JP2873584B2 - 画像表示装置とその駆動方法 - Google Patents

画像表示装置とその駆動方法

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JP2873584B2 JP16865389A JP16865389A JP2873584B2 JP 2873584 B2 JP2873584 B2 JP 2873584B2 JP 16865389 A JP16865389 A JP 16865389A JP 16865389 A JP16865389 A JP 16865389A JP 2873584 B2 JP2873584 B2 JP 2873584B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大画面及び高精細画像を有する画像表示装
置に関する。
〔従来の技術〕
近年、旅客用航空機,一般室内において白色のスクリ
ーンに対して、赤色,緑色,青色からなる情報を有する
光線の投影場所を移動(スキャンニング)することによ
って、画像が構成され表示が行われている。
又、CRT画面を反射鏡により拡大投影することによ
り、大画面を得ている。
さらに最近では、複数本×複数本のマトリクス電極を
有する液晶表示装置をレンズ系で拡大投影することによ
り、大画面を得ている。また前記液晶表示装置として、
薄膜半導体能動素子(TFT)を各画素に有するタイプ,
強誘電性液晶表示装置を使用するタイプ等が提案されて
いる。
ところで、従来の液晶表示装置の駆動方法については
例えば複数本×複数本のマトリクス電極を有する強誘電
性液晶を用いた表示装置の場合、2フィールド法或いは
4パルス法等が用いられていた。
2フィールド法は第5図に示すように、一本の走査電
極の選択時間が4つの位相から構成され、1画面の表示
に対する1フレームを2つに分割し、前半、後半の2つ
のフィールドに2つずつの位相を配置して、黒の書込み
と白の書込みをそれぞれ別のフィールドで行うものがあ
る。
ここで「選択時間が4つの位相から構成され」とは、
1フレーム内における1走査電極の選択時間内に4つの
パルスを有することを意味する。
また4パルス法においても、第6図に示すように、走
査電極の選択時間を4つに分割して強誘電性液晶分子の
有する自発分極の向きを反転或いは保持させて白、黒を
表示する。
〔従来の技術の問題点〕
しかしながらCRT画面を反射鏡により拡大投影するタ
イプでは、CRT画面の輝度を向上させるには限界があ
り、そのため画面全体が非常に暗くなるという問題点を
有している。
また光の3原色である赤色,緑色,青色からなる光線
(ビーム)に階調情報をのせて、該光線を高速移動させ
て、任意の画面を構成するタイプは、光線の微細化に限
界を有し、高精細画像には向いていない。そして光線を
高速移動させる手段が複雑となるため、製造コストの上
昇をまねいている。
複数本×複数本のマトリクス電極を有する液晶表示を
レンズ系で拡大投影するタイプのうち、TFTを使用する
タイプでは、構成要素であるTFTを作製するのに複雑な
プロセスを必要とするため、コスト上昇をまねいてい
る。強誘電性液晶を使用するタイプではパネル作製のコ
ストは安いものの、強誘電性液晶のもつ物性からマトリ
クスにした場合、階調表示ができない。又、装置の基板
間距離が2μm程度の小さいため、画素を構成する一対
の電極間での電気的ショートが発生し易く、歩留りをお
としている。従って小面積で1つの装置を構成せねばな
らない。
さらに駆動方法について、前述した2フィールド法、
4パルス法ともに実際に強誘電性液晶分子を有効に動か
している時間は選択時間内に存在する4つのパルスのう
ちの一つである。従って仮に3000×3000のマトリクス電
極を有する表示装置で1秒間に30回の表示を行おうとし
た場合、強誘電性液晶分子は(3000×30×4)-1=2.7
μ秒のパルスで応答しなければならない。非常に高い電
圧を強誘電性液晶に印加できれば問題はないが、現在用
いられている通常のICの耐圧は±20V程度であるため、
