JP3119883B2 - 液晶ビデオプロジェクター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マトリクス型液晶を
組合せ、映像を光学的に重畳して投影する液晶ビデオプ
ロジェクターおよびその駆動方法に関するものであり、
特に、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）などのア
クティブ素子を組み込んだアクティブマトリクス液晶パ
ネルを用いた液晶ビデオプロジェクターとその駆動方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は従来のカラー液晶ビデオプロジ
ェクタを示す図である。図において、１は白色の平行光
を発する光源、２は第１のダイクロイックミラー、３は
第２のダイクロイックミラー、４は第１の全反射ミラ
ー、５，６，７は各々赤，青，緑色の光を変調するマト
リクス型液晶パネル、８は第２の全反射ミラー、９は第
３のダイクロイックミラー、１０は第４のダイクロイッ
クミラー、１１は光学的に重畳された像を拡大投影する
投写レンズである。

【０００３】図２２は従来のカラー液晶ビデオプロジェ
クタの他の構成を示す図である。図において、１は白色
の平行光を発する光源、２は第１のダイクロイックミラ
ー、３は第２のダイクロイックミラー、４は第１の全反
射ミラー、５，６，７は各々赤，青，緑色の光を変調す
るマトリクス型液晶パネル、１６は第２の全反射ミラ
ー、１７は第３の全反射ミラー、１８はダイクロイック
プリズム、１１は光学的に重畳された像を拡大投写する
投写レンズである。

【０００４】次に図２１の動作について説明する。光源
１より発せられる白色光は第１のダイクロイックミラー
２により、白色光の内の赤色スペクトル光は反射し、青
色と緑色のスペクトル光は透過する。反射した赤色光は
第１のマトリクス液晶パネル５により映像信号の赤成分
で変調される。ここで、第１，第２，第３のマトリクス
液晶パネル５，６，７は例えば電界効果型薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）を使用したアクティブマトリクス液晶パ
ネルであり、各々映像信号成分のＲ（赤），Ｇ（緑），
青（Ｂ）で駆動されている。第１のダイクロイックミラ
ー２を透過した青色と緑色の光は第２のダイクロイック
ミラー３で青色光は反射し、緑色光は透過する。反射し
た青色光は第２のマトリクス液晶パネル６により青Ｂ映
像信号で変調される。透過した緑色光は全反射ミラー４
で直角に反射され、第３のマトリクス液晶パネル７によ
り緑Ｇ映像信号で変調される。第１のマトリクス液晶パ
ネル５の赤色光出力は第２の全反射ミラー８で直角に反
射される。この赤色光出力と第２のマトリクス液晶６の
青色光出力は第３のダイクロイックミラー９に導かれ
る。このミラー９は青色光を反射し、赤色光を透過させ
るもので、結果として赤と青色光の合成光出力を得るこ
とができる。この合成光出力と第３のマトリクス液晶パ
ネル７の緑色光出力は第４のダイクロイックミラー１０
に導かれ、赤，青色光は透過し、緑光は反射され赤，
青，緑色の合成光出力が得られる。この合成出力は投写
レンズ１１により拡大投影され、スクリーン（図中省
略）にカラー映像を映し出す。

【０００５】次に図２２の動作について説明する。光源
１より発せられる白色光は第１のダイクロイックミラー
２により、白色光の内の赤色スペクトル光は反射し、青
色と緑色のスペクトル光は透過する。反射した赤色光は
第２の全反射ミラー１６により反射し、第１のマトリク
ス液晶パネル５により映像信号の赤成分で変調される。
ここで、第１，第２，第３のマトリクス液晶パネル５，
６，７は例えば電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
を使用したアクティブマトリクス液晶パネルであり、各
々映像信号成分のＲ（赤），Ｇ（緑），青（Ｂ）で駆動
されている。第１のダイクロイックミラー２を透過した
青色と緑色の光は第２のダイクロイックミラー３で青色
光は反射し、緑色光は透過する。反射した青色光は第２
のマトリクス液晶パネル６により青Ｂ映像信号で変調さ
れる。透過した緑色光は第１の全反射ミラー４で直角に
反射され、さらに第３の全反射ミラー１７で反射され、
第３のマトリクス液晶パネル７により緑Ｇ映像信号で変
調される。前記第１，第２，第３の液晶パネル５，６，
７により変調を受けたＲ，Ｇ，Ｂの各光はダイクロイッ
クプリズム１８により合成され、この合成光出力は投写
レンズ１１により拡大投写される。

【０００６】前記液晶パネルで光学変調される理由を図
２６を用いて説明する。図２６は液晶パネル１画素の概
略構成図であり、液晶２５は各画素電極の付いたガラス
基板２４に挟まれ、さらに偏光板２３に挟まれている。
液晶２５には表示する画像に応じて各画素に電極を通じ
て電界が印加される。図の左側が電界がかかっていない
ときの、右側が電界がかかっているときの液晶の状態を
示している。図に示すように、現在、最もよく用いられ
ているＴＮ（ツイステッドネマティック）モードでは液
晶層で電界がオフのとき、偏光面を回転させ（同図では
９０°）、オンのときはこの能力が消失する性質を利用
している。すなわち、この液晶層を偏光板が挟むことに
より（同図では両側の偏光板の偏光方向を９０°とし、
かつ液晶層の両端において液晶分子の長軸方向を一致さ
せるように配置）、電界オフのときは入射光が透過し、
電界オンのときは透過光をカットすることになる。従っ
て各画素に印加する電界を画像により変化させれば、光
学的に変調できることとなる。

【０００７】 図２３はこの液晶層で光学変調する際の
書込み電圧と透過率の特性である。厳密にはＳ字特性で
あるものの、グローバルな特性面では大きく白側で飽和
する特性となっている。液晶パネルの通常のドライブ電
圧の仕様範囲は同図に示す２〜５Ｖ程度の範囲である。
この範囲ではドライブ電圧ｘと透過率ｙの間はおおむね
ｙ＝ａｘ^c （但し０＜ｃ＜１）の関係で近似することが
できる。図２４はＣＲＴの電圧／輝度特性である。ＣＲ
Ｔの場合はドライブ電圧Ｖ_D と輝度Ｌとの間にはおおむ
ねＬ＝ (Ｖ_D ) ^.2の関係が成り立ち、黒側で飽和する特
性となっている。一般のＴＶ受像機はＣＲＴが多いた
め、このＣＲＴの特性を補償すべく放送局側では図２５
に示すように原信号Ｖ_originに対し送像信号ＶはＶ＝
(Ｖ_origin) ^/2.2となるような、原信号に対して黒側を
伸ばして白側を圧縮する補正をあらかじめ施して送出し
ている。このような補正特性のため、液晶ビデオプロジ
ェクターでは入力信号も白側が圧縮され液晶パネル部で
も白側が圧縮するため、投写像は著しい白つぶれの画像
となる。また回路側でこの特性を補正しようとしても正
確に補正するには限界があり、やはりこの白つぶれある
いは階調再現性の不良の傾向は否めない。

【０００８】以下に、図２１，２２の従来例の液晶ビデ
オプロジェクタに共通の問題点を説明する。図２６で説
明したように、液晶パネルでは偏光面が液晶の分子軸方
向に沿って回転する（旋光する）わけであるが、その伝
搬は液晶分子の誘電率異方性に基づいている。すなわ
ち、液晶分子の長軸方向と短軸方向で誘電率の値が異な
るため、旋光するわけである。しかしながら、この分子
軸と偏光面が一致しない場合、一般に複屈折を生じ素直
な旋光特性が得られない。従ってパネルに対して斜め方
向から入射する光に対しては、その方向に対する液晶分
子の傾き角が変化するため、垂直方向から入った光と比
べ若干異なった特性を示す。実際の光学系では厳密には
平行光とはならないため、液晶パネルの中央に対し左右
上下で若干光の方向性や強度等の差があるため、上記の
影響によるむらが生じる。

【０００９】例えば図２２の従来例ではＲ，Ｇ，Ｂの各
パネルからの像がお互いにミラー反転の関係となる場合
がある（ミラーでの反転回数がＲ，Ｇ，Ｂで異なるた
め）が、この場合ミラー反転軸に対して図２７のような
非対称分布となる。このような非対称分布がＲ，Ｇ，Ｂ
間でその特性が面対称の形で存在すると色むらの問題が
生じる。なお、この図２７の値は一例にすぎない。実際
には使用する光源がどの程度平行光線であるかによって
分布はかなり異なるものになるし、パネルのサイズ，パ
ネルと光源との距離等によっても大幅に変化する。市販
の液晶ビデオプロジェクターではパネルサイズは対角３
インチ（縦横比３：４），パネルと光源との距離は３０
cm程度である。

