JP2939826B2

JP2939826B2 - 投影表示装置

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Publication number: JP2939826B2
Application number: JP2230585A
Authority: JP
Inventors: 員丈上平; 坦之星野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH04113308A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高精細画像表示が可能な投影表示装置に関す
る。

（従来の技術）従来の代表的な投影表示装置の構成を第９図に示す。
第９図において、３は液晶パネル、４は投写レンズ、５
は光源、10はスクリーン、13は画信号線である。これ
は、液晶パネル３に通常の液晶テレブと同様に画信号線
13からの画信号を入力しここに画像を表示する。この液
晶パネル３に表示された画像を投写レンズ４によってス
クリーン10上に投影表示する。ここで、液晶自体は光ら
ないため、液晶パネルの後部に攻撃５を配置する。この
投影表示装置では表示素子上に表示された画像を投写レ
ンズにより拡大投影のための大面積表示が可能である。

（発明が解決しようとする課題）上記従来の投影表示装置には解像度が低いという問題
がある。この投影画像の解像度は液晶パネル３の画素数
により決まる。液晶テレビのように液晶パネル上に表示
した画像を直接見る場合は画像サイズが小さいため、現
在の液晶パネルの画素数で高精細な画像として見ること
ができる。

しかし、上記の如き投影表示装置では液晶パネル３に
表示された画像をスクリーン10上に拡大投影して見るた
めスクリーン上での画素密度は低くなり、低解像度の画
像となってしまう。

現在、HDTV用の画素数を有する投影表示装置が開発さ
れつつあるが、１辺が数メートル以上に及ぶ大面積上に
投影する場合はこれでも画素数が不十分である。

ところで、上述した液晶パネルの画素数を増加するに
は画素の高密度化またはパネルサイズの拡大が必要とな
る。しかしながら、画素を高密度化すると製造歩留まり
が低下しコストが高くなる。さらに画素の１辺は液晶の
厚み以下にすることは困難であるという技術手な限界も
ある。

一方、パネルサイズを大きくすると製造歩留まり低下
するとともに光学系全体を大きくすると必要があり装置
が大型化しかつ高価になる。いずれにしても液晶パネル
の画素数を現状以上に増加することは難しく、したがっ
て投影画像の高精細化も困難となってきている。

（発明の目的）本発明の表示用液晶パネルの画素数を増すことなく投
影表示画像の高精細化をはかり、かつ小型、低コストで
実現することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し目的を達成するため、表示
素子に表示された画像を投写光学系によりスクリーン上
に拡大投影する投影表示装置において、前記表示素子か
ら前記スクリーンに至る光路の途中に透過光の偏光方向
を旋回できる光学素子を少なくとも１個以上と複屈折高
価を有する透明素子を少なくとも１個以上を有してなる
投影画像をシフトする手段と、前記表示素子の開口率を
実効的に低減させ、表示素子の各画素の投影領域が前記
スクリーン上で離散的に投影される手段とを備えたこと
を特徴とする。

（作用）本発明は１フレーム画像をｎ枚のフィールド画像で構
成し、フィールド枚に投影画像をスクリーン上で、該ス
クリーン上における画素ピッチの範囲内で段階的に上
下、左右方向、斜め方向、あるいは上下左右方向にシフ
トして表示し、等価的に表示素子の有する画素数のｎ倍
の画素数で１フレーム画像を構成することによって高精
細表示を可能にする。

さらにスクリーン上で隣接画素となる異なるフィール
ドで表示される表示素子における同一画素の投影領域の
重なり部を減少させ、多画素化の効果を顕著化する。

（実施例）本発明の実施例を説明するに先立ち、基本構成とその
動作原理をのべる。

（ア）基本構成本発明では液晶パネルやレンズ等の通常の構成部品に
加え、新たに光の偏光方向の制御を目的とした液晶パネ
ルと水晶板を各々１枚以上追加した構成とする。以下の
説明では、通常の構成部品である液晶パネルを表示用液
晶パネルとよび本発明で追加する液晶パネルを偏光方向
制御用液晶パネルと呼んで両者を区別する。

