JP4241161B2 - 表示装置およびプロジェクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源から放射された照明光を表示素子に照射させて画像を表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表示装置において、照明光を表示装置に走査しながら照射することによって動画質の改善をする技術が知られている。
【０００３】
ある表示素子においては、複数の光源を表示素子の背面に配置して、表示素子の応答に基づいて点灯と消灯を時間差で行うことによって、表示素子に照射する光を走査する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、他の表示装置においては、光源の放射の方向を規定するスリットが形成された集光筒を回転することによって、表示素子に照射する光を走査し、その光の走査に同期して、表示素子の画素の状態を制御する構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７５６０４号公報
【特許文献２】
特開２００２−６７６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のような構成によれば、表示素子の応答に基づいて点灯と消灯を時間差で行うため、表示素子を駆動する回路を特別に変更しなくとも、照明光の制御のみで動画質の改善ができる。しかし、表示素子の背面した複数の光源を時間差で点灯と消灯を繰り返すことで照明光を走査するため、光源は瞬時に点灯や消灯ができることや、照明が均一になるように平面的に配置できるといった制約が必要になる。したがって、例えば、プロジェクタ用の光源であれば高い輝度が必要となるため、放電ランプなどが一般的に使われるが、このような光源を必要とする表示装置においては、瞬時に点灯や消灯をすることや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといった方法が困難であるといった問題がある。
【０００７】
特許文献２のような構成によれば、光源が瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといったことは特に必要ないが、特許文献２のように回転機構を利用して光を走査する構成では、回転運動により発生する速度変化を利用して光を平面上で走査するため、回転機構を等速回転させても光の走査を等速で行うことができないことがある。つまり、光の走査を等速で行えない場合は、表示素子に対して均等に照明光が当たらないため、照度むらや画像の表示むらになり画質が劣化してしまうといった問題が生きる。
【０００８】
よって、本発明の目的は、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような表示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。また、回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させているため、表示素子の形成する画像形成領域を均一に照明することができる。例えば、回転プリズム表面での光の損失が光の入射角度によって変化することで、画像形成領域における照度差が発生するような悪い影響があっても回転プリズムの回転速度を変化させることによって、画像形成領域を均一に照明することが可能となる。他にも、回転機構を利用して光を走査する構成においては、回転運動により発生する速度変化を利用して光を平面上で走査するため、回転機構を等速回転させても光の走査を等速で行うことができない。その場合、画像形成領域に対して均等に照明光が当たらないため、照度むらにより画質が劣化してしまうことがある。しかし、本発明のように回転機構である回転プリズムの回転速度を変化させることによって、光の走査を等速にして、画像形成領域に対して均等に照明光があたるようにすれば、画像形成領域を均一に照明することが可能となる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらのない表示装置を提供することができる。
【００１１】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記回転プリズムは、照明光が走査されながら照明される領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。また、回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されているため、表示素子の画像形成領域を均一に照明することができる。例えば、回転プリズム表面での光の損失が光の入射角度によって変化することで、画像形成領域における照度差が発生するといった悪い影響が発生する可能性があっても、光学多層膜などのコーティングにより回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を光の入射角度毎に最適に設定することによって、画像形成領域における照度差をなくして画像形成領域を均一に照明することが可能となる。よって、画像形成領域を均一に照明できれば、最終的に、スクリーン上にも均一な画像を得ることができる。さらに、回転プリズムの回転速度を変化させて画像形成領域における照度差を軽減させる上記の構成との組み合わせも可能であるが、その場合、画像形成領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定すれば、回転プリズムの速度変化の割合を下げられるので回転プリズムの速度制御の負担を軽くできるといった効果もある。
【００１３】
尚、前記回転プリズムは、前記画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用して、回転を制御してもよい。
【００１４】
このような構成によれば、画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用しているので、画素が照明光を変調する状態を把握することができる。よって、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明することができる。つまり、画素が照明光を変調する状態を開始してから変調する状態になり終えるまでの間に照明光が照射されると十分な状態で照明光を変調できないと画像が劣化してしまうが、本構成により、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置を提供することができる。
【００１５】
尚、前記表示素子は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有し、前記回転プリズムは、前記出力手段からの信号を利用することで、回転を制御してもよい。
【００１６】
このような構成によれば、照明光を変調するための情報を直接的に利用しているので、画素が照明光を変調する状態を確実に把握することができる。よって、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明することができる。つまり、画素が照明光を変調する状態を開始してから変調する状態になり終えるまでの間に照明光が照射されると十分な状態で照明光を変調できないと画像が劣化してしまうが、本構成により、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置を提供することができる。
【００１７】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記照明光走査手段は、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、前記回転状態検出手段からの情報によって前記回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、前述の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらのない表示装置を提供することができる。さらに、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。つまり、回転が停止した場合に光源が付いていると、回転プリズムか回転して光を走査している場合に比べて、大きな光が電気光学素子の画像形成領域の一部に照射され続けることになるため、電気光学素子の光の照射されていた一部だけが劣化するなどの問題が起きてしまうが、本構成によれば、回転状態検出手段によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合に、自動的に光源を消すこともできるので、そのような問題が回避できることになる。
【００１９】
そして、本発明によるプロジェクタは、前述のいずれかの表示装置に、表示素子の画像を投写する投写手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、前述の表示装置と同じように光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのないプロジェクタを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系について詳しく述べる。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系を説明する図である。この表示装置の光学系１１００は、光源ランプ１１１０（光源）と、フライアイレンズ１１２１，１１２２，重畳レンズ，平行化レンズ１１２４（照射光学系）と、回転プリズム１１３０（照明光走査手段）と、液晶表示素子１１４０（表示素子）を有している。
【００２４】
各部分について説明する。まず、光源ランプ１１１０は、ランプ１１１１と凹面鏡１１１２とによって構成される。ランプ１１１１は、たとえば、高圧水銀ランプなどの放電ランプからなり、また、凹面鏡１１１２は、放物面鏡からなる。尚、ランプ１１１１と凹面鏡１１２は、この構成に限らず変更が可能である。さらに、光源となるランプは、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといった制約はない。
【００２５】
そして、この光源ランプ１１１０では、ランプ１１１１が照明光を放射し、凹面鏡１１１２が照明光をフライアイレンズ１１２１，１１２２に向けて反射するようになっている。このとき、光源がＬＥＤのようなもので全方位へ拡散しなければ、凹面鏡１１１２でなく集光レンズを使って、フライアイレンズ１１２１，１１２２に向けて照明光を放射する構成や複数の光源をアレイ状に配置する構成であってもよい。
【００２６】
次に、フライアイレンズ１１２１，１１２２と重畳レンズ１１２３について説明する。フライアイレンズ１１２１，１１２２は、矩形状の輪郭を有する微小レンズをマトリックス状に配列したレンズアレイである。各微小レンズの外形形状は、光が入射する光軸方向から見た場合には、表示素子である液晶表示素子１１４０の画素形成領域（照明光を変調することが可能な複数の画素が形成する領域）の外形形状とは比率を変えて成形してある。ここでは、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の外形形状が、横縦比４：３の矩形形状であり、各微小レンズの外形形状は横縦比４：１の矩形形状に成形してある。そして、フライアイレンズ１１２１は、光源から放射された照明光を複数の部分光に分割して、部分光毎にフライアイレンズ１１２２の各微小レンズに集光させる。そして、フライアイレンズ１１２２は、複数に分割された部分光を重畳レンズ１１２３に入射させる。そして、重畳レンズ１１２３は、平行化レンズ１１２４を介し、複数に分割された部分光を集光して、フライアイレンズ１１２１の微小レンズの外形形状で規定される像を液晶表示素子１１４０に結像させる。
【００２７】
以上のように、フライアイレンズ１１２１，１１２２と重畳レンズ１１２３、そして、平行化レンズ１１２４により、光源が放射する照明光を液晶表示素子の一部の画素に対して照射することができる。つまり、液晶表示素子１１４０の画素形成領域が４：３に対して、フライアイレンズ１１２１の外形形状の横縦比が４：１となるため、画素形成領域の３分の１の部分に均一な照度分布をもつ照明光を照射することができることになる。
【００２８】