【００１０】上記のような問題を避けるため、偶数回反
射と奇数回反射を受ける色光を変調する液晶パネルの液
晶配向分布を互いに面対称の関係となるように設定し、
出射光強度分布自身を互いに面対称となるように設計さ
れる。ＴＮ液晶の場合、右まわり９０°ツイストに対し
て、左まわり９０°ツイストとなるように配向制御する
ことによって、互いに図２８に示すように、面対称な配
向分布となる。しかしながら、上記のような手段で色む
らを解消しても、やはり図２７のような特性に帰因する
輝度むらは存在する。

【００１１】図３２はＴＦＴアクティブマトリクス液晶
パネルを駆動するための従来の周辺回路を示すブロック
図である。この図３２において、信号処理部３２は信号
源３１よりビデオ信号Ｓ−ＶＩＤＥＯ，水平同期信号Ｈ
Ｄ，垂直同期信号ＶＤを受け取り、ソースラインドライ
バ３３にソース側データ信号ＳＤ，ソース側クロック信
号ＳＣ，ビデオ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯ，ドライブ制御信号
ＯＥを生成して供給し、ゲートラインドライバ３４にゲ
ート側データ信号ＧＤ，ゲート側クロック信号ＧＣを生
成して供給し、ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル
３５にコモン信号ＶCOM を生成して供給している。ま
た、ソースラインドライバ３３はＴＦＴアクティブマト
リクス液晶パネル３５のソースラインに、ゲートライン
ドライバ３４はＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル
３５のゲートラインにそれぞれ接続されている。

【００１２】 図３３はソースラインドライバ３３、ゲ
ートラインドライバ３４，ＴＦＴアクティブマトリクス
液晶パネル３５の部分の詳細図である。図面の簡略化の
ためＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル３５の画素
構成は３行４列を仮定している。図３３において、ＴＦ
Ｔアクティブマトリクス液晶パネル３５はスイッチング
用ＴＦＴであるＴＦＴ４６，蓄積キャパシタ４７，画素
電極４８，液晶４９，コモン電極５０より構成されてい
る。各画素の液晶４９は画素電極４８，コモン電極５０
により挟まれており、各画素電極４８は各画素の蓄積キ
ャパシタ４７およびＴＦＴ４６のドレインにそれぞれ接
続されている。各画素のＴＦＴ４６のゲートは各行にお
いて共通に接続され、３行のゲートラインを構成し、各
ゲートラインはゲートラインドライバ３４の３ビットシ
リアルイン／パラレルアウト（以下Ｓ／Ｐという）シフ
トレジスタの３ビットのパラレルアウト端子にそれぞれ
接続されている。一方、各画素のＴＦＴ４６のソースは
各列において共通に接続され、４列のソースラインを構
成し、各ソースラインはソースラインドライバ３３内の
４ビットサンプル／ホールド（以下Ｓ／Ｈという）回路
の４ビットの各出力端子にそれぞれ接続されている。さ
らに、この４ビットＳ／Ｈ回路のサンプルタイミングを
指定する４ビットのサンプルパルス入力端子にはソース
ラインドライバ３３内の４ビットＳ／Ｐシフトレジスタ
の４ビットのパラレルアウト端子にそれぞれ接続されて
おり、これらＳ／Ｐシフトレジスタ及びＳ／Ｈ回路によ
りソースラインドライバ３３が構成されている。また、
各画素のコモン電極は全ての画素にわたり共通に接続さ
れ、コモン信号入力端子５７として引き出されており、
この端子には信号処理部３２からのコモン信号ＶCOM が
供給されている。

【００１３】ここで、ソースラインドライバ３３内のＳ
／Ｐシフトレジスタのシリアルデータ入力端子は端子５
１に引き出されて、同じくＳ／Ｐレジスタのシフト用ク
ロック入力端子は端子５２に引き出され、同じくＳ／Ｈ
回路の信号入力端子は端子５３に引き出され、同じくＳ
／Ｈ回路の出力のオン／オフを制御するアウトプットイ
ネーブル入力端子は端子５４に引き出されており、信号
処理部３２からのソース側データ信号ＳＤが端子５１に
供給され、ソース側クロック信号ＳＣが端子５２に供給
され、ビデオ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯが端子５３に供給さ
れ、ドライブ制御信号ＯＥが端子５４に供給されてい
る。また、ゲートラインドライバ３４のＳ／Ｐシフトレ
ジスタのシリアルデータ入力端子は端子５５に、シフト
用クロック入力端子は端子５６にそれぞれ引き出されて
おり、信号処理部３２からのゲート側データ信号ＧＤが
端子５５に供給され、ゲート側のクロック信号ＧＣが端
子５６に供給されている。

【００１４】次にこの従来の駆動回路で駆動される液晶
ビデオプロジェクタの光学系の構成は図２１に示す従来
のカラー液晶ビデオプロジェクタと同様であるので、そ
の説明は省略する。図２１ではカラーを表現するため、
若干複雑な構成となっているが、液晶パネルを用いたプ
ロジェクタの基本原理は究極的には図２９のように要約
される。図において、６１は光源、６２は液晶パネル、
６３は投写レンズである。また、液晶プロジェクタで用
いる液晶パネルの概略構成は図２６に示す通りである。
また、図３０は高輝度化を目指した液晶プロジェクタの
構成例である。図において、６１は平行光を発する光
源、６４は光源６１からの光をＳ偏光とＰ偏光に分ける
偏光ビームスプリッタ、６５，６６は全反射ミラーで、
６７，６８は液晶パネルであり、６７は第１の光学変調
系、６８は第２の光学変調系に相当する。６９は前記第
１の変調系６７及び第２の変調系６８からの出射光を合
成する偏光ビームスプリッタ、６３は拡大投影する投写
レンズである。ここで、偏光ビームスプリッタ６４，６
９を用いて光源からの光を一度、ＳおよびＰの各偏光波
に分離しその後合成しているのは、液晶パネル部には元
々偏光板が入っているため、上記のように分離しなけれ
ば光の利用率がこの偏光板の所で５０％に落ちるからで
あり、また、偏光板の耐熱性の問題で輝度を容易に上げ
られないからである。

【００１５】次に動作について説明する。まず図３２を
用いて液晶パネルの周辺の動作について説明する。信号
源３１からのビデオ信号Ｓ−ＶＩＤＥＯ，垂直同期信号
ＶＤ，水平同期信号ＨＤがそれぞれ図３４(a) 〜図３４
(c)のような波形及びタイムチャートのとき、ノンイン
タレース走査でＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル
３５に縦縞のグレイスケールを表示する過程を説明す
る。なお、通常のノンインタレース走査のＣＲＴディス
プレイの場合も図３４(a) のビデオ信号Ｓ−ＶＩＤＥ
Ｏ，図３４(b) の垂直同期信号ＶＤ，図３４(c) の水平
同期信号ＨＤが入力されれば縦縞のグレイスケールを表
示することになる。まず、信号処理部３２では、信号源
３１より受けとった図３４(a) 〜図３４(c) のようなビ
デオ信号Ｓ−ＶＩＤＥＯ，垂直同期信号ＶＤ，水平同期
信号ＨＤから図３４(c) のゲート側クロック信号ＧＣ，
図３４(d) のゲート側データ信号ＧＤ，図３４(i) のビ
デオ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯおよび図３５(a) のビデオ信号
Ｐ−ＶＩＤＥＯ、コモン信号ＶCOM 、図３５(b) のソー
ス側データ信号ＳＤ，ドライブ制御信号ＯＥ，図３５
(c) のようなソース側クロック信号ＳＣの各信号を生成
する。

【００１６】ここで、図３４(i) のビデオ信号Ｐ−ＶＩ
ＤＥＯは図３４(h) のような信号処理部２内で発生され
る１フレーム周期で変化する制御信号により極性反転さ
れており、その電圧レベルは図３５(a) に示すようにＶ
_c という電圧レベルを中心として反転された関係となっ
ている。さらに、グレイスケールの各１段の振幅差はＶ
_a であるとする。また、ソース側データ信号ＳＤとドラ
イブ制御信号ＯＥは図３５(b) に示すように同じ波形と
なっている。次に信号処理部３２で発生されたこれらの
信号において、ゲート側データ信号ＧＤはゲートライン
ドライバ３４のＳ／Ｐシフトレジスタのデータ入力端子
５５に、ゲート側クロック信号ＧＣは同じくＳ／Ｐシフ
トレジスタのシフトクロック入力端子５６にそれぞれ加
えられる。