さらに、表示用液晶パネルには強誘電性液晶等を用い
た高速の液晶パネルを使用し、かつ各画素毎の開口率を
調整（低下）させる手段を備える。

また、新たに追加する光学部品の光学系における配置
方法は全て表示用液晶パネルよりスクリーン側に配置
し、その順序は表示用液晶パネル側から偏光方向制御用
液晶パネル、水晶板の順とする。そして、各素子が２枚
以上の場合は上記の繰り返しとする。これらの光学部品
は表示用液晶パネルからスクリーンに至る光路の途中の
どこに配置してもよく、また、途中にレンズ等の他の光
学部品が入っても差し支えない。

（イ）動作原理通常、投影表示装置に用いられている表示用液晶パネ
ルは液晶テレビで用いられている液晶パネルと同様に２
次元状に配列された多数の画素で構成されており、ここ
に表示された画像をスクリーン上に投影表示する。

ここで、前記開講率を調整（低下）させる手段を表示
用液晶パネルに備えるとスクリーン上に投影された画像
においては、画素内で画信号とは関係なく常に黒のまま
である開口部以外の投影部（無効領域）が拡大される。

本発明はこの拡大された無効領域を積極的に利用し、
表示用液液晶パネルの画素数を増やすことなく投影表示
された画像の高精細化を実現する点に特徴を有するもの
である。上記手段による動作をここでは説明を簡単にす
るため１組の偏光方向制御用液晶パネルと水晶板を追加
する場合について述べる。

表示用液晶パネルに透過した光の偏光方向は前面に張
り付けられている偏光子により一定方向に揃っている
（以下、この方向をＸ方向とする。）この光は次に本発
明で新たに追加する偏光方向制御用液晶パネルを透過す
る。ここで偏光方向制御用液晶パネルへの印加電圧がON
のときは透過光の偏光方向は入射光と同じである。しか
し、印加電圧がOFFのときは透過光の偏光方向は入射光
に比べ90゜回転した方向となる。

つぎに水晶板を通過するが、光が水晶板を通過する際
には複屈折現象が生じる。この現象は第８図に示すよう
に、例えば光の進行方向をＺとして水晶板２に垂直に入
射する光の場合、偏光方向がある方向の光（Ｘ方向）は
直進させ、これに対し90゜偏光方向が異なる光（Ｙ方
向）は透過光と入射光の間にシフトが生じる。前者の光
は常光線、後者は異常光線と呼ばれている。

そこで、Ｘ方向に偏光された光が常光線となるように
水晶板の向きを選べば、偏光方向制御用液晶パネルへの
印加電圧がONのときは光は水晶板を直進し、印加電圧が
OFFのときは水晶板の通過で光路がシフトする。このシ
フトの方向は水晶板の光軸方向で決まるが、ここでは仮
に表示画像の水平方向とすることにする。

以下の説明では単に水平方向または垂直方向とよぶ場
合、これらの方向は表示用液晶パネルあるいはスクリー
ンに表示される画像における水平方向または垂直方向と
同一とする。なお、光の偏光方向としてＸ方向とＹ方向
を定義するが両座標系の関連性は特に明確にする必要が
ないので、以下では独立した座標系として扱う。

光路のシフト幅は水晶板２の厚みに依存する。ここで
偏光方向制御用液晶パネルと水晶板を表示用液晶パネル
に密着させるかあるいは極近い位置に配置することを条
件に、シフト幅が表示用液晶パネルの水平方向の画素ピ
ッチの1/2となるよう水晶板の厚みを選ぶ。また、水平
方向に対してのみ開口率を1/2程度まで低下させるもの
とする。

ただし、ここで開口率の低下を水平方向のみとしたの
は光路のシフトを水平方向のみとしているためであり、
垂直方向にシフトする場合は垂直方向に対して開口率を
低下させる必要があり、また両方向にシフトする場合は
両方向に低下させる必要がある。

上記光学系の構成と複屈折現象、さらに表示画像で無
効領域を拡大する手段を利用すれば表示用液晶パネルの
もつ表示能力以上の高精細画像の表示が可能となる。す
なわち水平方向の画素数が表示用液晶パネルの画素数の
２倍である原画像を水平方向に１画素おきに間引いて２
枚の画像を分解し、分解された１つの画像は第１のフィ
ールドで表示する。このフィールドでは偏光方向制御用
液晶パネルの印加電圧はONとする。すると光は直進する
ため通常の液晶投影表示装置と同様に表示される。