ただし、照明光を走査する照明光走査手段として回転プリズム１１３０が配置されているため、照明光の光軸はシフトされながら回転プリズムを通過する。そのため、液晶ライトバルブ１１４０における画素形成領域への照明位置は変化する。尚、回転プリズム１１３０は、ガラス材料からなる正多角柱のプリズムによって構成され、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する機能を有する。また、回転プリズム１１３０は不図示の電磁モーターに接続され、回転速度を制御されながら回転している。
【００２９】
ここで、図２に回転プリズムの作用を詳しく説明する図を示す。図中、紙面に対して垂直な軸を中心にして時計回りに回転プリズムが回転する場合について説明する。
【００３０】
図２において、（ａ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を回転プリズム１１３０に入射する照明光を屈折させずに直進させて射出する位置にある様子を示している。尚、ここでは説明を簡単にするため照明光を光軸に平行な光線として表記している。また、以下の説明では、同じように照明光を光線として表記し説明する。
【００３１】
（ｂ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に０°から４５°の間における回転の様子を示している。この場合は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を図中上側に屈折させて図中右側から射出する。
【００３２】
（ｃ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に４５°から９０°の間における回転の様子を示している。この場合は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を図中下側に屈折させて図中右側から射出する。
【００３３】
（ｄ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に９０°回転した様子を示している。この場合は、（ａ）の場合と同様に、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を屈折させずに直進させて射出する位置にある様子を示している。
【００３４】
よって、図２のように照明光は回転プリズムの回転と屈折率の関係から光軸がシフトされながら回転プリズムを通過するため、照明光は、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内で走査しながら照射される。そして、図２（ａ）から（ｂ）は、回転プリズムが連続回転することによって繰り返し行われる。
【００３５】
図３に回転プリズムの回転によって液晶表示素子の画素形成領域内で照明光が走査する様子を説明する図を示す。図３の（ａ）から（ｄ）の照明光の照射領域は、図２に示した（ａ）から（ｄ）回転プリズムの回転位置に対応している。尚、図３（ｅ）は、図３の（ａ）から（ｄ）を繰り返して連続的に液晶表示素子１１４０の画素形成領域内に照明光を照射した場合に、ある一定時間の積分をした照明の様子を示している。
【００３６】
図３の（ａ）に示すように、図２の（ａ）の回転位置において回転プリズムを通過した照明光は、液晶表示素子１１４０の一部の画素、つまり画素形成領域の中央における画素形成領域の３分の１の部分に照射される。そして、回転プリズムが、図２の（ａ）から（ｂ）のように回転すると、図３の（ａ）から（ｂ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の中央から照明光の照射が始まるように遷移する。さらに、回転プリズムが、図２の（ｂ）から（ｃ）のように回転すると、図３の（ｂ）から（ｃ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の上側端から照明光の照射が始まるように遷移する。そして、回転プリズムが、図２の（ｃ）から（ｄ）のように回転すると、図３の（ｃ）から（ｄ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の上側端から中央側に向かって照明光の照射領域が遷移する。尚、液晶表示素子１１４０の各画素が照明光を変調するタイミングと照明光を走査するタイミングの関係については後で詳しく述べる。
【００３７】
したがって、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内への照明光の走査が、繰り返し高速に行われることにより、ある一定時間の積分をすれば図３の（ｅ）に示すように、画素形成領域内に均一な照度分布をもつ照明光の照射が行うことができる。また、画素形成領域における各画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。そのため、表示素子が、液晶を使ったホールド型の表示素子であっても、瞬間的な画像を断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するようなホールド型の表示素子でおきる動画像のぼけを軽減し、動画質を改善することができる。尚、画素形成領域に照明する照明領域の大きさに関しては、この構成に限らず変更が可能であるが、走査することによって画素形成領域全体が照明される範囲であれば、できる限り狭い方が瞬間的な画像を更に断続的に表示できるため、動画像のぼけを更に軽減することが可能である。
【００３８】
図１に戻って、液晶表示素子１１４０は、液晶パネルの前後に２枚の偏光板を備え、また、画素形成領域を形成する複数の画素には、赤色、緑色、青色のカラーフィルターが画素毎に規則的に配置された構造である。したがって、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内に入射した照明光が、画素毎に変調されると最終的にはフルカラーの画像が液晶表示素子１１４０に表示することができる。
【００３９】
次に、表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成について述べる。図４は、本発明の実施の形態１に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子１１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０と、から主に構成されている。
【００４０】
まず、液晶表示素子１１４０の内部構造について説明する。液晶表示素子１１４０は、第１電極基板，第２電極基板及びこれら基板間に保持された液晶層を備える液晶パネルと、液晶パネルの前後に配置された偏光板と、により構成されている。液晶パネルにおいて、第１電極基板は、透明なガラス基板で構成されており、液晶層と接する側の表面には、走査線、信号線、画素電極、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）、補助容量、及び補助容量線が形成されている。また、第２電極基板は、第１電極基板と同じく透明なガラス基板で構成されており、液晶層と接する側の表面には、画素電極と相対する対向電極及びカラーフィルター層が全面に形成されている。
【００４１】
第１電極基板に形成された表示画素の等価回路図を図５に示す。走査線１１４１及びこれと交差するように配列された信号線１１４２の交差部には、スイッチ素子としてＴＦＴ１１４３が接続されている。そのＴＦＴ１１４３のゲート電極は走査線１１４１に接続され、ソース電極は信号線１１４２に接続され、さらにドレイン電極は画素電極１１４４に接続されている。画素電極１１４４には、充電電荷を保持するための補助容量１１４５が電気的に並列に接続され、補助容量１１４５には、画素電極１１４４と補助容量線１１４６との間に容量を形成している。そして、補助容量線１１４６には図示しない外部の制御回路から一定の電位が与えられている。ここで、図５に示す等価回路図の動作について簡単に説明する。信号線１１４２に画像データがサンプリングされ、これと同期して走査線１１４１に行選択パルスが出力されると、ＴＦＴ１１４３のソース・ドレイン間が導通状態となり、信号線１１４２にサンプリングされた画像データがＴＦＴ１１４３を介して画素電極１１４４に書き込まれる。この画像データは前述の対向電極との間に信号電圧として充電され、これに液晶層が応答することにより、各画素で照明光を変調して画像を表示することができる。
【００４２】
図４に戻って、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００４３】
まず、走査電極駆動回路１２２０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、前述の走査線に行選択パルスを出力する。ここで、行選択パルスが出力されるタイミングにおいて、一列目の走査線に出力するタイミングは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣとが一致するタイミングにより決定され、また、一列目以降の走査線に出力するタイミングは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせて走査線に出力するタイミングが決定される。
【００４４】
そして、画素電極駆動回路１２３０には、画像データと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、が入力される。画像データは、画素電極駆動回路１２３０内部で、１走査線分のデータとしてラインメモリに入力され、前述の信号線にサンプリングされる。そして、画像データは、行選択パルスの出力によって信号線から出力される。ここで、１走査線分の画像データがサンプリングされるタイミングにおいて、一列目の走査線分のデータは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣが一致するタイミングによりサンプリングするタイミングが決定され、また、一列目以降の走査線分のデータは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせてサンプリングするタイミングが決定される。
【００４５】
よって、画素形成領域において、液晶は走査線に平行な画素列毎に応答する。このとき、どの画素に対しどのような周期で液晶を応答させているかを決めているのは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣである。つまり、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣによって決まる。
【００４６】
そして、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０にも入力される。そして、モーター１２７０は、モーター制御回路１２６０を介して、モーター駆動電源１２５０から電力の供給を受けながら回転プリズムを回転させる。このとき、モーター制御回路１２６０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び水平同期信号ＨＳＹＮＣによりモーターの回転のタイミングを制御している。尚、モーターの回転軸と回転プリズムの回転軸は同軸にあり、モーターには、モーターの回転角を検出するためのエンコーダー１２８０が配置してあり、その情報はモーター制御回路１２６０にフィードバックされている。
【００４７】
次に、モーターの駆動について詳しく述べる。図２（ａ）から（ｄ）において、照明光の光軸がシフトされながら回転プリズムを通過する様子を説明したが、これに対応して、図６に、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として回転角０度から９０度までの範囲において、回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す。
【００４８】
図６に示されるように、回転角０度（９０度）付近に比べ、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転角あたりの変化量が大きい。したがって、回転プリズムを等速で回転させると液晶表示素子の上端部付近と下端部付近での照明光の走査速度が速くなってしまうため、液晶表示素子に照度むらが発生してしまう。したがって、本実施の形態では、図７のように、回転角０度（９０度）付近では、回転プリズムの回転速度を早くし、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転速度を遅くしている。これにより、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動することができる。よって、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させることができる。