【００１７】この結果、ゲートラインドライバ３４の３
ビットＳ／Ｐシフトレジスタは入力データをシフトクロ
ックの立上りで逐次データをシフトし、第１〜第３ビッ
トのそれぞれのパラレルアウト出力端子には図３４(e)
〜図３４(g) に示すような信号が得られ、これらの信号
はそれぞれＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル３５
の第１〜第３行のそれぞれのゲートラインに加えられ
る。一方、信号処理部３２で発生されたソース側データ
信号ＳＤ，ソース側クロック信号ＳＣはそれぞれソース
ラインドライバ３３内のＳ／Ｐシフトレジスタのデータ
入力端子５１およびシフトクロック入力端子５２にそれ
ぞれ加えられる。この結果、ソースラインドライバ３３
内の４ビットＳ／Ｐシフトレジスタは入力データをシフ
トクロックの立上がりで逐次データをシフトし、第１〜
第４ビットのそれぞれのパラレルアウト出力端子には図
３５(d) 〜図３５(g) に示すような信号が得られ、これ
らの信号はそれぞれソースラインドライバ３３内の４ビ
ットＳ／Ｈ回路の第１〜第４ビットのそれぞれのサンプ
ルパルスとして加えられる。

【００１８】さらに、このＳ／Ｈ回路ではこの信号入力
端子５３には、図３５(a) のようなビデオ信号Ｐ−ＶＩ
ＤＥＯが加えられており、このビデオ信号を前記サンプ
ルパルスによりサンプリングし、ホールドするためビデ
オ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯが正極性時、第１ビットではＶ_c
＋Ｖ_a ，第２ビットではＶ_c ＋２Ｖ_a ，第３ビットでは
Ｖ_c ＋３Ｖ_a ，第４ビットではＶ_c ＋４Ｖ_a のそれぞれ
の電位が保持される。また、ビデオ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯ
が負極性時は第１ビットではＶ_c −Ｖ_a ，第２ビットで
はＶ_c −２Ｖ_a ，第３ビットではＶ_c −３Ｖ_a ，第４ビ
ットではＶ_c −４Ｖ_a のそれぞれの電位が保持され、Ｓ
／Ｈ回路のアウトプットイネーブル入力端子５４に入力
されている、図３５(b) に示すドライブ制御信号ＯＥに
より、この信号がハイレベル、すなわち水平ブランキン
グ期間時に前記１Ｈ分（４ビット分）のデータがホール
ドされたそれぞれの電位をＴＦＴアクティブマトリクス
液晶パネル３５の第１〜第４列のそれぞれのソースライ
ンにドライブする。また、信号処理部３２で発生される
コモン信号ＶCOM は図３５(a) に示す電位がＶ_c の直流
電圧であり、このコモン信号ＶCOM はＴＦＴアクティブ
マトリクス液晶パネル３５のコモン信号入力端子５７に
加えられる。

【００１９】以上の過程によりＴＦＴアクティブマトリ
クス液晶パネル３５内ではその各ゲートラインには図３
４(e) 〜図３４(g) のような信号が加えられているた
め、これらの信号がハイレベルのときそのゲートライン
に接続されているＴＦＴ４６は全てオンとなる。またオ
ンとなるゲートラインが１Ｈ周期で順次、次のゲートラ
インへ移行していることになる。一方、ソースラインに
は１Ｈ分のビデオ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯがそれぞれの画素
に相当した各ソースラインにビデオ信号Ｐ−ＶＩＤＥＯ
に応じた電位が供給されているため、ＴＦＴ４６の中で
オンとなっているＴＦＴのドレインに接続されている蓄
積キャパシタ４７は上記各ソースラインの電位レベルに
応じた電圧レベルまで充電され、次にこのゲートライン
がオンとなるまで前記各電圧レベルを１フレーム間、蓄
積キャパシタ４７により保持する。この結果、ＴＦＴア
クティブマトリクス液晶パネル３５の各画素の液晶４９
にはこれを挟んでいる画素電極４８，コモン電極５０を
通じて次の表１，表２に示したような電圧が加えられる
ことになる。

【００２０】

【表１】

【表２】

【００２１】さらに液晶４９はその両端に加えられてい
る電位差に応じて透過光あるいは反射光を制御し、また
液晶４９はその極性にかかわらずその両端に加えられて
いる電位差の絶対値が等しければ透過，反射光量に関し
ては同じ特性を示すため、ＴＦＴアクティブマトリクス
液晶パネル３５には縦縞のグレイスケールが表示される
ことになる。

【００２２】ここで、上記のように１フレーム周期で液
晶４９に加える信号の極性を反転している理由は、液晶
に同極性の信号を加え続けると、液晶が電気分解を起こ
し、転移温度の変化やしきい値特性の変化を招き、表示
特性に悪影響を与えるためである。また、この現象は不
可逆的であるため、一度液晶が電気分解を起こすと半永
久的に元の特性を示すような状態に戻らないため、上記
のような駆動をすることが液晶の寿命を延ばす効果とな
って現れている。図３２，図３３により駆動される液晶
ビデオプロジェクタの光学系は図２１に示す通りであ
り、その動作については先述した通りであるので、説明
を省略する。また、液晶パネルを用いたプロジェクタの
基本原理は、図２９に要約された通りであるので、その
説明を省略する。また、前記液晶パネルで光学変調され
る理由は図２６に示した通りであるので、その説明を省
略する。

【００２３】 上記の例ではいずれも液晶パネルの偏光
板の所で光の利用率が５０％に半減するため、輝度が高
くならないという問題がある。この問題を解決したのが
先述の図３０である。また、液晶パネル構造は図２６の
ものを仮定しているため、出射側の偏光板は入射側に対
し、直交している。従って液晶パネル６７の出射光はＰ
偏光波に、液晶パネル６８の出射光はＳ偏光波となる。
なお、液晶パネルでの偏光板はその偏光方向がパラレル
におかれる場合もあり、この場合液晶パネル通過前後で
その偏光方向は変わらない。液晶パネル６７による第１
光学変調系からのＰ偏光波と、液晶パネル６８による第
２光学変調系からのＳ偏光波は偏光ビームスプリッタ６
９により、Ｓ偏光は透過、Ｐ偏光は反射され、図に示す
ように第１、第２光学変調系からの光が合成され投写レ
ンズ６３により、拡大投影されることになる。以上のよ
うな構成では図２１のタイプと比べ、従来偏光板の所で
捨てていた残りの５０％の光も利用できるため、大幅な
輝度アップとなる。

【００２４】 また、上記図３０の従来例では基本原理
を説明するため、従来例の図２９に対応させて説明した
が、従来例の図２１に対応させて上記高輝度化の原理を
説明したのが図３０である。図において、光源６１，偏
光ビームスプリッタ６４，６９、全反射ミラー６５，６
６、投写レンズ６３の部分は図３１の構成と同一であ
る。また、７１，７２，７８，７９のダイクロイックミ
ラー、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各液晶パネル７４，７５，７６、
全反射ミラー７７，７３よりなる第１の光学変調系は図
２１のそれと同様であり、この部分は図３０では液晶パ
ネル６７よりなる第１光学変調系で代表される。また、
８０，８１，８７，８８のダイクロイックミラー、８
６，８２の全反射ミラー、８３，８４，８５のＲ，Ｇ，
Ｂ用の各液晶パネルよりなる第２の光学変調系は図３０
では液晶パネル６８よりなる第２光学変調系で代表さ
れ、動作，機能的には前記第１光学変調系と同一であ
る。従って図３１の構成に適用しても同様の高輝度化の
効果を奏する。

【００２５】 次に、以上のような液晶パネルと光学系
よりなる液晶プロジェクタの問題点について説明する。
前述の図３４，図３５を用いて液晶パネルがドライブさ
れる過程を説明したが、ソースドライバにてソースライ
ンがドライブされ、ＴＦＴの各画素に書きこまれる過程
が厳密には若干異なるため、まずこれについて説明す
る。ソースドライバの出力は上記説明では、ドライブ制
御信号により、あるラインの有効映像期間と次のライン
の有効映像期間の隙間、すなわち水平帰線期間のみ（約
５μｓｅｃ）ドライブされて、残りの期間はフローティ
ング状態となっている。しかしながら、アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）をチャンネル材料に用いているＴＦ
Ｔでは駆動能力が低いため、この期間だけでは各画素の
充放電を完了しない。そこで、実際には図３４(e),(f),
(g) に示したように、ゲートを１水平期間（１Ｈ、約6
3.5μsec ）オンさせ、その期間で書き込むようにして
いる。従って、帰線期間以外の残りの１Ｈ期間はソース
バスラインの浮遊容量に蓄積された電荷でドライブされ
ていることになる。なお、上記のように浮遊容量による
電荷ではばらつきの影響を受けやすいため、ソースライ
ンドライバ内に２ライン分のＳ／Ｈ回路を設け、１ライ
ンがサンプリングしている期間、残りの１ライン分のＳ
／Ｈ回路で１Ｈ期間フルに低インピーダンスでドライブ
できるように構成したものもある。