次に第２のフィールドでは第１のフィールドで間引か
れた残りの画像を表示する。このフィールドでは偏光方
向制御用液晶パネルの印加電圧をOFFにする。この結
果、水晶板の通過により表示用液晶パネルの画素ピッチ
の1/2に等しい距離だけ光路のシフトが生じる。このシ
フト幅はスクリーン上において画像の拡大と同率で拡大
されるため、第２フィールドでは第１フィールドとは水
平方向にスクリーン上での画素ピッチの1/2だけシフト
した位置に画像が表示される。

すなわち第１フィールドでの無効領域をうめるかたち
で第２フィールドの画像が表示される。この画像は第１
フィールドで１画素おきに間引かれた残りの画像であ
り、かつ水平方向に画素ピッチの1/2だけずれた第１フ
ィールドでの無効領域に表示されるため、第１および第
２の２つのフィールドによる表示で高精細な原画像の表
示が可能となる。

上記手段では１枚の画像を２枚のフィールドに分け時
分割で表示することになるが、フレーム周期を人間の目
の残像期間より十分短くすることにより原画像と同様に
高精細な画像として見ることが可能となる。ちなみに、
従来の投影表示装置では上記のように画素数が表示用液
晶パネルの画素数の２倍の高精細な画像を入力しても投
影表示される画像の画素数は結局表示用液晶パネルの画
素数と同じになってしまうため高精細な画像として表示
することはできない。

以上のように本発明による液晶投影表示装置において
表示用液晶パネルのもつ表示能力の２倍以上の高精細画
像の表示が可能となる。

実施例１第１図は本発明の第１の実施例の構成配置図を示す。
第１図において、１は偏光方向制御用液晶パネル、２は
水晶板、３は表示用液晶パネル、４は投写レンズ系、５
は光源、61および62は表示用液晶パネル３の画素数と同
一の容量をもつフレームメモリ、７は分配器、８は同期
信号発生器、９は偏光方向制御用液晶パネル１の駆動電
圧発生器、10はスクリーンである。

本実施例で使用した表示用液晶パネル３は単純マトリ
クス方式とし、液晶材料として高速性に優れた強誘電性
液晶を用いる。また、画素数はｍ×ｎで画素ピッチが水
平、垂直ともに一般的な値である50μｍとする。本実施
例で用いた開口率の低減手段を第２図に示す。

第２図は表示用液晶パネル３の断面図である。第２図
において、31はマイクロレンズ、32はガラス基板、33は
強誘電性液晶、34は透明電極配線である。本実施例では
開口率を実効的に低減させるために各画素上にマイクロ
レンズアレイを形成する。このマイクロレンズアレイの
形成法としてはCCDで開口率を高めるために樹脂を用い
て形成するマイクロレンズやイオン拡散法によりガラス
基板中に形成される平面マイクロレンズと同一の方法を
用いることができる。

このように画素上に形成されたマイクロレンズ31は１
画素全面から出たスクリーンへ向かう光を集光させるた
め、実効的に開口率を低減させることが可能である。た
だし、スクリーン上に達する全体の光量は変わらないた
め表示画素の明るさの低下はない。開口率の低減度はレ
ンズの曲率半径で決まるが、本実施例での曲率半径は、
スクリーン上での開口部の投影領域が１画素全体の投影
領域の1/4（各方向については1/2）になるように決め
る。

偏光方向制御用液晶パネル１は透過光の偏向方向を制
御するだけが目的であるため、多数の画素で構成されて
いる表示用液晶パネル３のように複数のセルはもたず、
両側のガラス基板32,32の全面に透明電極34,34を形成し
パネル中に１つのセルのみをもつ構造とする。そして、
このセルがパネル周辺を除く大部分を占める形状となっ
ている。

また、偏光方向制御用液晶パネル１では液晶材料とし
てねじれネマティック型を使用する。このタイプの液晶
は印加電圧がONのときは液晶の分子長軸は電界方向に配
列するため、入射した光は偏光方向を変えることなく通
過する。一方、印加電圧がOFFのときは液晶中の電界が
無くなり液晶分子は長軸が90゜ねじれたツイスト配列と
なり、偏光方向制御用液晶パネル１を通過する光の偏光
方向は90゜変化する。