【００４９】
ただし、照明光が液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動しても、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜などがコーティングされていないときは、一般的に回転プリズム表面は、入射角０度よりも４５度のほうが光の反射が大きくなるため、その分だけ液晶表示素子の上端部付近と下端部付近での照度が下がるといった悪影響が残る。したがって、照明光が液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動することを考慮して、本実施の形態の回転プリズム表面は、図８のように回転プリズム表面への光の入射角０度から４５度において全体的に平坦化して回転プリズム表面の反射率を抑えられるように、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜がコーティングされている。よって結果として、回転プリズムの回転速度の変化と回転プリズム表面における光の反射率特性の組み合わせとの加法的な効果により、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させている。
【００５０】
以下に、回転プリズムの回転速度の制御について説明する。図９は、モーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である。前述に説明したように、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０に入力される。モーター制御回路１２６０内部において、水平同期信号ＨＳＹＮＣは、カウンタ回路１２６１に入力され、あらかじめ設定してあったデータベースを基に、水平同期信号ＨＳＹＮＣの一部のパルスを間引いて疎密なパルスとして出力される。そして、疎密なパルスは、駆動電力制御回路１２６２に入力され、駆動電力制御回路１２６２は、疎密なパルスに連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。このとき、モーターがパルス駆動のモーターであれば、駆動電力制御回路１２６２によりパルス信号による電力がモーターに供給され、モーターがアナログ電圧駆動のモーターであれば、疎密なパルスに連動してアナログ信号が作られ、アナログ信号による電力がモーターに供給される。これによって、モーターは、図７に示すような回転速度により、回転プリズムを回転することができる。よって、照明光の走査速度を一定にできる。
【００５１】
そして、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０内部の角度位置補正回路１２６３に入力される。また、角度位置補正回路１２６３には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣも入力される。
【００５２】
そして、角度位置補正回路１２６３は、回転プリズムの回転角度において、あらかじめ設定された９０度刻みの位置を検出する機能を有し、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差をとって、差がある場合には、差がなくなるように補正する信号を生成して、駆動電力制御回路１２６２に補正信号を入力する。そして、駆動電力制御回路１２６２は、補正信号に連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。
【００５３】
以上のように、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差が無くなれば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期に合わせて、回転プリズムの回転位置も同じ位置に決まる。したがって、必然的に液晶表示素子の決まった場所に照明光を照射することができる。また、液晶表示素子は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して駆動しているため、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期に同期して照明光を走査させることになる。
【００５４】
以上の構成を具体的に説明するために、図１０に、ある画素における行選択パルスの入力と当画素における透過率の変化と照明光が照射するとタイミングを示すタイミングチャートを示す。尚、図１０において、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動している。また、角度位置補正回路に設定された９０度刻みの基準位置は、図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度とする。つまり、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが入力されるとき、回転プリズムの回転状態は図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度の位置にあり、その後、９０度回転する毎に、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが入力され、回転プリズムは同様の回転角度の状態にあることを意味する。そして、照明光が走査される方向は、液晶表示素子内部の信号線と平行で、行選択パルスが液晶表示素子内部の走査線を選択して信号を順に発生して行く方向と一致している。よって、回転プリズムの回転状態は図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度の位置にある場合、行選択パルスは図３（ｃ）に対応する液晶表示素子の上端で信号を発生し、その後、行選択パルスと照明光は走査を繰り返す。また、図１０においては、例として、最初の行選択パルスの入力により透過率０％から透過率１００％になるように液晶を応答させ、次の行選択パルスの入力により透過率１００％から透過率０％になるように液晶を応答させている。
【００５５】
よって、図１０に示した画素の透過率の曲線からも分かるように、液晶の応答が十分な状態で照明光を照射されている。したがって、本実施の形態においては、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらが少なくなっている。
【００５６】
尚、本実施の形態では、角度位置補正回路に設定された９０度刻みの基準位置は、図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度としたが、本実施の形態のように回転プリズムが正四角柱ということであれば、頂角の半分である４５度以上９０度未満に設定することにより、照明光が当画素に照明し始められるまでの時間を、照明光が当画素に照明し終わってから次に行選択パルスが当画素に送られるまでの時間以上にすることもできる。ただし、照明領域の大きさを考慮して、行選択パルスが入力されている画素に照明光が照射されないように設定する必要がある。
【００５７】
また、本実施の形態では、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動するように、回転プリズムの回転を制御しているが、回転プリズムに吸収される光の損失や光学系の光の損失なども含めて、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズムの回転速度を変化させてもよい。その場合は、カウンタ回路１２６１の設定したデータベースを変更すれば容易に実現できる。
【００５８】
最後に、本実施の形態の光学系は、図１１に示したプロジェクタの光学系１１０１のように、図１の表示装置の光学系１１００とほぼ同じ構成に投写手段として投写レンズ１１５０を配置して、液晶表示素子に表示された画像を、不図示のスクリーンに投写して表示する構成であってもよい。このときの投写方式は、スクリーンの前面から投写する方式とスクリーンの背面から投写する方式のいずれであってもよい。また、投写手段は、投写レンズ１１５０のようにレンズではなく曲面ミラーを用いたものであってもよい。
【００５９】
以上のように、この表示装置およびプロジェクタは、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する液晶表示素子１１４０と、光源が放射する照明光を一部の画素に対して照射する照射光学系と、照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズム１１３０を備え、回転プリズム１１３０は、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させている。また、回転プリズム１１３０は、液晶表示素子１１４０の画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号である垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣを利用して、回転を制御している。これにより、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供している。
【００６０】
（実施の形態２）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００６１】
また、実施の形態２は、回転プリズムが等速で回転するように回転が制御されている点と、それに対応して照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定している点が先に説明した実施の形態１と大きく異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成の変更点についてのみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態２では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００６２】
図１２は、本発明の実施の形態２に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子１１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０から主に構成されている。
【００６３】
図１２において、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００６４】
そして、走査電極駆動回路１２２０と画素電極駆動回路１２３０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、それに応じて液晶が応答する。
【００６５】
そして、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０にも入力される。そして、モーター１２７０は、モーター制御回路１２６０を介して、モーター駆動電源１２５０から電力の供給を受けながら回転プリズムを回転させる。このとき、モーター制御回路１２６０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び水平同期信号ＨＳＹＮＣによりモーターの回転のタイミングを制御している。尚、モーターの回転軸と回転プリズムの回転軸は同軸にあり、モーターには、モーターの回転角を検出するためのエンコーダー１２８０が配置してあり、その情報はモーター制御回路１２６０にフィードバックされている。
【００６６】
次に、モーターの駆動について詳しく述べる。図２（ａ）から（ｄ）において、照明光の光軸がシフトされながら回転プリズムを通過する様子を説明したが、これに対応して、図６に、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として回転角０度から９０度までの範囲において、回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す。
【００６７】