【００２６】次に問題点であるが、現在のＴＶ放送では
１Ｈ期間は約63.5μ[sec] である。また，現状のＴＦＴ
では先程述べたようにａ−Ｓｉがチャンネル材料として
一般に使われているため、この期間で書き込むのがぎり
ぎりの能力になっいる。従ってＥＤＴＶやＩＤＴＶのよ
うに１Ｈ期間が３０μ[sec] 、ＨＤＴＶではその期間が
さらに短くなるため、この期間で書き込むには困難な状
況にある。この結果、画素に充分な充放電が行えないた
め、コントラストが低下するなどの画質上の致命的な問
題が生じる。さらにこの問題をＴＦＴ側で解決するに
は、駆動能力を上げる必要からゲート電極の面積を広げ
る必要があり、この領域は光が透過しないため図３６に
示すように開口率（全体の面積に対する光が変調を受け
る領域すなわち開口部との面積割合）が低下し、光学的
な空間ローパス（ＬＰ）効果が働かず、ドット構造が目
立つなどの問題が生じる。図３６において、点線枠が１
画素の領域実線枠が１画素の開口部の領域を示してい
る。上記の傾向は高解像変化に伴ってもさらに顕著な問
題となってくる。

【００２７】また、図３７は従来のさらに他の液晶ビデ
オプロジェクターシステムの構成図である。この図３７
において、液晶ビデオプロジェクター９１は光源用のラ
ンプ９２，紫外線や赤外線を除去するためのフィルタ９
３，ダイクロイックミラー（以下ＤＭ１, ＤＭ２と称
す) ９４，９５、ミラー（以下Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と称
す）９６，９７，９８、青色用ＴＦＴ液晶パネル９９，
緑色用ＴＦＴ液晶パネル１００，赤色用ＴＦＴ液晶パネ
ル１０１、ダイクロイックプリズム１０２、投写レンズ
１０３で構成されており、映像再現のときのスクリーン
１０４が加わって液晶ビデオプロジェクターシステムと
なる。この液晶ビデオプロジェクター９１の内部で使用
されるＴＦＴ液晶パネル９９の周辺の概略構成は図３２
に示す通りである。また、図３３は図３２のＴＦＴ液晶
パネル３５，ソースラインドライバ３３，ゲートライン
ドライバ３４の部分の詳細図であり、この図３２，図３
３は先述した通りのものであるのでその説明は省略す
る。なお、図３２と図３３では青色用ＴＦＴ液晶パネル
９９を例にとって説明したが、緑色用ＴＦＴ液晶パネル
１００と赤色用ＴＦＴ液晶パネル１０１についても構成
は同様である。また、ビデオ信号Ｓ−ＶＩＤＥＯに関し
ては、実際は赤，緑，青のそれぞれ原色信号Ｓ−ＶＩＤ
ＥＯ．Ｒ，Ｓ−ＶＩＤＥＯ．Ｇ，Ｓ−ＶＩＤＥＯ．Ｂの
異なる信号内容であり、交流駆動時のビデオ信号Ｐ−Ｖ
ＩＤＥＯもそれぞれ原色ごとにＰ−ＶＩＤＥＯ．Ｒ，Ｐ
−ＶＩＤＥＯ．Ｇ，Ｐ−ＶＩＤＥＯ．Ｂの異なる信号内
容になっている。

【００２８】次に動作について説明する。図３７におい
て、ランプ９２より入射した白色光はまずフィルタ９３
で紫外線，赤外線が除去され、ＤＭ１(94)で青色スペク
トル光のみが反射し、残りのスペクトル光は透過する。
反射した青色光はＭ１(96)で全反射し、青色用ＴＦＴ液
晶パネル９９を通過する。一方、残りのスペクトル光は
ＤＭ２(95)で緑色スペクトル光のみが反射し、残りの赤
色スペクトル光は透過する。反射した緑色光は緑色用Ｔ
ＦＴ液晶パネル１００を通過する。ＤＭ２(95)を透過し
た赤色スペクトル光はＭ２(97)で全反射し、続くＭ３(9
8)で再び全反射して赤色用ＴＦＴ液晶パネル１０１を通
過する。青色光、緑色光、赤色光はそれぞれのＴＦＴア
クティブマトリクス液晶パネル９９，１００，１０１を
通過するときにそれぞれの原色ビデオ信号に応じて光量
がコントロールされ、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の画像が作られ
る。この３色の画像はダイクロイックプリズム１０２で
１つの画像に合成され、投写レンズ１０３を通してスク
リーン１０４上に拡大投影される。次いでＴＦＴアクテ
ィブマトリクス液晶パネル３５の周辺の動作であるが、
これは既に説明した、信号源からのビデオ信号Ｓ−ＶＩ
ＤＥＯ，垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤがそれぞ
れ図３４(a) 〜図３４(c) のような波形およびタイムチ
ャートのとき、ノンインタレース走査でスクリーン１０
４に縦縞のグレイスケールを表示する場合の過程の説明
と同様であるので、その説明を省略する。ここで、１フ
レーム周期で液晶３５に加える信号の極性を反転してい
るが、その理由は、液晶に同極性の信号を加え続ける
と、液晶が電気分解を起こし、転移温度の変化やしきい
値特性の変化を招き、表示特性に悪影響を与えるためで
ある。また、この現象は不可逆的であるため、一度液晶
が電気分解を起こすと半永久的に元の特性を示す状態に
戻らなくなるため、上記のような駆動をすることが液晶
の寿命を延ばす効果となって現れている。

【００２９】最後に上記のような極性を反転する交流駆
動方式について説明する。なお、以下では説明の都合上
アクティブマトリクス液晶パネル３５の画素構成は６行
８列を仮定し、信号源３１からは図３８に示すようなビ
デオ信号Ｓ’−ＶＩＤＥＯが供給されるものとする。信
号処理部３２ではこの信号を極性反転し、ソースライン
ドライバ３３には図３９のようなビデオ信号Ｐ−ＶＩＤ
ＥＯを供給することとなる。このとき、アクティブマト
リクス液晶パネル３５には基本動作原理としては、画面
左半分が灰色，右半分が白の画像を表示することにな
る。また、このビデオ信号Ｓ’−ＶＩＤＥＯは図３８に
示すように、第ｉフレームと第ｉ＋１フレームで同じ信
号であるため、画像の時間的特徴としては静止画とな
る。

【００３０】上記の様子を液晶３５に加えられる信号の
極性に着目して横軸に時間、縦軸にラインアドレスをと
った２次元図を図４０に示す。図４０において、例えば
第１ラインに着目すると、１フレーム周期でその極性が
反転していることがわかる（第２〜６ラインについても
同様）。また、液晶パネルに表示される２次元画像とそ
の極性に着目して時間的推移をながめてみると、ある瞬
間（第ｉフレームの第６走査時）には全画面が正極性画
面となり、またある瞬間（第ｉ＋１フレームの第６走査
時）には全画面が負極性画面となり、さらにその他の時
間では画面の上から順次、正極性から負極性、あるいは
負極性から正極性の画面へと推移することとなる。この
ことはすなわち、正極性画面と負極性画面が２次元の表
示画面上で各領域が集中しており、この集中領域が時間
的にはフレーム周期で推移するという特徴を有している
ことになる。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ各原色に関して交流駆動
時のビデオ信号の極性は３色とも同相である。また、図
３１に示す２つの光学変調系を持つものの場合、第１光
学変調系と第２光学変調系のビデオ信号の極性は同相で
ある。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶ビデオプロ
ジェクタは以上のように構成されているので、前述の白
つぶれや階調再現性不良の問題の他、Ｒ，Ｇ，Ｂ各変調
光が並列投写（加算）されることになるため、各パネル
のオン欠陥（光が透過するモードの欠陥）が黒表示時１
点のみ光り、画素欠陥が目立つなどの問題点があった。
逆にこの画素欠陥の問題をパネル側でとり除くとする
と、歩留まりが低下しパネル単価が上昇すると言う問題
があった。