2.7μ秒のパルスでは現在まで開発されている強誘電性
液晶は到底応答しないから上述の表示は行うことができ
ない。
強誘電性液晶を用いた表示装置の場合には述べた通り
であるが、TN型液晶表示装置の場合には従来の駆動方法
は唯一のパルスで液晶を応答させる性質のものではない
し、走査電極の数が多くなるとTN型液晶表示装置はコン
トラストが小さくなって実質上表示を行うことはできな
い。
本発明はこれらの従来ある大画面を得るための様々な
方法における種々の問題点を解決して大画面を簡便な方
法により得ることを目的とするものである。
〔問題を解決するための手段〕
そのため、本発明は透光性の基板上に複数本の透過性
の導電膜よりなる電極と、導電性のリードとを有する第
1の基板と、透過性の基板上に一個の電極及びリードと
を有する第2の基板とを電極が内側になるように、かつ
第1の基板上の電極と第2の基板上の電極が互に概略直
角に交差する様に向かい合わせ、その内側に強誘電性液
晶を示す液晶と、液晶分子を任意の方向に並べるための
手段を有する液晶装置を準備する。つまり、単数×複数
のドットからなる液晶装置に、本来なら複数×複数のド
ットで構成される1画面を複数個に分割したものを表示
させる液晶装置とするのである。そして、液晶装置の基
板面に対して垂直方向に、光源を置き、光源からの光を
液晶表示装置に入射させて、液晶装置を通過させて得た
表示光を反射または屈折する手段に照射させるような画
像表示装置としたものである。
例えば、画像として3000×3000画素の表示を得ようと
した場合、1×3000ドットよりなる液晶装置を使用す
る。一画面を表示するには、一列分の表示を行うのに同
期させて光を反射又は屈折させる手段の角度を連続して
変化させていくことで、反射された一列分の表示を順次
3000回投影位置を移動させて、スクリーンに投影するこ
とによって一画面を構成させる。
スクリーンと液晶装置及び光源の位置関係の調整によ
って、ピント及び画面の大きさを決定する。
本発明は、単数×複数のドットでマトリクスを構成さ
せているため、1ドット当たりに必要とする情報1つに
対して1つの位相からなるパルスで信号を構成できる。
また、1×3000ドットのマトリクスであることからパル
スの高さによって液晶分子の回転量を制御できる。
反射又は屈折させる手段は、液晶装置からの表示を反
射又は屈折してスクリーンに投影させるもので、液晶装
置の表示の動きに同期させて、反射又は屈折させる方向
を変化させ、線状の光線である表示を面状の表示すなわ
ち画像の表示に変換する機能を有するものである。
以上のような構成により複数本×複数本のマトリクス
液晶装置に表示させたと同様の表示を単数本×複数本の
細長い液晶装置により表示させることができるのであ
る。
また駆動方法についての本発明の特徴は、上記の装置
について、液晶分子に加わる電界として液晶分子を駆動
させる時間内に唯一つのパルスを有することを特徴とす
る。
ここで「液晶分子を駆動させる時間内」を従来の技術
と比較して説明すると、前に説明した2フィールド法で
「液晶分子を駆動させる時間内」とは「ある液晶分子の
存在する部分の画素含まれる走査電極が選択されている
時間内」にあたる。
2フィールド法では一本の走査電極が選択されている
時間内、つまり液晶分子を駆動させる時間内にパルスは
4つ存在した。
以下実施例を用いて本発明を説明する。
『実施例1』 先ず本発明の画像表示装置に使用する液晶装置の概略
を第1図に示す。
液晶装置(1)は、以下の様に作製した1.1mm厚のソ
ーダライム硝子上に、スパッタ法によりITO膜を1500Å
成膜する。公知のパターニング法によって、2000本の電
極及びリード(2)を作製し、第1の基板(3)とし
た。同様な方法で、1本の電極及びリード(4)を有す
るの第2の基板(5)とした。第2の基板上にポリイミ
ド前駆体溶液(NMP溶材)をオフセット法により散布
し、250℃で1時間,N2ガス中で焼成することで、200Å
のポリイミド膜を得た。この膜を公知のラビング法に
て、一定方向にミクロの傷をつけた。その後2.5μmの
径を有する粒子を介して、周囲をエポキシ系の接着剤で