図６に示されるように、回転角０度（９０度）付近に比べ、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転角あたりの変化量が大きい。したがって、回転プリズムを等速で回転させると液晶表示素子の上端部と下端部での照明光の走査速度が速くなってしまうため、液晶表示素子に照度むらが発生してしまう。したがって、本実施の形態では、回転プリズムが等速で回転することによって照明光が液晶表示素子の画素形成領域を速度変化しながら移動することを考慮して、図１３のように、光の入射角０度付近では回転プリズム表面の反射率が高く、光の入射角４５度付近では回転プリズム表面の反射率が低くなるように、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜をコーティングしてある。よって、最終的に、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させている。
【００６８】
以下に、回転プリズムの等速回転の制御について説明する。図１４は、モーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である。前述に説明したように、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０に入力される。モーター制御回路１２６０内部において、水平同期信号ＨＳＹＮＣは、カウンタ回路２２６１に入力され、あらかじめ設定してあったデータベースを基に、水平同期信号ＨＳＹＮＣの一部のパルスを間引いて等間隔なパルスとして出力される。そして、等間隔なパルスは、駆動電力制御回路１２６２に入力され、駆動電力制御回路１２６２は、等間隔なパルスに連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。このとき、モーターがパルス駆動のモーターであれば、駆動電力制御回路１２６２によりパルス信号による電力がモーターに供給され、モーターがアナログ電圧駆動のモーターであれば、等間隔なパルスに連動してアナログ信号が作られ、アナログ信号による電力がモーターに供給される。これによって、モーターは、回転プリズムを等速回転で回転することができる。尚、等間隔なパルスは、液晶表示素子１１４０の画像形成領域に画像情報が４回書き込まれる時間の間に、正四角柱の回転プリズムが一回転するように作られている。
【００６９】
そして、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０内部の角度位置補正回路１２６３に入力される。また、角度位置補正回路１２６３には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣも入力される。
【００７０】
そして、角度位置補正回路１２６３は、回転プリズムの回転角度において、あらかじめ設定された９０度刻みの位置を検出する機能を有し、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差をとって、差がある場合には、差がなくなるように補正する信号を生成して、駆動電力制御回路１２６２に補正信号を入力する。そして、駆動電力制御回路１２６２は、補正信号に連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。
【００７１】
よって、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差が無くなれば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期に合わせて、回転プリズムの回転位置も同じ位置に決まる。したがって、必然的に液晶表示素子の決まった場所に照明光を照射することができる。また、液晶表示素子は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して駆動しているので、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明でき、画像の表示むらが少なくすることができる。
【００７２】
以上のように、この表示装置およびプロジェクタは、照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズム１１３０を備え、回転プリズム１１３０は、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されている。また、回転プリズム１１３０は、液晶表示素子１１４０の画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号である垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣを利用して、回転を制御している。これにより、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供している。
【００７３】
尚、本実施の形態では、回転プリズムが等速回転した場合に対応して回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されているが、回転プリズムが等速で無い場合や、回転プリズムに吸収される光の損失や、光学系の光の損失なども含めて、回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定してもよい。
【００７４】
（実施の形態３）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００７５】
また、実施の形態３は、表示素子が照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有する点と、信号モーター制御回路に入力される信号が液晶制御回路から出力された水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣの代わりに当出力手段から出力された信号を利用する点が先に説明した実施の形態１や２と異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成の変更点についてのみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態３では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００７６】
図１５は、本発明の実施の形態３に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子３１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０と、行選択パルス検出回路３２９０（出力手段）から構成されている。
【００７７】
図１５において、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００７８】
まず、走査電極駆動回路１２２０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、液晶表示素子内部の走査線に行選択パルスを出力する。ここで、行選択パルスが出力されるタイミングにおいて、一列目の走査線に出力するタイミングは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣとが一致するタイミングにより決定され、また、一列目以降の走査線に出力するタイミングは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせて走査線に出力するタイミングが決定される。
【００７９】
そして、画素電極駆動回路１２３０には、画像データと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、が入力される。画像データは、画素電極駆動回路１２３０内部で、１走査線分のデータとしてラインメモリに入力され、液晶表示素子内部の信号線にサンプリングされる。そして、画像データは、行選択パルスの出力によって信号線から出力される。ここで、１走査線分の画像データがサンプリングされるタイミングにおいて、一列目の走査線分のデータは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣが一致するタイミングによりサンプリングするタイミングが決定され、また、一列目以降の走査線分のデータは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせてサンプリングするタイミングが決定される。
【００８０】
よって、画素形成領域において、液晶は走査線に平行な画素列毎に応答する。このとき、どの画素に対しどのような周期で液晶を応答させているかを決めているのは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣである。つまり、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣによって決まる。
【００８１】
また、液晶表示素子３１４０は、各走査線に接続された行選択パルス検出回路３２９０を備えている。そして、行選択パルス検出回路３２９０は、一列目の走査線に行選択パルスが入力されると、同じタイミングで検出パルス出力線３２９１と検出パルス出力線３２９２にパルス信号を出力し、一列目以降の走査線に行選択パルスが入力されると、同じタイミングで検出パルス出力線３２９２にパルス信号を出力する。よって、検出パルス出力線３２９１から出力されるパルス信号は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと同じタイミングになり、検出パルス出力線３２９２から出力されるパルス信号は、水平同期信号ＨＳＹＮＣと同じタイミングになる。
【００８２】
よって、モーター制御回路１２６０に、検出パルス出力線３２９１，３２９２からの信号が入力されると、最終的には、実施の形態１や２に示した表示装置のように回転プリズムの回転を制御できる。
【００８３】
したがって、実施の形態３の表示装置は、実施の形態１や２の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができる。
【００８４】
また、液晶表示素子３１４０は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段として行選択パルス検出回路３２９０を有し、行選択パルス検出回路からの信号を利用している。つまり、照明光を変調するための情報を直接的に利用しているので、画素が照明光を変調する状態を確実に把握しながら、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できる。
【００８５】
（実施の形態４）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００８６】
また、実施の形態４は、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができる点が先に説明した実施の形態１や２や３と異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成について付加される部分のみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態４では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００８７】
よって、表示装置の光源周り及び回転プリズム周りの回路構成について述べる。図１６は、本発明の実施の形態４に関する光源周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。光源周りの回路は、光源ランプ１１１０と、光源制御回路４３１０と、光源駆動電源４３５０と、から主に構成され、回転プリズム周りの回路は、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０（回転状態検出手段）と、から主に構成されている。
【００８８】
まず、不図示の電源スイッチが入れられると、光源ランプ１１１０は、光源制御回路４３１０を介して、光源駆動電源４３５０から電力の供給を受けながら照明光を放射する。
【００８９】
また、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０と光源制御回路４３１０の内部にある電力遮断回路４３１１に入力される。つまり、エンコーダー１２８０によって、回転プリズムの回転の状態を検出できる。
【００９０】
そして、電力遮断回路４３１１に入力されるモーターの回転角の情報が変化しなった場合、つまり、回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、電力遮断回路４３１１は、光源に供給される電力を遮断し、自動的に前記光源を消す。
【００９１】