【００３２】また、スクリーン上に輝度むらが生じた
り、ライン数の増加，高解像度化に伴い、コントラスト
の低下や開口率の低下が生じるなどの問題点があった。

【００３３】また、従来のアクティブマトリクス液晶デ
ィプレイの交流駆動方法は以上の通りなので、パネル内
（特にＴＦＴ）の特性上の問題でビデオ信号の極性によ
り液晶の両端に加わる電圧が異なり、結果として極性に
より異なった透過光特性を有している場合、この相違は
２次元画面上で集中して、時間的にフレーム周期で輝度
の変化として現れるため、視覚的見地から（大画面）フ
リッカーを感じるなどの問題点があった。

【００３４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、階調再現性がよく点欠陥が目立
たず、輝度むらが生じず、ライン数や画素数が増大して
も良好なコントラストおよび開口率を得られるビデオプ
ロジェクタを得ることを目的とする。

【００３５】また、この発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、パネルがビデオ信号の
極性により異なった透過光特性を有している場合でも、
視覚的に（大画面）フリッカーを軽減できる液晶ビデオ
プロジェクタの駆動方法を得ることを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る液晶ビデ
オプロジェクタは、２系統の光学変調系によりスクリー
ン上に合成投写し、上記２系統の光学変調系の開口部の
上下方向にずらせて投写し、上記２系統の光学変調系を
変調する際、１ラインごとに交互にかつ各光学変調系で
は１ラインおきに入力信号に応じて変調し、さらに各光
学変調系の液晶パネルのゲート選択パルスは２ライン期
間オンさせ、かつ双方の光学変調性の液晶パネルのゲー
ト選択パルスの位相は１ライン期間ずらせるようにした
たものである。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【作用】この発明の２組の光学変調系による投写像を上
下ずらせて合成して投写する手段は、開口率の向上に寄
与し、かつ２組の光学変調系でそれぞれ１ラインおきに
交互に担当させることにより、ゲート選択期間を２ライ
ン期間延ばすことが可能となり、書込み時間が増大しコ
ントラストの低減を防ぐ。

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は本発明の実施例による液晶ビデオプロジェク
タの構成を示す図である。図１において、Ｒ，Ｂ，Ｇ用
の各液晶パネル５，６，７の後にＲ，Ｂ，Ｇの各信号で
変調した各液晶パネル２０，２１，２２が挿入されてい
る点を除けば、従来例の図２１と同様である。図２は従
来例の図２２に対応した本発明の実施例による液晶ビデ
オプロジェクタの構成例である。図２において、上記と
同様、Ｒ，Ｂ，Ｇ用の各液晶パネル５，６，７と併せて
２０，２１，２２の各Ｒ，Ｂ，Ｇ用パネルが挿入されて
いる点を除けば従来例と同様である。

【００４７】次に動作について説明する。まず図１につ
いて説明する。但しＲ，Ｂ，Ｇ用の各液晶パネル５，
６，７の出射側の点で光源１からの光がＲ，Ｂ，Ｇの各
液晶パネルでその各原色光が変調を受けるまでは従来例
の図２１と同様である。さらに上記Ｒ，Ｂ，Ｇの各液晶
パネル５，６，７からの出射光はそれぞれＲ，Ｂ，Ｇ信
号で変調を受けた各液晶パネル２０，２１，２２により
再度変調され、その後従来例と同様の過程で合成され、
投写レンズ１１により拡大投写されることになる。次に
図２について説明する。但しＲ，Ｂ，Ｇ用の各液晶パネ
ル５，６，７の出射側の点で光源１からの光がＲ，Ｂ，
Ｇの各液晶パネルでその各原色光が変調を受けるまでは
従来例の図２２と同様である。さらに上記Ｒ，Ｂ，Ｇの
各液晶パネル５，６，７からの出射光はそれぞれＲ，
Ｂ，Ｇ信号で変調を受けた各液晶パネル２０，２１，２
２により再度変調され、その後従来例と同様の過程で合
成され、投写レンズ１１により拡大投写されることにな
る。

【００４８】 上記２つの実施例において、いずれも
Ｒ，Ｂ，Ｇ信号で変調を受けた各液晶パネルで各色光は
２重に光学的変調を受ける結果となる。従って、図２３
に示したようなドライブ電圧（Ｖ）に対する従来の透過
率特性ｆ(V) は、本実施例では光が２つのパネルを直列
的に通過するため、概略的にはその２乗すなわち｛ｆ
(V)｝ ² の特性となる。即ち、液晶パネルのドライブ電
圧ｘと透過率ｙとの間には概ねｙ＝ａｘ^c ( 但し、０＜
ｃ＜１）の関係が成立するので、パネルを２枚重ねる
と、実質的には (ｘ^c ) ² ＝ｘ^2cの特性になり、ｘの指数
が１より大きくなると、下に凸の関数となり、ＣＲＴの
特性に近づくこととなる。なお、ｘの指数が１より小さ
くても下に凸の領域が増加し、改善効果が得られること
となる。ゆえに図２４に示したようなＣＲＴ特性により
近くなるため、簡易的な信号補正でも階調再現性が大幅
に向上する。また、光が２枚のパネルを直列的に透過す
ることにより、例えば一方のパネルに白欠陥があって
も、他方のパネルの同一アドレスに白欠陥が発生する確
率は極めて低いため、どちらか一方のパネルで変調され
ることになり、スクリーン上で視覚的に目立つ白欠陥を
減らす効果もある。なお、上記実施例ではいずれもＲ，
Ｇ，Ｂの各変調光を再度Ｒ，Ｇ，Ｂで変調したパネルを
通したが、図３および図４に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの各
光学変調系からの光を合成した後、再度Ｙ信号で変調し
た液晶パネルに通すことによっても本発明と類似の効果
が得られる。

【００４９】図３，図４は階調再現性を重視した本発明
の他の実施例による液晶ビデオプロジェクタの構成を示
す図である。図３において、ダイクロイックミラー１０
と投写レンズ１１の間に輝度（Ｙ）信号で変調されたＹ
用液晶パネル１９が挿入されている点を除けば従来例と
同様である。図４は図２に対応した本発明の他の実施例
による液晶ビデオプロジェクタの構成例である。図４に
おいて、ダイクロイックプリズム１８と投写レンズ１１
の間にＹ用液晶パネル１９が挿入されている点を除けば
従来例と同様である。図３が図２１に、図４が図２２に
それぞれ対応した図である。いずれも１９がそれぞれＹ
信号で変調した液晶パネルである。その他の構成，動作
についてはこれまでの説明と同じである。まず、図３に
ついて説明する。但しダイクロイックミラー１０の出射
側の点で光源１からの光がＲ，Ｇ，Ｂの各液晶パネルで
その各原色光が変調を受け、合成されるまでは従来例と
同様である。上記ダイクロイックミラー１０の出射光は
Ｙ信号で変調された液晶パネル１９を通過し、投写レン
ズ１１により拡大投写されることになる。次に図４につ
いて説明する。但しダイクロイックプリズム１８の出射
側の点で光源１からの光がＲ，Ｇ，Ｂの各液晶パネルで
その各原色光が変調を受け、合成されるまでは従来例と
同様である。上記ダイクロイックプリズム１８の出射光
はＹ信号で変調された液晶パネル１９を通過し、投写レ
ンズ１１により拡大投写されることになる。

【００５０】 上記２つの実施例において、いずれも
Ｒ，Ｇ，Ｂの各光が合成された合成光が再びＹ信号で変
調される結果となる。従って、従来例で図２３に示した
ようなドライブ電圧（Ｖ）に対する透過率特性ｆ(V)
は、光が２つのパネルを直列的に通過するため概略的に
はその２乗、すなわち｛ｆ (V)｝ ² の特性となる。ゆえ
に図２４に示したようなＣＲＴの特性により近くなるた
め、簡易的な信号補正でも階調再現性が大幅に向上す
る。また、光が２枚のパネルを直列的に透過することに
より、例えば一方のパネルに白欠陥があっても他方のパ
ネルの同一アドレスに白欠陥が発生する確率が極めて低
いため、どちらか一方のパネルで変調されることにより
スクリーン上で視覚的に目立つ白欠陥を大幅に減らす効
果がある。但し、図３，図４ではＲ，Ｇ，Ｂの各原色信
号Ｘに対する透過率特性ｆ(X) がＹ信号に対してのみ
｛ｆ (X)｝ ² の特性となるため若干の誤差を伴う。な
お、上記実施例ではいずれも液晶パネル部で各原色光が
透過するタイプの液晶パネルで説明したが、反射形タイ
プの液晶パネルを用いても同様の効果を奏することはい
うまでもない。