また、水晶板２は光学軸と研磨面のなす角（方向角）
が45゜のものとする。光軸の方向は光路が水平方向にシ
フトする方向に向ける。また水晶板の板厚は4.2mmとす
る。この厚さの水晶板では光路のシフト幅は25μｍとな
り、本実施例で使用した表示用液晶パネル３の画素ピッ
チのちょうど1/2となる。なお、偏光方向制御用液晶パ
ネル１は駆動電圧発生器９からの駆動パルスにより駆動
し、またフレームメモリ61,62と共に同期信号発生器８
からの同期信号により、同期動作を行なう。

以下、本実施例において上記光学系により画像をシフ
トさせ高精細な画像を表示する動作を第１図および第３
図により説明する。本実施例では１画面（１フレーム）
を２つの画像（フィールド）に分割して表示する。この
ため第１図に示すようにまず画信号Ｖを分配器７により
２つの画像に分割し、それぞれの画像をフレームメモリ
61および62に書き込む。

この分割方法は、画信号ＶをV_ij（ｉ＝１〜m,j＝１〜
2n）で表すると水平方向に１画素おきの奇数番目の画信
号V1_ij（ｉ＝１〜m,j＝1,3,5…2n−１）をフレームメモ
リ61に書き込み、一方奇数番目の画信号Ｖを間引いた画
信号V1_ij（ｉ＝１〜m,j＝2,4,6…2n）をフレームメモリ
62で書き込む。

そして第１のフィールドフレームメモリ61から画信号
V1を表示用液晶パネル３へ送り表示する。この第１のフ
ィールドでは偏光方向制御用液晶パネル１への印加電圧
をONとする。この場合上記のようにこの偏光方向制御用
液晶パネル１中を直進した光（光軸上を進光の場合）に
よって表示用液晶パネル３に表示された画像が投レンズ
系４によりスクリーン10上に投影表示される。

つぎに第２のフィールドではフレームメモリ62から画
信号V2を表示用液晶パネル３へ送り表示する。この第２
のフィールドでは偏光方向制御用液晶パネル１への印加
電圧をOFFとする。この場合、光はこの偏光方向制御用
液晶パネル１中で、水平方向に表示用液晶パネル３の1/
2画素ピッチに等しい距離だけシフトする。したがって
スクリーン上に投影表示される画像も第１のフィールド
で表示された画像に比べ水平方向に1/2画素だけずれた
位置に表示される。

上記第１および第２フィールドにおいて、表示用液晶
パネル３の開口部がスクリーン10上での投影される位置
を第３図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す。第３図に
おいて、Ｐ_Ａ（i,j）,P_Ｂ（i,j）はそれぞれ第１および
第２フィールドで表示用液晶パネル３上の各画素の開口
部が投影される領域であり、Ｑは無効領域を示す。

第３図（ｃ）には１画素分の開口部の位置関係を示
し、Ａは第１フィールドで開口部が投影される位置、Ｂ
は第２フィールドで開口部が投影される位置を示す。第
３図（ｃ）に示すように上記マイクロレンズアレイによ
りスクリーン上で開口部が投影される領域を縮小させた
こと、および上記光学系の構成を用いることにより表示
用液晶パネル３での同一画素を２つのフィールドで隣接
する２つの画素として投影することが可能となる。

したがって第１および第２の２つのフィールドより第
３図（ｄ）に示すように元の画信号V_ijによる高精細な
画像を表示できる。

ここでは隣接する２つの画素を時分割で表示すること
になるが、通常のTV画像の１フレーム期間（1/30sec）
程度の短時間内に２つのフィールド画像を表示すれば人
間の目の残像効果により１枚の高精細な画像として見る
ことができる。

従来の投影表示装置では表示用液晶パネル３の画像数
で決まる解像度でしか表示することができなかったが、
上述のように本実施例によると水平解像度を表示用液晶
パネル３の画素数で決まる解像度の２倍の解像度で表示
することが可能である。また、フレームメモリへの書き
込み、読み出しを１フレーム期間内に行うことにより動
画の表示も可能である。

実施例２第４図は本発明の第２の実施例の構成配置を示す。第
４図において11および12は偏光方向制御用液晶パネル、
21および22は水晶板、61〜64はフレームメモリである。
その他第１図と同じ部材については同一番号を付してあ
る。