以上のように、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段としてエンコーダー１２８０が備え付けられ、エンコーダー１２８０からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができる。
【００９２】
したがって、前述の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができると同時に、回転プリズムが回転されない場合に、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。
【００９３】
尚、本発明は、各実施の形態で使われた表示装置およびプロジェクタの光学系に限定されるものではなく、照明光を照明光走査手段によって走査することが可能な光学系であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、回転プリズムは、正四角柱以外に、その他の正多角柱の形状であってもよい。
【００９４】
また、本発明は、各実施の形態で使われた表示装置およびプロジェクタの回路構成に限定されるものではなく、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期を利用して回転プリズムの回転を制御するような回路構成であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣの片方だけを利用する構成にするなどしてもよい。さらに、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ以外の同期信号があれば、それを利用した回路構成であってもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の表示装置およびプロジェクタでは、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。
【００９６】
また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。
【００９７】
また、照明光走査手段である回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させたり、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定したりしているため、表示素子の画像形成領域を均一に照明することができる。
【００９８】
また、回転プリズムは、画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号や、表示素子の有する出力信号から出力される照明光を変調するための情報を含んだ信号を利用して、回転を制御しているため、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。
【００９９】
また、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。
【０１００】
よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系を説明する図である。
【図２】 回転プリズムの作用を詳しく説明する図である。
【図３】 回転プリズムの回転によって画素形成領域内で照明光が走査する様子を説明する図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図５】
本発明の実施の形態１における第１電極基板に形成された表示画素の等価回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態１における回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１における回転プリズムの回転速度を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態１における回転プリズム表面の反射率の特性を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態１におけるモーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である
【図１０】 本発明の実施の形態１におけるある画素における行選択パルスの入力と当画素における透過率の変化と照明光が照射するとタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態１に関するプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図１２】 本発明の実施の形態２に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図１３】 本発明の実施の形態２における回転プリズム表面の反射率の特性を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態２におけるモーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である
【図１５】 本発明の実施の形態３に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図１６】 本発明の実施の形態４に関する光源周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
１１００ 表示装置の光学系
１１０１ プロジェクタの光学系
１１１０ 光源ランプ
１１１１ ランプ
１１１２ 凹面鏡
１１２１，１１２２ フライアイレンズ
１１２３ 重畳レンズ
１１２４ 平行化レンズ
１１３０ 回転プリズム
１１４０，３１４０ 液晶表示素子
１１４１ 走査線
１１４２ 信号線
１１４３ ＴＦＴ
１１４４ 画素電極
１１４５ 補助容量
１１４６ 補助容量線
１１５０ 投写レンズ
１２１０ 液晶制御回路
１２２０ 走査電極駆動回路
１２３０ 画素電極駆動回路
１２５０ モーター駆動電源
１２６０ モーター制御回路
１２６１，２２６１ カウンタ回路
１２６２ 駆動電力制御回路
１２６３ 角度位置補正回路
１２７０ モーター
１２８０ エンコーダー
３２９０ 行選択パルス検出回路
３２９１，３２９２ 検出パルス出力線
４３１０ 光源制御回路
４３１１ 電力遮断回路
４３５０ 光源駆動電源
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源から放射された照明光を表示素子に照射させて画像を表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表示装置において、照明光を表示装置に走査しながら照射することによって動画質の改善をする技術が知られている。
【０００３】
ある表示素子においては、複数の光源を表示素子の背面に配置して、表示素子の応答に基づいて点灯と消灯を時間差で行うことによって、表示素子に照射する光を走査する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、他の表示装置においては、光源の放射の方向を規定するスリットが形成された集光筒を回転することによって、表示素子に照射する光を走査し、その光の走査に同期して、表示素子の画素の状態を制御する構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７５６０４号公報
【特許文献２】
特開２００２−６７６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のような構成によれば、表示素子の応答に基づいて点灯と消灯を時間差で行うため、表示素子を駆動する回路を特別に変更しなくとも、照明光の制御のみで動画質の改善ができる。しかし、表示素子の背面した複数の光源を時間差で点灯と消灯を繰り返すことで照明光を走査するため、光源は瞬時に点灯や消灯ができることや、照明が均一になるように平面的に配置できるといった制約が必要になる。したがって、例えば、プロジェクタ用の光源であれば高い輝度が必要となるため、放電ランプなどが一般的に使われるが、このような光源を必要とする表示装置においては、瞬時に点灯や消灯をすることや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといった方法が困難であるといった問題がある。
【０００７】
特許文献２のような構成によれば、光源が瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといったことは特に必要ないが、特許文献２のように回転機構を利用して光を走査する構成では、回転運動により発生する速度変化を利用して光を平面上で走査するため、回転機構を等速回転させても光の走査を等速で行うことができないことがある。つまり、光の走査を等速で行えない場合は、表示素子に対して均等に照明光が当たらないため、照度むらや画像の表示むらになり画質が劣化してしまうといった問題が生きる。
【０００８】
よって、本発明の目的は、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような表示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。また、回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させているため、表示素子の形成する画像形成領域を均一に照明することができる。例えば、回転プリズム表面での光の損失が光の入射角度によって変化することで、画像形成領域における照度差が発生するような悪い影響があっても回転プリズムの回転速度を変化させることによって、画像形成領域を均一に照明することが可能となる。他にも、回転機構を利用して光を走査する構成においては、回転運動により発生する速度変化を利用して光を平面上で走査するため、回転機構を等速回転させても光の走査を等速で行うことができない。その場合、画像形成領域に対して均等に照明光が当たらないため、照度むらにより画質が劣化してしまうことがある。しかし、本発明のように回転機構である回転プリズムの回転速度を変化させることによって、光の走査を等速にして、画像形成領域に対して均等に照明光があたるようにすれば、画像形成領域を均一に照明することが可能となる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらのない表示装置を提供することができる。
【００１１】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記回転プリズムは、照明光が走査されながら照明される領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。また、回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されているため、表示素子の画像形成領域を均一に照明することができる。例えば、回転プリズム表面での光の損失が光の入射角度によって変化することで、画像形成領域における照度差が発生するといった悪い影響が発生する可能性があっても、光学多層膜などのコーティングにより回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を光の入射角度毎に最適に設定することによって、画像形成領域における照度差をなくして画像形成領域を均一に照明することが可能となる。よって、画像形成領域を均一に照明できれば、最終的に、スクリーン上にも均一な画像を得ることができる。さらに、回転プリズムの回転速度を変化させて画像形成領域における照度差を軽減させる上記の構成との組み合わせも可能であるが、その場合、画像形成領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定すれば、回転プリズムの速度変化の割合を下げられるので回転プリズムの速度制御の負担を軽くできるといった効果もある。
【００１３】
尚、前記回転プリズムは、前記画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用して、回転を制御してもよい。
【００１４】
このような構成によれば、画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用しているので、画素が照明光を変調する状態を把握することができる。よって、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明することができる。つまり、画素が照明光を変調する状態を開始してから変調する状態になり終えるまでの間に照明光が照射されると十分な状態で照明光を変調できないと画像が劣化してしまうが、本構成により、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置を提供することができる。
