミラーによ
りＲＧＢ３原色に分割するシステムがさらに必要となる
が、フルカラー表示をするシステムにおいても本発明に
より同様の効果があることは言うまでもない。

【００２５】また、更に一つのライトバルブ１を領域分
割してリセットパルスを時間差をつけて加えて行く場合
にも本発明は効果を発揮する。

【００２６】

【発明の効果】本発明により、光書き込み型の液晶ライ
トバルブを用いた高輝度ビデオプロジェクタにおいて、
種々の周波数を持つ垂直同期信号に対して映像を投射す
る場合、周波数が高くなっても明るさを一定に保つこと
が出来るようになると共に、リセット信号が垂直のブラ
ンキング期間に納まらず、映像信号が切れてしまった
り、適切な映像信号処理が出来なくなってしまうといっ
た問題点を克服することができその実用的効果は大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すシステム構成図

【図２】リセットパルス制御回路の具体例

【図３】液晶ライトバルブの構造図

【図４】従来のシステムの構成図

【図５】リセットパルスの形状図

【符号の説明】

１液晶ライトバルブ２リセットパルス発生回路３書き込み映像光発生手段（ＣＲＴ）４書き込みレンズ５ビームスプリッタ６光源７投射レンズ８スクリーン９リセットパルス制御回路１０垂直同期信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光書き込み型液晶ライトバルブのリセッ
トパルス幅およびその電圧を映像信号の垂直同期信号の
周波数にしたがって変化させることを特徴とする映像表
示装置。
【請求項２】光書き込み型液晶ライトバルブと、水
平、垂直走査することにより上記ライトバルブへの書き
込み光を発生させる書き込み映像光発生手段と、書き込
み光が入射したときに入射光に応じて蓄積される電子を
抜き取るためのリセットパルスを上記ライトバルブの第
１および第２の電極間へ印加するリセットパルス発生回
路と、上記リセットパルスのパルス幅及び電圧を映像信
号の垂直同期周波数により変化させるリセットパルス制
御回路とを備えたことを特徴とする映像表示装置。