本実施例でも前記実施例１と同一のマイクロレンズア
レイを備えた表示用液晶パネル３を使用する。ただし、
本実施例では偏光方向制御用液晶パネル11,12と水晶板2
1,22を22組使用する。そして、１組の偏光方向制御用液
晶パネル11と水晶板21により画像を水平方向にシフトさ
せ、他の１組の偏光方向制御用液晶パネル12と水晶板22
によりは垂直方向にシフトさせる。ここで２つの水晶板
21,22は偏光方向がＸ方向の時はシフトが生ぜず、Ｙ方
向の時にそれぞれにおいての所定の方向にシフトが生じ
るとする。シフト幅はともに1/2画素ピッチとする。

本実施例では１画面（１フレーム）を４つの画像（フ
ィールド）で構成する。そのため画信号Ｖを分配器７に
より４つの画像に分割し、それぞれの画像をフレームメ
モリ61〜64に書き込む。

この分割方法は、画信号ＶをV_ij（ｉ＝１〜2m,j＝１
〜2n）で表すとすると、まず奇数ラインで水平方向に１
画素おき偶数番目の画信号Ｖを間引いた画信号V1_ij（ｉ
＝1,3,…2n−1,j＝1,3,…2n−１）をフレームメモリ61
に書き込み、奇数番目の画信号Ｖを間引いた画信号V_ij
（ｉ＝1,3,…2n−1,j＝2,4,…2n）をフレームメモリ62
に書き込む。

つぎに偶数ラインで水平方向に１画素おき偶数番目の
画信号Ｖを間引いた画信号V_ij（ｉ＝2,4,…2n,j＝1,3,
…2n−１）をフレームメモリ63に書き込み、奇数番目の
画信号Ｖを間引いた画信号V1_ij（ｉ＝2,4,…2n,j＝2,4,
…2n）をフレームメモリ64に書き込む。そして第１のフ
ィールドでフレームメモリ61から画信号V1を表示用液晶
パネル３へ送り表示する。

このフィールドでは駆動電圧発生器９からの偏光方向
制御用液晶パネル11への印加電圧（V_H）と、偏光方向制
御用液晶パネル12への印加電圧（V_U）をともにONとし、
上記２つの偏光方向制御用液晶パネル11,12中を光を直
進させる。このフィールドで表示用液晶パネル３の開口
部がスクリーン10上での投影される位置を第５図（ａ）
に示す。１画素中での位置はマイクロレンズにより集光
された結果、第５図（ｅ）のＡで示す1/4角の領域とな
る。

つぎに、第２のフィールドでフレームメモリ62から画
信号V2を表示用液晶パネル３へ送り表示する。ここで表
示される画像は第１フィールドと同一ラインの偶数番目
の画素による画像であるため、第１フィールドで表示さ
れた画像の水平方向の画素間をうめる位置に表示すれば
よい。

すなわち、水平方向に1/2画素ピッチだけシフトすれ
ばよい。このため、印加電圧（V_H）をOFFとし水平板21
を通過する光の偏光方向をＹ方向とする。また、垂直方
向にはシフトさせないため、印加電圧（V_U）もOFFとし
て偏光方向を90゜回転させ再びＸ方向に戻して水晶板22
を通過させる。このフィールドで表示用液晶パネル３の
開口部がスクリーン10上での投影される位置を第５図
（ｂ）に示す。１画素中での位置は第５図（ｅ）のＢで
示す1/4角の領域となる。

つづいて第３のフィールドでフレームメモリ63から画
信号V3を表示用液晶パネル３へ送り表示する。ここで表
示される画像は偶数ラインの奇数番目の画素であるた
め、第１フィールドで表示された画像と水平方向には同
じ位置に表示し、垂直方向の画素間をうめる位置に表示
すればよい。

すなわち、垂直方向に1/2画素ピッチだけシフトすれ
ばよい。したがって、印加電圧（V_H）はONとして、水平
方向にはシフトさせず、印加電圧（V_U）をOFFとし水晶
板22を通過する光の偏光方向をＹ方向として垂直方向に
1/2画素ピッチ分シフトさせる。このフィールドで表示
用液晶パネル３の開口部がスクリーン10上での投影され
る位置を第５図（ｃ）に示す。１画素中での位置は第５
図（ｅ）のＣで示す1/4角の領域となる。