【００１５】
尚、前記表示素子は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有し、前記回転プリズムは、前記出力手段からの信号を利用することで、回転を制御してもよい。
【００１６】
このような構成によれば、照明光を変調するための情報を直接的に利用しているので、画素が照明光を変調する状態を確実に把握することができる。よって、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明することができる。つまり、画素が照明光を変調する状態を開始してから変調する状態になり終えるまでの間に照明光が照射されると十分な状態で照明光を変調できないと画像が劣化してしまうが、本構成により、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置を提供することができる。
【００１７】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記照明光走査手段は、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、前記回転状態検出手段からの情報によって前記回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、前述の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらのない表示装置を提供することができる。さらに、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。つまり、回転が停止した場合に光源が付いていると、回転プリズムか回転して光を走査している場合に比べて、大きな光が電気光学素子の画像形成領域の一部に照射され続けることになるため、電気光学素子の光の照射されていた一部だけが劣化するなどの問題が起きてしまうが、本構成によれば、回転状態検出手段によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合に、自動的に光源を消すこともできるので、そのような問題が回避できることになる。
【００１９】
そして、本発明によるプロジェクタは、前述のいずれかの表示装置に、表示素子の画像を投写する投写手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、前述の表示装置と同じように光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのないプロジェクタを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系について詳しく述べる。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系を説明する図である。この表示装置の光学系１１００は、光源ランプ１１１０（光源）と、フライアイレンズ１１２１，１１２２，重畳レンズ，平行化レンズ１１２４（照射光学系）と、回転プリズム１１３０（照明光走査手段）と、液晶表示素子１１４０（表示素子）を有している。
【００２４】
各部分について説明する。まず、光源ランプ１１１０は、ランプ１１１１と凹面鏡１１１２とによって構成される。ランプ１１１１は、たとえば、高圧水銀ランプなどの放電ランプからなり、また、凹面鏡１１１２は、放物面鏡からなる。尚、ランプ１１１１と凹面鏡１１２は、この構成に限らず変更が可能である。さらに、光源となるランプは、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといった制約はない。
【００２５】
そして、この光源ランプ１１１０では、ランプ１１１１が照明光を放射し、凹面鏡１１１２が照明光をフライアイレンズ１１２１，１１２２に向けて反射するようになっている。このとき、光源がＬＥＤのようなもので全方位へ拡散しなければ、凹面鏡１１１２でなく集光レンズを使って、フライアイレンズ１１２１，１１２２に向けて照明光を放射する構成や複数の光源をアレイ状に配置する構成であってもよい。
【００２６】
次に、フライアイレンズ１１２１，１１２２と重畳レンズ１１２３について説明する。フライアイレンズ１１２１，１１２２は、矩形状の輪郭を有する微小レンズをマトリックス状に配列したレンズアレイである。各微小レンズの外形形状は、光が入射する光軸方向から見た場合には、表示素子である液晶表示素子１１４０の画素形成領域（照明光を変調することが可能な複数の画素が形成する領域）の外形形状とは比率を変えて成形してある。ここでは、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の外形形状が、横縦比４：３の矩形形状であり、各微小レンズの外形形状は横縦比４：１の矩形形状に成形してある。そして、フライアイレンズ１１２１は、光源から放射された照明光を複数の部分光に分割して、部分光毎にフライアイレンズ１１２２の各微小レンズに集光させる。そして、フライアイレンズ１１２２は、複数に分割された部分光を重畳レンズ１１２３に入射させる。そして、重畳レンズ１１２３は、平行化レンズ１１２４を介し、複数に分割された部分光を集光して、フライアイレンズ１１２１の微小レンズの外形形状で規定される像を液晶表示素子１１４０に結像させる。
【００２７】
以上のように、フライアイレンズ１１２１，１１２２と重畳レンズ１１２３、そして、平行化レンズ１１２４により、光源が放射する照明光を液晶表示素子の一部の画素に対して照射することができる。つまり、液晶表示素子１１４０の画素形成領域が４：３に対して、フライアイレンズ１１２１の外形形状の横縦比が４：１となるため、画素形成領域の３分の１の部分に均一な照度分布をもつ照明光を照射することができることになる。
【００２８】
ただし、照明光を走査する照明光走査手段として回転プリズム１１３０が配置されているため、照明光の光軸はシフトされながら回転プリズムを通過する。そのため、液晶ライトバルブ１１４０における画素形成領域への照明位置は変化する。尚、回転プリズム１１３０は、ガラス材料からなる正多角柱のプリズムによって構成され、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する機能を有する。また、回転プリズム１１３０は不図示の電磁モーターに接続され、回転速度を制御されながら回転している。
【００２９】
ここで、図２に回転プリズムの作用を詳しく説明する図を示す。図中、紙面に対して垂直な軸を中心にして時計回りに回転プリズムが回転する場合について説明する。
【００３０】
図２において、（ａ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を回転プリズム１１３０に入射する照明光を屈折させずに直進させて射出する位置にある様子を示している。尚、ここでは説明を簡単にするため照明光を光軸に平行な光線として表記している。また、以下の説明では、同じように照明光を光線として表記し説明する。
【００３１】
（ｂ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に０°から４５°の間における回転の様子を示している。この場合は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を図中上側に屈折させて図中右側から射出する。
【００３２】
（ｃ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に４５°から９０°の間における回転の様子を示している。この場合は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を図中下側に屈折させて図中右側から射出する。
【００３３】
（ｄ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に９０°回転した様子を示している。この場合は、（ａ）の場合と同様に、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を屈折させずに直進させて射出する位置にある様子を示している。
【００３４】
よって、図２のように照明光は回転プリズムの回転と屈折率の関係から光軸がシフトされながら回転プリズムを通過するため、照明光は、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内で走査しながら照射される。そして、図２（ａ）から（ｂ）は、回転プリズムが連続回転することによって繰り返し行われる。
【００３５】
図３に回転プリズムの回転によって液晶表示素子の画素形成領域内で照明光が走査する様子を説明する図を示す。図３の（ａ）から（ｄ）の照明光の照射領域は、図２に示した（ａ）から（ｄ）回転プリズムの回転位置に対応している。尚、図３（ｅ）は、図３の（ａ）から（ｄ）を繰り返して連続的に液晶表示素子１１４０の画素形成領域内に照明光を照射した場合に、ある一定時間の積分をした照明の様子を示している。
【００３６】
図３の（ａ）に示すように、図２の（ａ）の回転位置において回転プリズムを通過した照明光は、液晶表示素子１１４０の一部の画素、つまり画素形成領域の中央における画素形成領域の３分の１の部分に照射される。そして、回転プリズムが、図２の（ａ）から（ｂ）のように回転すると、図３の（ａ）から（ｂ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の中央から照明光の照射が始まるように遷移する。さらに、回転プリズムが、図２の（ｂ）から（ｃ）のように回転すると、図３の（ｂ）から（ｃ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の上側端から照明光の照射が始まるように遷移する。そして、回転プリズムが、図２の（ｃ）から（ｄ）のように回転すると、図３の（ｃ）から（ｄ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の上側端から中央側に向かって照明光の照射領域が遷移する。尚、液晶表示素子１１４０の各画素が照明光を変調するタイミングと照明光を走査するタイミングの関係については後で詳しく述べる。
【００３７】
したがって、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内への照明光の走査が、繰り返し高速に行われることにより、ある一定時間の積分をすれば図３の（ｅ）に示すように、画素形成領域内に均一な照度分布をもつ照明光の照射が行うことができる。また、画素形成領域における各画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。そのため、表示素子が、液晶を使ったホールド型の表示素子であっても、瞬間的な画像を断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するようなホールド型の表示素子でおきる動画像のぼけを軽減し、動画質を改善することができる。尚、画素形成領域に照明する照明領域の大きさに関しては、この構成に限らず変更が可能であるが、走査することによって画素形成領域全体が照明される範囲であれば、できる限り狭い方が瞬間的な画像を更に断続的に表示できるため、動画像のぼけを更に軽減することが可能である。
【００３８】
図１に戻って、液晶表示素子１１４０は、液晶パネルの前後に２枚の偏光板を備え、また、画素形成領域を形成する複数の画素には、赤色、緑色、青色のカラーフィルターが画素毎に規則的に配置された構造である。したがって、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内に入射した照明光が、画素毎に変調されると最終的にはフルカラーの画像が液晶表示素子１１４０に表示することができる。
【００３９】
次に、表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成について述べる。図４は、本発明の実施の形態１に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子１１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０と、から主に構成されている。
【００４０】