【００５１】ところで、上記図１，図２，図３，図４お
よび従来の図２１，図２２に共通する問題として図２
７，図２８に示す液晶の特性による輝度むらがある。こ
の輝度むらの問題を解消できる本発明の実施例を図につ
いて説明する。図５，図６，図７，図８はこの実施例に
よる液晶ビデオプロジェクタの構成例を示す図である。
この実施例では液晶パネル部の液晶の配向方向が図１，
図２，図３，図４と若干異なるが、構成的にはそれぞれ
図１，図２，図３，図４と同様であるため詳細について
は省略する。そしてその動作も図１，図２，図３，図４
と同様であるため省略する。次に輝度むらを解消できる
理由について詳しく説明する。まず、左回りで９０°ツ
イストしたパネルを透過した時、図２６のような右回り
で９０°ツイストパネルを透過した時はそのミラー反転
軸に対し、対称をとるようなそれぞれ出射光強度特性と
仮定する。右回りでは右側に、左回りでは左側にピーク
を有することになる。

【００５２】 まず図７について説明する。この場合、
第１の液晶パネル５，６，７は右ツイストパネルである
ため、各パネルの出射時点では右側にピークを有する特
性（出射光強度特性上）となるが、８，９，１０の全反
射ミラーあるいはダイクロイックミラーにより反転され
るため、第２の（Ｙ用）パネル１９入射時点では、左側
にピークを有する特性となる。ゆえにＹ用パネル１９を
右ツイストパネルとすることで、前記輝度むらを解消で
きる。次に図８について説明する。第１のＢ用のパネル
６は右ツイストであるため、第２の（Ｙ用）パネル入射
点では右側にピークを有する出射光強度となる。一方、
第１のＲ，Ｇ用の各パネル５，７は左ツイストパネル
で、左側にピークを有することになるが、いずれもダイ
クロイックプリズム１８内でミラー反転するため、第２
の（Ｙ用）パネル１９の入射点ではＢと同じく右側にピ
ークを有することになる。ゆえに第２の（Ｙ用）のパネ
ル９を左ツイストパネルとすると、その特性を補正し、
輝度むらを無くすことができる。図５および図６の例で
は，第１のＲ，Ｇ，Ｂ液晶パネル５，６，７のツイスト
方向はそれぞれ図７および図８の対応するパネルのツイ
スト方向と同一である。第２のＲ，Ｂ，Ｇ液晶パネル２
０，２１，２２は上記と同様の理由によりそれぞれ対応
する第１の液晶パネルとは逆方向のツイストとすること
で輝度むらを解消できる。なお、上記図５，図６，図
７，図８の例を通じ、第１の液晶パネルの出射側の偏光
面は第２の液晶パネルの入射側の偏光面に合っているも
のとする。

【００５３】次に、ライン数や画素数が増えても良好な
コントラストや開口率が得られるこの発明の他の実施例
を図について説明する。但し、光学系の構成については
従来例の図３０および図３１と同様であるため省略す
る。図１１は図３０等の第１および第２光学変調系で合
成投写する際の本発明の実施例による手段を説明した図
である。図において、左下の図が第１光学変調系のみに
よる投射像、右下の図が第２光学変調系のみによる投写
像、上の図が上記第１及び第２の光学変調系からの各投
写像を合成した投写像である。この図で点線枠が１画素
の領域を、実線枠が各画素の開口部の形状をそれぞれ示
している。図に示すように、第１光学変調系の開口部は
上より半分に、第２光学変調系の開口部は下より半分に
配置され、合成する際前記第１及び第２光学変調系の開
口部を上下方向にずらせている。また、図９は第１およ
び第２光学変調系の液晶パネル周辺の構成図である。図
において、信号源１１１からのＳ−ＶＩＤＥＯ及びＨ
Ｄ，ＶＤは信号分配部１１２に入力される。信号分配部
１１２からＳ−ＶＩＤＥＯ１，ＨＤ１，ＶＤ１の各信号
が第１光学変調系の信号処理部１１３に、Ｓ−ＶＩＤＥ
Ｏ２，ＨＤ２，ＶＤ２の各信号は第２光学変調系の信号
処理部１１４にそれぞれ供給される。第１光学変調系の
信号処理部１１３からの信号は、第１光学変調系の液晶
パネルモジュール１１５に、第２光学変調系の信号処理
部１１４からの信号は第２光学変調系の液晶パネルモジ
ュール１１６にそれぞれ供給される。なお、第１および
第２の光学変調系の液晶パネルモジュールの構成は、従
来例の図３３と同様であるため省略する。

【００５４】次に動作について説明する。光学系の動作
は従来例で述べた図３０および図３１に対する説明と同
様であるので省略する。また、第１光学変調系および第
２光学変調系の各投写像と合成手段は、図１１で説明し
た通りである。従って、光学変調系周辺の動作について
説明する。図９において、信号源１１１よりＳ−ＶＩＤ
ＥＯ，ＨＤ，ＶＤなるノンインタレース対応の信号（Ｅ
ＤＴＶ，ＩＤＴＶの場合もノンインタレース信号であ
る）が信号分配部１１２に供給される。信号分配部１１
２では該信号を受け取り、Ｓ−ＶＩＤＥＯ１，ＨＤ１，
ＶＤ１およびＳ−ＶＩＤＥＯ２，ＨＤ２，ＶＤ２の各信
号に分配変換し、それぞれ第１および第２光学変調系の
各信号処理部１１３，１１４に供給する。信号分配部１
１２での入力信号および出力信号の状況を図１０に示
す。図において、(a),(b) が信号源１１１からのＳ−Ｖ
ＩＤＥＯ，ＨＤ、(c) がＨＤ１、(d) がＨＤ２に対応す
る信号である。図に示すように、ＨＤ信号は１／２分周
され、かつ第１および第２光学変調系間では１ライン期
間相互にシフトしている。またＳ−ＶＩＤＥＯ，ＶＤに
関しては、入力信号と同一の信号がそれぞれＳ−ＶＩＤ
ＥＯ１，２、ＶＤ１，２に分配される。

【００５５】第１光学変調系の信号処理部１１３では上
記Ｓ−ＶＩＤＥＯ１，ＨＤ１，ＶＤ１を受取り、第１光
学変調系の液晶パネルモジュール１１５を駆動し、第２
光学変調系の信号処理部１１４では上記Ｓ−ＶＩＤＥＯ
２，ＨＤ２，ＶＤ２を受取り、第２光学変調系の液晶パ
ネルモジュール１１６を駆動するわけであるが、上記各
信号処理部及び液晶パネルモジュール部の動作は図３４
および図３５を用いて説明したような、従来例の動作と
同様であるため省略する。但し、ソース側のクロックは
従来例で述べたように１ライン期間で水平画素数分のＳ
／Ｈが終了するレートの周波数である。また、ゲート側
の選択パルスの状況を念のため、図１０に示している。
図の(e),(f),(g) が第１光学変調系の第ｉ，ｉ＋１，ｉ
＋２ラインのゲート選択パルス、(h),(i),(j)が第２光
学変調系の第ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２ラインのゲート選択パ
ルスのそれぞれのタイミングである。ソース側のデータ
信号が第１および第２光学変調系で１ラインずれている
ため、第１及び第２光学変調系のそれぞれでゲートがオ
ンの期間、偶数ライン及び奇数ラインの信号がそれぞれ
ドライブされることになり、また各パネルの表示レート
は２ライン周期でよいため、ゲート選択期間もこれに応
じ２ラインにすることができるわけである。従って、図
１１に示すように第１光学変調系では第ｉ，第ｉ＋２，
…ライン目に相当する信号で、第２光学変調系では第ｉ
＋１，ｉ＋３，…ライン目に相当する信号でそれぞれ変
調されることになり、合成投写後は同図上に示したよう
に第ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２，…と順次投写されることにな
る。

【００５６】なお、本発明の説明では、ソースドライバ
として１ライン分のＳ／Ｈ回路を備えたタイプのものを
仮定して説明した。従ってソースドライバのドライブ期
間以外は従来例で述べたようにソースバスラインに蓄積
された電荷でドライブされることになる。しかし、２ラ
イン分のＳ／Ｈ回路を備えたものについても従来例で述
べたのと同様の過程により、２ライン期間低インピーダ
ンスでドライブされることになり、浮遊容量のばらつき
等の影響を受けず、より正確にドライブできるため、本
実施例と同等以上の効果を奏することはいうまでもな
い。