第1と第2の基板を接着させた。その後周知の真空法に
より、強誘電性を示す液晶を注入し、その後注入口をUV
樹脂により、封止した。
この様にして、液晶装置(1)を得る。
次に本実施例の画像表示装置の概略図を第2図に示
す。
本実施例の画像表示装置は、光源(6),液晶装置
(1),偏光板(7),液晶装置からの光を反射するた
めの手段(8)そして表示を拡大してスクリーン(9)
に投影するためのレンズ(10)で構成される光学系から
なっている。
液晶装置(1)からの表示光は偏光板(7)を通り反
射するための手段(8)を通りここで反射されレンズ
(10)で拡大されたスクリーン(9)に到る。
光源(6)には冷陰極管を用いた。偏光板(7)は液
晶表示装置の外側両面に貼りつけた。反射する手段
(8)は、30面を有する筒状の多面鏡である。ただし図
面は円で示した。30面とした理由は、1秒間に筒状の多
面鏡を1回転させて、1面で1画面を構成させ、1秒間
に30画面を表示させることを考えてのことである。従っ
て1秒間に表示したい画面数を決めることで多面鏡の面
の数が決まる。多面鏡の回転にはステッピングモーター
とギアの組み合わせによって同期パルスが1回加わる毎
に、6×10-3degだけ回転する様にした。同期パルスは
液晶装置の表示が変化するのと同時に発生している。つ
まり、液晶表示装置の1表示に対応させて多面鏡が6×
10-3deg回転することによって、1表示に対応するスク
リーン上に投影される投影像の場所が動いていき、1つ
の画面をスクリーン上に作りだすことができる。
液晶装置からの表示光は多面鏡の1面に入射、そこで
反射されてスクリーン(9)上に投影されるのである。
一つの面で一画面の投影が終わると次の面により二画
面目の投影が始まる。このように順次投影が行われスク
リーン上連続した画面となって写し出されるのである。
スクリーンに投影する必要から像を拡大するためのレ
ンズは多面鏡で反射した光が、入射する位置に置いた。
このレンズをズームレンズとして投影像の拡大倍率を連
続的に変化させるようにすることは、スクリーンの大き
さや、スクリーンと画像表示装置の距離を任意に選択で
きるため有効である。
本実施例における駆動回路のブロックを第7図に示
す。
シフトレジスタ(24)に送られたデータ信号は同期パ
ルスとしてモータードライバ(25)に送られ、さらにア
ナログセレクタ(26)に送られる。
またアナログセレクタ(26)に駆動電圧レベルが送ら
れて結局セグメント側電極(22)に第8図(b)に示す
信号が送られる。
また、電源(27)からコモン側電極(28)に第8図
(a)に示す信号が送られる。
この結果、画素(29)に電界が印加され、その結果第
8図(c)に示すように画素(29)における光の透過率
が変化する。
第8図(c)では個々のパルスに液晶分子が応答して
透過率が変化していることがわかる。そして、階調表示
を行うことができた。
本実施例では表示光を反射する手段に鏡を使用したが
入射光を反射させることができ単体で一画面を形成し、
かつ一画面を投影し終わった後、次の画面を構成する表
示光が入射できるようにすることが可能なものであれば
鏡に鍵さず任意に選択するこができる。
以上の如く本発明によれば小さな画像表示装置により
大画面が得られるとともに、単数本×複数本の電極を有
する液晶装置で大画面を構成することができるため従来
のように大型の液晶装置を作る必要がないため製造が容
易であり、製造歩止まりが向上するものである。
『実施例2』 本実施例の画像表示装置の概略は、第3図に示すよう
に光源(6),偏光板(7),液晶装置(1)及びそれ
らをとり囲むように複数のプリズムを配置した多面体
(11)からなっている。ただし、プリズムは、省略す
る。
実施例1と同様の方法で作製した液晶装置(1)から
の表示光はプリズムで屈折され、その後レンズ(10)を
通って拡大され、スクリーン(9)上に投影される。プ
リズムの数は、多面体を1秒間に1回転させる場合であ
れば、1秒間に投影させる画面の数に対応させて選択さ
れる。多面体は、例えば1秒間に30画面を投影させる時
はプリズムを30個設けた30面体として、ステッピングモ