まず、液晶表示素子１１４０の内部構造について説明する。液晶表示素子１１４０は、第１電極基板，第２電極基板及びこれら基板間に保持された液晶層を備える液晶パネルと、液晶パネルの前後に配置された偏光板と、により構成されている。液晶パネルにおいて、第１電極基板は、透明なガラス基板で構成されており、液晶層と接する側の表面には、走査線、信号線、画素電極、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）、補助容量、及び補助容量線が形成されている。また、第２電極基板は、第１電極基板と同じく透明なガラス基板で構成されており、液晶層と接する側の表面には、画素電極と相対する対向電極及びカラーフィルター層が全面に形成されている。
【００４１】
第１電極基板に形成された表示画素の等価回路図を図５に示す。走査線１１４１及びこれと交差するように配列された信号線１１４２の交差部には、スイッチ素子としてＴＦＴ１１４３が接続されている。そのＴＦＴ１１４３のゲート電極は走査線１１４１に接続され、ソース電極は信号線１１４２に接続され、さらにドレイン電極は画素電極１１４４に接続されている。画素電極１１４４には、充電電荷を保持するための補助容量１１４５が電気的に並列に接続され、補助容量１１４５には、画素電極１１４４と補助容量線１１４６との間に容量を形成している。そして、補助容量線１１４６には図示しない外部の制御回路から一定の電位が与えられている。ここで、図５に示す等価回路図の動作について簡単に説明する。信号線１１４２に画像データがサンプリングされ、これと同期して走査線１１４１に行選択パルスが出力されると、ＴＦＴ１１４３のソース・ドレイン間が導通状態となり、信号線１１４２にサンプリングされた画像データがＴＦＴ１１４３を介して画素電極１１４４に書き込まれる。この画像データは前述の対向電極との間に信号電圧として充電され、これに液晶層が応答することにより、各画素で照明光を変調して画像を表示することができる。
【００４２】
図４に戻って、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００４３】
まず、走査電極駆動回路１２２０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、前述の走査線に行選択パルスを出力する。ここで、行選択パルスが出力されるタイミングにおいて、一列目の走査線に出力するタイミングは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣとが一致するタイミングにより決定され、また、一列目以降の走査線に出力するタイミングは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせて走査線に出力するタイミングが決定される。
【００４４】
そして、画素電極駆動回路１２３０には、画像データと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、が入力される。画像データは、画素電極駆動回路１２３０内部で、１走査線分のデータとしてラインメモリに入力され、前述の信号線にサンプリングされる。そして、画像データは、行選択パルスの出力によって信号線から出力される。ここで、１走査線分の画像データがサンプリングされるタイミングにおいて、一列目の走査線分のデータは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣが一致するタイミングによりサンプリングするタイミングが決定され、また、一列目以降の走査線分のデータは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせてサンプリングするタイミングが決定される。
【００４５】
よって、画素形成領域において、液晶は走査線に平行な画素列毎に応答する。このとき、どの画素に対しどのような周期で液晶を応答させているかを決めているのは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣである。つまり、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣによって決まる。
【００４６】
そして、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０にも入力される。そして、モーター１２７０は、モーター制御回路１２６０を介して、モーター駆動電源１２５０から電力の供給を受けながら回転プリズムを回転させる。このとき、モーター制御回路１２６０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び水平同期信号ＨＳＹＮＣによりモーターの回転のタイミングを制御している。尚、モーターの回転軸と回転プリズムの回転軸は同軸にあり、モーターには、モーターの回転角を検出するためのエンコーダー１２８０が配置してあり、その情報はモーター制御回路１２６０にフィードバックされている。
【００４７】
次に、モーターの駆動について詳しく述べる。図２（ａ）から（ｄ）において、照明光の光軸がシフトされながら回転プリズムを通過する様子を説明したが、これに対応して、図６に、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として回転角０度から９０度までの範囲において、回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す。
【００４８】
図６に示されるように、回転角０度（９０度）付近に比べ、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転角あたりの変化量が大きい。したがって、回転プリズムを等速で回転させると液晶表示素子の上端部付近と下端部付近での照明光の走査速度が速くなってしまうため、液晶表示素子に照度むらが発生してしまう。したがって、本実施の形態では、図７のように、回転角０度（９０度）付近では、回転プリズムの回転速度を早くし、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転速度を遅くしている。これにより、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動することができる。よって、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させることができる。
【００４９】
ただし、照明光が液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動しても、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜などがコーティングされていないときは、一般的に回転プリズム表面は、入射角０度よりも４５度のほうが光の反射が大きくなるため、その分だけ液晶表示素子の上端部付近と下端部付近での照度が下がるといった悪影響が残る。したがって、照明光が液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動することを考慮して、本実施の形態の回転プリズム表面は、図８のように回転プリズム表面への光の入射角０度から４５度において全体的に平坦化して回転プリズム表面の反射率を抑えられるように、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜がコーティングされている。よって結果として、回転プリズムの回転速度の変化と回転プリズム表面における光の反射率特性の組み合わせとの加法的な効果により、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させている。
【００５０】
以下に、回転プリズムの回転速度の制御について説明する。図９は、モーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である。前述に説明したように、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０に入力される。モーター制御回路１２６０内部において、水平同期信号ＨＳＹＮＣは、カウンタ回路１２６１に入力され、あらかじめ設定してあったデータベースを基に、水平同期信号ＨＳＹＮＣの一部のパルスを間引いて疎密なパルスとして出力される。そして、疎密なパルスは、駆動電力制御回路１２６２に入力され、駆動電力制御回路１２６２は、疎密なパルスに連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。このとき、モーターがパルス駆動のモーターであれば、駆動電力制御回路１２６２によりパルス信号による電力がモーターに供給され、モーターがアナログ電圧駆動のモーターであれば、疎密なパルスに連動してアナログ信号が作られ、アナログ信号による電力がモーターに供給される。これによって、モーターは、図７に示すような回転速度により、回転プリズムを回転することができる。よって、照明光の走査速度を一定にできる。
【００５１】
そして、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０内部の角度位置補正回路１２６３に入力される。また、角度位置補正回路１２６３には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣも入力される。
【００５２】
そして、角度位置補正回路１２６３は、回転プリズムの回転角度において、あらかじめ設定された９０度刻みの位置を検出する機能を有し、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差をとって、差がある場合には、差がなくなるように補正する信号を生成して、駆動電力制御回路１２６２に補正信号を入力する。そして、駆動電力制御回路１２６２は、補正信号に連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。
【００５３】
以上のように、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差が無くなれば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期に合わせて、回転プリズムの回転位置も同じ位置に決まる。したがって、必然的に液晶表示素子の決まった場所に照明光を照射することができる。また、液晶表示素子は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して駆動しているため、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期に同期して照明光を走査させることになる。
【００５４】
以上の構成を具体的に説明するために、図１０に、ある画素における行選択パルスの入力と当画素における透過率の変化と照明光が照射するとタイミングを示すタイミングチャートを示す。尚、図１０において、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動している。また、角度位置補正回路に設定された９０度刻みの基準位置は、図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度とする。つまり、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが入力されるとき、回転プリズムの回転状態は図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度の位置にあり、その後、９０度回転する毎に、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが入力され、回転プリズムは同様の回転角度の状態にあることを意味する。そして、照明光が走査される方向は、液晶表示素子内部の信号線と平行で、行選択パルスが液晶表示素子内部の走査線を選択して信号を順に発生して行く方向と一致している。よって、回転プリズムの回転状態は図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度の位置にある場合、行選択パルスは図３（ｃ）に対応する液晶表示素子の上端で信号を発生し、その後、行選択パルスと照明光は走査を繰り返す。また、図１０においては、例として、最初の行選択パルスの入力により透過率０％から透過率１００％になるように液晶を応答させ、次の行選択パルスの入力により透過率１００％から透過率０％になるように液晶を応答させている。
【００５５】