【００５７】次に、液晶パネルがビデオ信号の極性によ
り異なった透過特性を有している場合でも、視覚的にフ
リッカーを軽減できる駆動方法の実施例を図について説
明する。従来例に関する図３２における信号処理部３２
の機能において、信号源３１より従来例の動作の説明の
項で述べた図３９のようなビデオ信号Ｓ’−ＶＩＤＥＯ
を受け取ったとき、青，赤信号については図１３のよう
に交流化した信号を、さらに緑信号については図１４に
示したような交流化した信号をそれぞれ対応したパネル
に供給する。すなわち緑色用ＴＦＴ液晶パネル１００と
青，赤ＴＦＴ液晶パネル１０１，９９とで極性を逆にし
てソースラインドライバ３３に供給している。この他の
実施例の構成については従来例と同様である。図１３が
青，赤のビデオ信号Ｓ’−ＶＩＤＥＯ．Ｂ，Ｓ’−ＶＩ
ＤＥＯ．Ｒ、図１４は緑のビデオ信号Ｓ’−ＶＩＤＥ
Ｏ．Ｇである。なお、図１３と図３９は同じ図である
が、説明の都合上図１３に書き直してある。液晶ビデオ
プロジェクタ１の全体的な動作については従来例と同様
であるので省略する。ＴＦＴ液晶パネル９９〜１０１に
映像表示するための基本動作についても同様なのでその
動作説明を省略する。従って極性反転の動作について説
明を進める。

【００５８】 従来例と同様にＴＦＴアクティブマトリ
クス液晶パネル９９〜１０１の画素構成は６行８列を仮
定しておく。信号源３１から図３８に示すようなビデオ
信号Ｓ’−ＶＩＤＥＯ．Ｂが信号処理部３２に供給され
た場合、信号処理部３２ではこの信号を極性反転し、青
色用ＴＦＴ液晶パネル９９のソースラインドライバ３３
に図１３のようなビデオ信号Ｐ’−ＶＩＤＥＯ．Ｂを供
給することになる。従来はこのビデオ信号Ｐ’−ＶＩＤ
ＥＯ．Ｂと交流化の極性が同相のビデオ信号Ｐ’−ＶＩ
ＤＥＯ．Ｇ，Ｐ’−ＶＩＤＥＯ．Ｒがそれぞれ他の２枚
の緑色用ＴＦＴ液晶パネル１００と赤色用ＴＦＴ液晶パ
ネル１１１のソースラインドライバに供給されていた
が、今回は信号処理部３２で交流駆動時のビデオ信号の
極性を緑が赤および青と逆になるようにした。図１４に
示すようにＧ用のソースラインドライバにＰ’−ＶＩＤ
ＥＯ．Ｇ、図１３に示すようにＲ用のソースラインドラ
イバにＰ’−ＶＩＤＥＯ．Ｒのようなビデオ信号を供給
する。この様子を液晶に加えられる信号の極性に着目し
て、横軸に時間、縦軸にラインアドレスをとった２次元
図を図１２に示す。図１２において、例えば第１ライン
に着目すると、図１２の(a),(b),(c) の３つとも１フレ
ーム周期で極性が反転している。また、各液晶パネルに
表示される２次元画像をその極性に着目して時間的推移
をながめてみると、ある瞬間（第ｉフレームの第６走査
時）には、青色用ＴＦＴ液晶パネル９９は全画面が正極
性画面、緑色用ＴＦＴ液晶パネル１００は全画面が負極
性画面、そして赤色用ＴＦＴ液晶パネル１０１は全画面
が正極性画面となり、またある瞬間（第ｉ＋１フレーム
の第６走査時）には各ＴＦＴ液晶パネル９９〜１０１は
それぞれ全画面が負極性，正極性，負極性となる。さら
にその他の時間では画面の上から順次正極性から負極
性、あるいは負極性から正極性の画面へと推移すること
になる。カラー映像の輝度信号は赤３０％，緑５９％，
青１１％の割合なので、上記の通りＧとＲ，Ｂで逆相に
して交流駆動した場合、緑（輝度成分５９％）とマゼン
タ（輝度成分４１％（青＋赤））が交互に強目の画像と
なる。すなわち液晶を交流駆動する際に生じる輝度変化
によるフリッカーが減る反面、色相変化によるフリッカ
ーが新たに生じる。しかし人間の目は視覚的に色相の変
化よりも輝度の変化を感知しやすいため、上記の方法で
作成された画像はフリッカーが減少した見やすい画面に
なっているといえる。

【００５９】 なお、上記実施例では各ＴＦＴ液晶パネ
ル９９〜１０１の１枚だけについて見た場合、１フレー
ム毎に極性変換を行っているものを示したが、１ライン
毎に極性変換を行ったものでもよい。この場合、信号処
理部３２の機能において、信号源３１より図３８のよう
なビデオＳ’−ＶＩＤＥＯを受け取ったとき、図１５に
示すビデオ信号Ｐ’−ＶＩＤＥＯのような表示パネルの
奇数ラインと偶数ラインに相当するビデオ信号の極性を
反転し、かつ同一ラインに相当するビデオ信号が１フレ
ーム周期で反転するようになっており、さらにＲ，Ｂと
Ｇの液晶パネル９９〜１０１の交流駆動時のそれぞれの
ビデオ信号の極性が逆になるような信号処理方式となっ
ている。この時赤，青と緑のソースライドライバにはそ
れぞれ図１５，図１６のようなビデオ信号が供給される
ことになり、液晶に加えられる信号の極性に着目して横
軸に時間，縦軸にアドレスをとった２次元図は図１７の
通りである。この他１列毎に極性変換を行ったものでも
よい。この場合、液晶に加えられる信号の極性に着目し
て横軸に時間，縦軸にアドレスをとった２次元図は図１
８のようになる。この場合、１ライン，１ラインには正
極性，負極性の画素が交互に並ぶことになるので、図１
８ではパネルの隣合わせの画素２列分の極性を点線で区
切って表示してある。

【００６０】 また、上記実施例及び他の実施例では青
と赤のＴＦＴ液晶パネル９９，１０１の交流駆動時のビ
デオ信号を同相とし、緑のＴＦＴ液晶パネル１００のビ
デオ信号を逆相としたものを示したが、これはカラー映
像の輝度信号が赤３０％，緑５９％，青１１％となって
いるため画面全体の液晶の交流駆動によるフリッカーの
輝度の変化が一番少ない組合せを選んだものである（緑
５９％，赤＋青４１％）。但し他の色の組合せ（Ｒ，Ｇ
とＢ，ＲとＧ，Ｂ）であっても従来例と比べると画面全
体が正極性か負極性になることはないので、上記実施例
と同様の効果を得られる。また、液晶パネルがビデオ信
号の極性により異なった透過特性を有している場合で
も、視覚的にフリッカーを軽減できる他の実施例の駆動
方法を図について説明する。従来例に関する図３２にお
ける信号処理部３２の機能において、信号源３１より従
来例の動作の説明の項で述べた図３８のようなビデオ信
号Ｓ’−ＶＩＤＥＯを受け取ったとき、図１９に示すよ
うに、第１光学系と第２光学系のそれぞれの液晶パネル
１１５，１１６を交流駆動するビデオ信号Ｐ’−ＶＩＤ
ＥＯが第１光学変調系と第２光学変調系とで逆相にな
り、１フレーム周期で反転するような信号処理方式とな
っている点を除けば、実施例の構成は従来例と同様であ
る。

【００６１】次に動作について説明する。液晶ビデオプ
ロジェクタの全体的な動作は従来例と同様なので省略す
る。従って液晶パネル周辺の動作について説明する。従
来例と同様に信号源３１から信号処理部３２に図３８の
ようなビデオ信号Ｓ’−ＶＩＤＥＯが供給された場合、
信号処理部３２では第１光学変調系の液晶パネル１１５
のソースラインドライバ３３に図１９(a) のような交流
駆動時のビデオ信号Ｐ1 ’−ＶＩＤＥＯを供給し、第２
光学変調系の液晶パネル１１６のソースラインドライバ
３３に図１９(b) のような同図(a) とは逆相の交流駆動
時のビデオ信号Ｐ2 ’−ＶＩＤＥＯを供給する。アクテ
ィブマトリクス液晶パネル１１５および１１６にはその
他の基本的動作原理としては従来例と同様の過程で、従
来例と同様に画面左半分が灰色，画面右半分が白の静止
画を表示することになる。