最後に第４のフィールドでフレームメモリ64から画信
号V4を表示用液晶パネル３へ送り表示する。ここで表示
される画像は偶数ラインの偶数番目の画数による画像で
ある。したがって、第１フィールドで表示した画像に対
し、水平方向、垂直方向ともに1/2画素ピッチだけシフ
トした位置に表示すればよい。

このため、印加電圧（V_H）をOFFとして水晶板21を通
過する光の偏光方向をＹ方向とし、水平方向に1/2画素
ピッチシフトさせる。また、印加電圧（V_U）はONとして
偏光方向がＹ方向の光をそのまま偏光方向を変えずに水
晶板22を通過させ、垂直方向にも1/2画素ピッチシフト
させる。このフィールドで表示用液晶パネル３の開口部
がスクリーン10上での投影される位置を第５図（ｄ）に
示す。１画素中での位置は第５図（ｅ）のＤで示す1/4
角の領域となる。

上記マイクロレンズアレイによりスクリーン上で開口
部が投影される領域を縮小させたこと、および上記光学
系の構成を用いることにより表示用液晶パネル３での同
一画素を、従来の方向で１画素分が投影される領域を４
等分し、４つのフィールドで４つの画素として投影する
ことが可能となる。

第１〜第４の４つのフィールドで表示された画像を合
成すれば第５図（ｆ）に示すように元の画像信号V_ijに
よる高精細な画像となる。ここでも通常のTV画像の１フ
レーム期間（1/30sec）程度の短時間内に全フィールド
画像を表示すれば人間の目の残像効果により１枚の高精
細な画像として見ることができる。

本実施例では表示用効果パネル３つのもつ画素数の４
倍の画素数での表示が可能であり、かつ水平方向、垂直
方向とも解像度を高めることができる。

実施例３本実施例の光学系の構成、および使用する表示用液晶
パネル等の光学部品は実施例１と同じとする。ただし、
本実施例では光路のシフト方向を斜め45゜下方とする。
本実施例では１画面（１フレーム）を２つの画像（フィ
ールド）に分割して表示する。

このため実施例１と同様に画信号を分配器７により２
つの画像に分解し、それぞれに画像をフレームメモリ61
および62に書き込みが、ここでは奇数ラインをメモリ61
に偶数ラインをメモリ62に書き込む。ただし、メモリ62
に書き込む画信号Ｖはディジタル化のためのサンプリン
グは1/2画素に相当する分だけ位相をずらして行う。

そして、実施例１と同様にして第１のフィールドでフ
レームメモリ61から画信号V1を表示用液晶パネル３へ送
り表示する。この第１のフィールドでは偏光方向制御用
液晶パネル１への印加電圧をONする。

つぎに第２のフィールドではフレームメモリ62から画
信号V2を表示用液晶パネル３へ送り表示する。この第２
のフィールドでは偏光方向制御用液晶パネル１への印加
電圧をOFFとする。この場合、光はこの偏光方向制御用
液晶パネル１中で、斜め下方向にシフトする。このシフ
ト幅は画素ピッチとする。

したがってスクリーン10上に投影表示される画像も第
１のフィールドで表示された画像に比べ水平方向に1/2
画素、かつ垂直方向にも1/2画素ずれた位置に表示され
る。

本実施例の第１および第２フィールドにおいて、表示
用液晶パネル３の開口部がスクリーン10上での投影され
る位置を第６図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す。第
６図（ｃ）には１画素分の開口部の位置関係を示す。Ａ
は第１フィールドで開口部が投影される位置、Ｂは第２
フィールドで開口部が投影される位置を示す。第２フィ
ールドで表示される奇数ラインの画信号はサンプリング
時に1/2画素分だけ位相がずらされているため、２つの
フィールドで合成される画像は入力された画信号による
高精細画像となる。この合成画像の開口部の投影位置を
第６図（ｄ）に示す。