ーターとギアの組み合わせによって同期パルスが1回加
わる毎に多面体が回転する。それによって、表示光がプ
リズムに入射する時の角度が変わるため、スクリーン上
へ投影される投影像の位置が動いていき、1つの画面を
スクリーン上に作り出すことができるものである。この
時1画面を1つのプリズムが形成し、かつ1画面を投影
し終わった時、次のプリズムに表示光が入射するように
プリズムの屈折率やプリズムの全体の大きさを調整して
おく必要がある。
本実施例では表示光を屈折させる手段としてプリズム
を使用したが入射光を屈折させることができ単体で一画
面を形成し、かつ一画面を投影し終わった時、次の画面
を構成する表示光が入射できるようにすることが可能な
ものであればプリズムに限らず任意に選択することがで
きる。
本実施例の場合も、実施例1と同様にレンズをズーム
レンズにすることは効果的である。
以上の如く本発明によれば小さな画像表示装置により
大画面が得られるとともに、単数本×複数本の電極を有
する液晶装置で大画面を構成することができるため従来
のような大型の液晶装置を作る必要がないため製造が容
易であり、製造歩止まりが向上するものである。
『実施例3』 本実施例は、実施例1あるいは実施例2に示す画像表
示装置内の光学系を2つ用いて、立体画像をスクリーン
上に映し出す画像表示装置としたものである。
本実施例では画像表示装置内に第4図のように実施例
1に示した装置の光学系を2組用いて左眼用の画面,右
眼用の画面をそれぞれ作るように光学系を予め設定す
る。左眼用の光学系には装置内に左眼用の表示とするた
めの偏光板(12)を配置しておき、他方右眼用の光学系
にも装置内に右眼用の表示とするための偏光板(13)を
配置しておく。これらの偏光板は、液晶表示装置(1)
の上面に設けられたものが有する機能と、同一の機能を
果たす。また左眼用,右眼用の偏光板(12)(13)は互
いに偏光軸を直交させたものを配置した。(14)はスク
リーンに投影された画面を観察する為の観察用眼鏡であ
り、画像表示装置内の左眼用の偏光板(12),右眼用の
偏光板(13)と同方向の偏光軸をもつ2板の偏光板(1
5)(16)がそれぞれ左眼用及び右眼用として組み込ま
れている。
ここで、左眼用,右眼用の光学系に設けられた液晶装
置に、それぞれ左眼用及び右眼用に作製された表示をさ
せて、スクリーン(9)に投影された左眼用及び右眼用
の投影像を眼鏡(14)を通して観察すれば、観察者の前
に立体像が現出されているように感じられるのである。
ここで、左眼用の偏光板(12)と眼鏡の偏光板(15)
の偏光軸が同一方向であり、右眼用の偏光板(13)と眼
鏡の偏光板(16)の偏光軸が同一方向であり、かつ偏光
板(12)(15)と偏光板(13)(16)の偏光軸が互いに
直交しているため、上記した左眼で見た投影像と、右眼
で見た投影像とは別々に左眼及び右眼に映し出されるの
である。
本実施例では眼鏡に偏光板を使用したが、偏光板の代
わりに液晶シャッターを用いて、液晶シャッター左右交
互に開閉する方式にして左眼のシャッターが開けば左眼
用の映像が、右眼のシャッターが開けば右眼用の映像が
か観察者の脳に送られ、左右の像が合成されることによ
り観察者の前に立体像が現出されているように感じられ
るのである。
本実施例によれば小さな画像表示装置により大画面が
得られるとともに、単数本×複数本の電極を有する液晶
装置で大画面を構成することができる等実施例1及び示
び実施例2と同様な効果を有する他従来であれば大画面
の映像を二重に投影する、もしくは二つの画面を別に投
影する等をしなければ得られなかった立体映像が、単数
本×複数本の電極を有する液晶装置を二組用いるので大
画面の立体映像が簡単に得られるという大きな特徴を有
する。
〔効果〕 単数×複数からなるマトリクスによる液晶装置は、そ
の形状を細長く、複数×複数マトリクスの液晶装置によ
り面積を小さくすることが出来る。これによって、1枚
の基板より多数本の液晶を得ることができた。歩留りの
点でも優位であり、コストを下げることができた。
しかも本発明は従来からのCRT技術の大半を流用する