【００６２】 ここで、従来例と同様に液晶に加えられ
る信号の極性に着目して第１光学変調系と第２光学変調
系の双方について横軸に時間，縦軸にアドレスをとった
２次元図を図２０に示す。図２０において、例えば第１
ラインに着目してみると、１フレーム周期で極性が反転
されており、液晶の交流駆動を実現していることがわか
る。これは第２〜第６ラインに関しても同様である。ま
た、スクリーンに表示される２次元画像をその極性に着
目して、時間的推移を眺めてみると、どの瞬間において
も液晶パネル１１５と１１６で正極性画素と負極性画素
が１対１で対応して合成されることになる。従って、パ
ネルの特性上の問題でビデオ信号の極性により異なった
透過光特性を有している場合でも、その相違による輝度
変化は第１変調系と第２変調系とで打ち消しあい、時間
が推移しても（大画面）フリッカーを軽減できることに
なる。なお、上記実施例では本発明の基本原理を説明す
るため、従来例の図３０に対応させて説明したが、従来
例の図３１の場合も上記説明と同様である。赤，青，緑
それぞれの色について第１光学変調系と第２光学変調系
で交流駆動時のビデオ信号の極性を逆相にすればよい。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、２組
の光学変調系を用い、上下にずらせて投写しかつ各光学
変調系の液晶パネルのゲート選択期間を２ライン期間と
したので、開口率の低下の問題やゲート選択期間の減少
によるコントラスト低下の問題がなくなり、パネル側に
厳しい性能要求をすることなく、ＩＤＴＶ，ＥＤＴＶ対
応等の高画質液晶ビデオプロジェクタを得ることができ
る。

【００６４】

【００６５】

【００６６】

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶ビデオプロジェクタ
の構成例を示す図である。

【図２】本発明の実施例による液晶ビデオプロジェクタ
の構成例を示す図である。

【図３】本発明の実施例による液晶ビデオプロジェクタ
の構成例を示す図である。

【図４】本発明の実施例による液晶ビデオプロジェクタ
の構成例を示す図である。

【図５】本発明の実施例による液晶ビデオプロェクタの
構成例を示す図である。

【図６】本発明の実施例による液晶ビデオプロェクタの
構成例を示す図である。

【図７】本発明の実施例による液晶ビデオプロェクタの
構成例を示す図である。

【図８】本発明の実施例による液晶ビデオプロェクタの
構成例を示す図である。

【図９】本発明の実施例による液晶パネル部周辺の構成
を説明する図である。

【図１０】図９の動作を説明するための図である。

【図１１】図９の実施例による光学系の動作を説明する
ための図である。

【図１２】この発明の実施例によるＲ，Ｇ，Ｂ各パネル
の時間−ラインアドレスを２軸にとったときのビデオ信
号の極性を示す図である。

【図１３】図１２の実施例におけるビデオ信号の一例に
対する交流駆動波形図である。

【図１４】図１２の実施例におけるビデオ信号の一例に
対する交流駆動波形図である。

【図１５】図１２の他の実施例におけるビデオ信号の一
例に対する交流駆動波形図である。

【図１６】図１２の他の実施例におけるビデオ信号の一
例に対する交流駆動波形図である。

【図１７】この発明の実施例における時間−ラインアド
レスを２軸にとってＲ，Ｇ，Ｂ各パネルのビデオ信号の
極性を示す図である。

【図１８】この発明の他の実施例における時間−ライン
アドレスを２軸にとったＲ，Ｇ，Ｂ各パネルのビデオ信
号の極性を示す図である。

【図１９】この発明の実施例によるビデオ信号の一例
（図３８）に対する交流駆動波形図である。

【図２０】この発明の実施例による液晶パネルの時間−
ラインアドレスを２軸にとったときのビデオ信号の極性
を示す図である。

【図２１】従来の液晶ビデオプロジェクタの構成例を示
す図である。

【図２２】従来の液晶ビデオプロジェクタの構成例を示
す図である。

【図２３】液晶のドライブ電圧対透過率の特性例を示す
図である。

【図２４】ＣＲＴのドライブ電圧対輝度の特性例を示す
図である。

【図２５】放送局側の信号レベルに関する補正特性例を
示す図である。

【図２６】液晶パネルの１画素の概略構成を示す図であ
る。

【図２７】液晶ビデオプロジェクタの輝度むらの原因を
示す図である。

【図２８】液晶ビデオプロジェクタの輝度むらの原因を
示す図である。

【図２９】液晶ビデオプロジェクタの光学系の構成を示
す図である。

【図３０】液晶ビデオプロジェクタの光学系の構成を示
す図である。

【図３１】液晶ビデオプロジェクタの光学系の構成を示
す図である。

【図３２】従来の液晶パネルの周辺回路の構成例を示す
図である。

【図３３】図３２のより詳細な構成例を示す図である。

【図３４】図３２の駆動波形を示す図である。

【図３５】図３２の駆動波形を示す図である。

【図３６】液晶の１画素を説明する図である。

【図３７】液晶プロジェクターシステムの構成図であ
る。

【図３８】ビデオ信号の一例の波形図である。

【図３９】従来方式におけるＲＧＢ各液晶パネルの交流
駆動波形図である。

【図４０】従来例において時間−ラインアドレスを２軸
にとったときのビデオ信号の極性を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２，３，９，１０ ダイクロイックミラー ４，８，１６，１７ 全反射ミラー ５，２０ Ｒ用液晶パネル ６，２１ Ｂ用液晶パネル ７，２２ Ｇ用液晶パネル １１ 投写レンズ １９ Ｙ用液晶パネル ２３ 偏光板 ２４ ガラス ２５ 液晶 ３１ 信号源 ３２ 信号処理部 ３３ ソースラインドライバ ３４ ゲートラインドライバ ３５ ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル ４６ ＴＦＴ ４７ 蓄積キャパシタ ４８ 画素電極 ４９ 液晶 ５０ コモン電極 ５１ ソースラインドライバ用データ信号入力端子 ５２ ソースラインドライバ用クロック入力端子 ５３ ビデオ信号入力端子 ５４ ドライブ制御信号入力端子 ５５ ゲートラインドライバ用データ信号入力端子 ５６ ゲートラインドライバ用クロック入力端子 ５７ コモン信号入力端子 ６１ 光源 ６２ 液晶パネル ６３ 投写レンズ ６４，６９ ダイクロイックミラー ６５，６６，７３，７７，８２，８６ 全反射ミラー ６７，６８，７４，７５，７６，８３，８４，８５ 液
晶パネル ９１ 液晶ビデオプロジェクタ ９２ 光源ランプ ９３ ＵＶ／ＩＶカットフィルタ ９４ ＤＭ（ダイクロイックミラー）１ ９５ ＤＭ２ ９６ Ｍ（ミラー）１ ９７ Ｍ２ ９８ Ｍ３ ９９ 青色用ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル １００ 緑色用ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル １０１ 赤色用ＴＦＴアクティブマトリクス液晶パネル １０２ ダイクロイックプリズム １０３ 投写レンズ １０４ スクリーン １１１ 信号源 １１２ 信号分配部 １１３，１１４ 信号処理部 １１５，１１６ 液晶パネルモジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−73225（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−170919（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−120723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−44123（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201693（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−26481（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−320890（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51020（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−165779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175831（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−132416（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−175744（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282518（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−139223（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09F 9/00 360 H04N 5/74 H04N 9/31 G02F 1/1347

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルを用いて拡大投影する液晶ビ
   デオプロジェクターにおいて、 光源からの光を第１の偏光ビームスプリッタにより、偏
   光面が直交する２つの偏光波に分離し、 分離された各偏光波の偏光方向に液晶パネルの入射側の
   偏光板の偏光方向を合わせた２組の液晶パネルを配置
   し、 該２組の液晶パネルで光学変調された各出力光を第２の
   偏光ビームスプリッタで合成し、 拡大投写する構成としたような２系統の光学変調系から
   なる投写像を合成，表示する手段において、 前記複数の各光学変調系の各画素における開口部（液晶
   パネルでの光学変調領域）の位置を上下にかたよらせ、 同一画素の各開口部が一致しないようにずらせて合成投
   写し、 上記２系統の光学変調系を変調する際、１ラインごとに
   交互に、かつ各光学変調系では１ラインおきに入力信号
   により変調し、 さらに各光学変調系の液晶パネルの垂直走査用選択パネ
   ルは２ライン期間オンさせ、 かつ双方の光学変調系の液晶パネルの上記選択パルスの
   位相を１ライン期間ずらせるようにしたことを特徴とす
   る液晶ビデオプロジェクター。