本実施例でも表示用液晶パネル３のもつ画素数の２倍
の画素数での表示が可能であり、かつ水平方向、垂直方
向とも解像度を高めることができる。

実施例４本実施例の光学系の構成、および表示液晶パネルを除
く光学部品は実施例１と同じとする。本実施例では表示
用液晶パネルの開講率を実効的に低下させる手段とし
て、第２図のマイクロレンズ31の代りに水平方向にのみ
曲率をもつかまぼこ状のレンズが等間隔で並んだレンチ
キュラーレンズシートを用い、これを表示用液晶パネル
３の全面に張り付ける。ここで、レンズの間隔は表示用
液晶パネル３の画素間隔と等しくする。また、曲率半径
はスクリーン上での開講部の投影領域が１画素分の投影
領域において水平方向についてのみ1/2と縮小されるよ
うに決める。

本実施例において上記光学系により画像をシフトさせ
高精細な画像を表示する方法は実施例１と同じである。
ただし、実施例１では各フィールドで開講部が投影され
る位置が１画素分の1/4の領域となったのに対し、本実
施例ではかまぼこ状のレンズにより水平方向にのみ縮小
されるため、１画素を水平方向に二分した領域に投影さ
れる。したがって、本実施例でも画素ピッチの1/2ずつ
画像をシフトさせながら２つのフィールドを投影表示す
ることにより、水平方向に高精細化された画像を表示す
ることが可能である。

実施例５第７図は本発明の第５の実施例に用いられる表示用液
晶パネル３の断面図であり、第７図において、35は金属
配線であり、その他、第２図と同一部分については同一
番号を付してある。また、本実施例の光学系の構成、お
よび表示用液晶パネル３を除く光学部品は実施例１と同
じとする。

本実施例では表示用液晶パネル３の開口率を低下させ
るため以下の手段を用いた。すなわち、通常単純マトリ
クス方式による表示用液晶パネル３では各画素内の液晶
に画信号の画信号の大きさに応じた所定の電界を加える
ため、第７図に示すように一方のガラス基板32上に水平
方向の帯状の透明電極配線34を、これと対向するガラス
基板32上に垂直方向の帯状の透明金属配線35を形成す
る。しかし、本実施例では垂直方向の帯状の電極配線を
金属で形成して光を照射する。この金属配線35の幅は画
素ピッチの1/2とする。したがって、表示用液晶パネル
３の開口率は水平方向に1/2に低下する。

本実施例において上記光学系により画像をシフトさせ
高精細な画像を表示する方法は実施例４と同じ方法を用
いることができ、したがって本実施例でも画素ピッチの
1/2ずつ画像シフトさせながら２つのフィールドを投影
表示することにより、水平方向に高精細化された画像を
表示することが可能である。

本実施例では表示用液晶パネル３の開口率が1/2に低
下するため投影表示された画像の明るさが1/2に低下す
るが、表示用液晶パネル製作をマスクの配線幅を変更す
るだけで済み、通常の製造プロセスで製作することがで
きる。

以上本発明の各実施例について詳細したが、これら実
施例に留まることなく、本発明の精神を逸脱することな
しに、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、開口率を低下させる手段として上記実施例で述
べた手段の他、ガラス基板上に金属薄膜等により遮光層
を形成する方法や、所定の開口パタンを有する別途形成
した遮光マスクを表示用液晶パネル３に張り合わせる方
法等も用いることができる。

また、上記実施例５では垂直方向の帯状の電極配線を
画素ピッチの1/2の幅の金属配線としたが、水平方向も
同様の金属配線として、実施例２と同様に２組の偏光方
向制御用液晶パネルとし水晶板液晶パネルを用いて画信
号を水平、垂直両方向にシフトさせれば両方向に解像度
を２倍に高めることができる。

また、上記実施例では複屈折効果を有する材料として
水晶板を使用したが、サファイアなど複屈折効果を有す
る透明板であれば種類を問わず使用可能である。さらに
偏光方向制御用液晶パネルの２枚のガラス基板のうちス
クリーン側に配置されるガラス基板をこの複屈席効果を
有する透明板を置き換えれば、従来の投影表示装置の構
成に偏光方向制御用液晶パネルを追加するだけの簡単な
構成により本発明を実施することができる。