ことができるため、構成が簡易という利点を有してい
る。
動画を表示するには、1秒間に30画面を必要とする。
本発明によれば、1ドットの情報を表示するのに、1つ
のパルスからなる信号で構成することができるので、例
えば、高精細TVとして必要な3000×3000画素を動画表示
するにも強誘電性液晶材料の応答速度は、10μsec程度
ですむ。
複数×複数ドットの強誘電性液晶表示では、不可能で
あった階調表示が可能になった。液晶分子はパルスが幅
が一定の時、パルス高さによって分子の回転度合を調整
することができ、階調表示ができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に使用する液晶装置の概略を示す図。 第2図乃至第4図は本発明の画像表示装置の概略を示す
図。 第5図,第6図は従来の強誘電性液晶表示装置の駆動波
を示す図。 第7図は駆動回路のブロック図を示す。 第8図は駆動信号を示す図。 1……液晶装置 2、4……電極及びリード 3……第1の基板 5……第2の基板 6……光源 7……偏光板 8……反射させるための手段 9……スクリーン 10……レンズ 22……セグメント側電極 24……シフトレジスタ 25……モータードライバ 26……アナログセレクタ 28……コモン側電極

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リードに接続された複数の電極を有する第
    1の基板と、リードに接続された電極を有する第2の基
    板との間に強誘電性を示す液晶または液晶分子を有する
    液晶装置と、光源と、該液晶装置を通過した光源よりの
    表示光を、一面により反射または屈折させてスクリーン
    上に投影しつつ、前記一面を液晶装置の線状の光線であ
    る表示の動きに同期させて一方向に回転させることによ
    り、前記スクリーン上に投影される表示光の位置を動か
    していき一画面を形成し、かつ前記一画面を形成し終っ
    たとき、一方向に回転させることによって現れた前記一
    面と隣接する別の一面が、次の一画面を形成するための
    前記表示光を反射または屈折させるための回転多面体と
    を有することを特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記液晶
    表示装置と、前記光源と、前記回転多面体と、前記液晶
    装置を挟んで前記光源側と前記光源の反対側と配置され
    た偏光板とからなる光学系を、左目用と右目用に2組有
    し、左目用の前記偏光板と右目用の前記偏光板の偏光軸
    が互いに直交しており、前記左目用と右目用の光学系に
    よりそれぞれ左目用及び右目用の一画面を形成する画像
    表示装置。
  3. 【請求項3】リードに接続された複数の電極を有する第
    1の基板と、リードに接続された電極を有する第2の基
    板との間に強誘電性を示す液晶または液晶分子を有する
    液晶装置と、光源と、該液晶装置を通過した光源よりの
    表示光を、一面により反射または屈折させたスクリーン
    上に投影しつつ、前記一面を液晶装置の線状の光線であ
    る表示の動きに同期させて一方向に回転させることによ
    り、前記スクリーン上に投影される表示光の位置を動か
    していき一画面を形成し、かつ前記一画面を形成し終わ
    ったとき、一方向に回転させることによって現れた前記
    一面と隣接する別の一面が、次の一画面を形成するため
    の前記表示光を反射または屈折させるための回転多面体
    とを有することを特徴とする画像表示装置において、前
    記第1の基板が有する複数の電極の内の一つが選択され
    ている時間内に、1パルスのみの電界を印加させること
    を有することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
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