また、上記実施例では水平方向あるいは垂直方向への
各々の方向へはそれぞれ１組の偏光方向制御用液晶パネ
ルと水晶板により1/2画素ピッチの画像シフトにより２
倍の高解像度化を実現したが、開口率をさらに低下させ
各々の方向への画像シフトに２組の偏光方向制御用液晶
パネルと水晶板を用い１組のそれらによるシフト幅を1/
3画素ピッチとすれば、各々の方向に３倍の高解像度化
が実現できる。そしてさらに開口率を小さくし偏光方向
制御用液晶パネルと水晶板の組数を増してゆけば、各方
向の解像度を４倍,5倍などと高めてゆくことも可能であ
る。この場合、水平方向と垂直方向の解像度を同じ倍率
で高める必要がなく、例えば水平方向は４倍、垂直方向
は３倍にできることも明白である。

また、上記実施例では各フィールド毎の画像に１枚の
フレームメモリを用いたが、画信号を１枚のフレームメ
モリに入れ、読み出し時に例えば１番地おきに読み出す
などアドレス制御しながら各フィールドにおける必要な
番地の画信号を読み出す方法を用いても本発明を実施す
ることが可能である。

さらに、上記実施例では表示素子として液晶パネルを
使用したが、画素構成により、かつ開口率が100％未満
であり、投影表示装置に適用できる表示素子であれば種
類を問わず本発明の実施が可能である。

また、上記実施例では水晶板の通過による光路のシフ
ト幅が表示用液晶パネルの画素ピッチの1/2に等しくな
るよう水晶板の厚さを選んだ。これは、偏光方向制御用
液晶パネルと水晶板を表示用液晶パネルの近くに配置し
たためである。しかし、上述のようにこれらの部品は表
示用液晶パネルからスクリーンに至る光路の途中のどこ
に配置してもよく、また、途中にレンズ等の他の部品が
入っても差し使えない。この場合水晶板の厚みはスクリ
ーン上での表示画像のシフトが表示画像における画素ピ
ッチの1/2になるよう選べばよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明による投影表示装置では、
表示用液晶パネルの画素数を増やすことなく投影表示画
像の高精細化が可能である。特に、実効的に開口率を低
減させることで、スクリーン上で隣接画素となる異なる
フィールドで表示される表示素子における同一画素の投
影領域の重なり部が減少し、高精細化の効果が、さらに
顕著化する。また、本発明により新たに使用する部品が
液晶パネルおよび水晶板といった構造が簡単で、しかも
必要なその大きさは数cmと小さいため、装置のサイズは
従来の装置とほぼ同じとすることができる。また、これ
らの部品は安価であり、装置のコストも従来の装置とほ
とんど変わらない。さらに本発明では画像のシフトを電
気光学的に行い、画像シフトのための可動部を全く使用
しないため信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成配置図、第２図は
第１の実施例で用いる表示用液晶パネルの断面図、第３
図は本発明の第１の実施例において表示用液晶パネルの
開口部がスクリーン上で投影される位置を示す図、第４
図は本発明の第２の実施例の構成配置図、第５図は第２
の実施例において表示液晶パネルの開口部がスクリーン
上で投影される位置を示す図、第６図は本発明の第３の
実施例において表示用液晶パネルの開口部がスクリーン
上で投影される位置を示す図、第７図は本発明の第５の
実施例に用いられる表示用液晶パネルの断面図、第８図
は複屈折現象の説明図、第９図は従来の投影表示装置の
概略構成図である。 1,11,12……偏光方向制御用液晶パネル、2,21,22……水
晶板、３……表示用液晶パネル、４……投写レンズ系、
５……光源、61,62,63,64……フレームメモリ、７……
分配器、８……同期信号発生器、９……偏光方向制御用
液晶パネルの駆動電圧発生器、10……スクリーン、13…
…画信号線、31……マイクロレンズ、32……ガラス基
板、33……強誘電性液晶、34……透明電極配線、35……
金属配線、P_ij……表示パネル上の各画素の開口部が投
影される領域、Ｑ……無効領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 27/28 G02F 1/13

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示素子に表示された画像を投写光学系に
よりスクリーン上に拡大投影する投影表示装置におい
て、前記表示素子から前記スクリーンに至る光路の途中に透
過光の偏光方向を旋回できる光学素子を少なくとも１個
以上と複屈折効果を有する透明素子を少なくとも１個以
上を有してなる投影画像をシフトする手段と、前記表示素子の開口率を実効的に低減させ、表示素子の
各画素の投影領域が前記スクリーン上で離散的に投影さ
れる手段と、を備えたことを特徴とする投影表示装置。