よって、図１０に示した画素の透過率の曲線からも分かるように、液晶の応答が十分な状態で照明光を照射されている。したがって、本実施の形態においては、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらが少なくなっている。
【００５６】
尚、本実施の形態では、角度位置補正回路に設定された９０度刻みの基準位置は、図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度としたが、本実施の形態のように回転プリズムが正四角柱ということであれば、頂角の半分である４５度以上９０度未満に設定することにより、照明光が当画素に照明し始められるまでの時間を、照明光が当画素に照明し終わってから次に行選択パルスが当画素に送られるまでの時間以上にすることもできる。ただし、照明領域の大きさを考慮して、行選択パルスが入力されている画素に照明光が照射されないように設定する必要がある。
【００５７】
また、本実施の形態では、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動するように、回転プリズムの回転を制御しているが、回転プリズムに吸収される光の損失や光学系の光の損失なども含めて、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズムの回転速度を変化させてもよい。その場合は、カウンタ回路１２６１の設定したデータベースを変更すれば容易に実現できる。
【００５８】
最後に、本実施の形態の光学系は、図１１に示したプロジェクタの光学系１１０１のように、図１の表示装置の光学系１１００とほぼ同じ構成に投写手段として投写レンズ１１５０を配置して、液晶表示素子に表示された画像を、不図示のスクリーンに投写して表示する構成であってもよい。このときの投写方式は、スクリーンの前面から投写する方式とスクリーンの背面から投写する方式のいずれであってもよい。また、投写手段は、投写レンズ１１５０のようにレンズではなく曲面ミラーを用いたものであってもよい。
【００５９】
以上のように、この表示装置およびプロジェクタは、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する液晶表示素子１１４０と、光源が放射する照明光を一部の画素に対して照射する照射光学系と、照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズム１１３０を備え、回転プリズム１１３０は、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させている。また、回転プリズム１１３０は、液晶表示素子１１４０の画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号である垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣを利用して、回転を制御している。これにより、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供している。
【００６０】
（実施の形態２）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００６１】
また、実施の形態２は、回転プリズムが等速で回転するように回転が制御されている点と、それに対応して照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定している点が先に説明した実施の形態１と大きく異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成の変更点についてのみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態２では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００６２】
図１２は、本発明の実施の形態２に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子１１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０から主に構成されている。
【００６３】
図１２において、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００６４】
そして、走査電極駆動回路１２２０と画素電極駆動回路１２３０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、それに応じて液晶が応答する。
【００６５】
そして、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０にも入力される。そして、モーター１２７０は、モーター制御回路１２６０を介して、モーター駆動電源１２５０から電力の供給を受けながら回転プリズムを回転させる。このとき、モーター制御回路１２６０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び水平同期信号ＨＳＹＮＣによりモーターの回転のタイミングを制御している。尚、モーターの回転軸と回転プリズムの回転軸は同軸にあり、モーターには、モーターの回転角を検出するためのエンコーダー１２８０が配置してあり、その情報はモーター制御回路１２６０にフィードバックされている。
【００６６】
次に、モーターの駆動について詳しく述べる。図２（ａ）から（ｄ）において、照明光の光軸がシフトされながら回転プリズムを通過する様子を説明したが、これに対応して、図６に、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として回転角０度から９０度までの範囲において、回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す。
【００６７】
図６に示されるように、回転角０度（９０度）付近に比べ、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転角あたりの変化量が大きい。したがって、回転プリズムを等速で回転させると液晶表示素子の上端部と下端部での照明光の走査速度が速くなってしまうため、液晶表示素子に照度むらが発生してしまう。したがって、本実施の形態では、回転プリズムが等速で回転することによって照明光が液晶表示素子の画素形成領域を速度変化しながら移動することを考慮して、図１３のように、光の入射角０度付近では回転プリズム表面の反射率が高く、光の入射角４５度付近では回転プリズム表面の反射率が低くなるように、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜をコーティングしてある。よって、最終的に、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させている。
【００６８】
以下に、回転プリズムの等速回転の制御について説明する。図１４は、モーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である。前述に説明したように、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０に入力される。モーター制御回路１２６０内部において、水平同期信号ＨＳＹＮＣは、カウンタ回路２２６１に入力され、あらかじめ設定してあったデータベースを基に、水平同期信号ＨＳＹＮＣの一部のパルスを間引いて等間隔なパルスとして出力される。そして、等間隔なパルスは、駆動電力制御回路１２６２に入力され、駆動電力制御回路１２６２は、等間隔なパルスに連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。このとき、モーターがパルス駆動のモーターであれば、駆動電力制御回路１２６２によりパルス信号による電力がモーターに供給され、モーターがアナログ電圧駆動のモーターであれば、等間隔なパルスに連動してアナログ信号が作られ、アナログ信号による電力がモーターに供給される。これによって、モーターは、回転プリズムを等速回転で回転することができる。尚、等間隔なパルスは、液晶表示素子１１４０の画像形成領域に画像情報が４回書き込まれる時間の間に、正四角柱の回転プリズムが一回転するように作られている。
【００６９】
そして、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０内部の角度位置補正回路１２６３に入力される。また、角度位置補正回路１２６３には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣも入力される。
【００７０】
そして、角度位置補正回路１２６３は、回転プリズムの回転角度において、あらかじめ設定された９０度刻みの位置を検出する機能を有し、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差をとって、差がある場合には、差がなくなるように補正する信号を生成して、駆動電力制御回路１２６２に補正信号を入力する。そして、駆動電力制御回路１２６２は、補正信号に連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。
【００７１】
よって、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差が無くなれば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期に合わせて、回転プリズムの回転位置も同じ位置に決まる。したがって、必然的に液晶表示素子の決まった場所に照明光を照射することができる。また、液晶表示素子は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して駆動しているので、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明でき、画像の表示むらが少なくすることができる。
【００７２】
以上のように、この表示装置およびプロジェクタは、照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズム１１３０を備え、回転プリズム１１３０は、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されている。また、回転プリズム１１３０は、液晶表示素子１１４０の画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号である垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣを利用して、回転を制御している。これにより、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供している。
【００７３】
尚、本実施の形態では、回転プリズムが等速回転した場合に対応して回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されているが、回転プリズムが等速で無い場合や、回転プリズムに吸収される光の損失や、光学系の光の損失なども含めて、回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定してもよい。
【００７４】
（実施の形態３）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００７５】
また、実施の形態３は、表示素子が照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有する点と、信号モーター制御回路に入力される信号が液晶制御回路から出力された水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣの代わりに当出力手段から出力された信号を利用する点が先に説明した実施の形態１や２と異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成の変更点についてのみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態３では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００７６】
図１５は、本発明の実施の形態３に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子３１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０と、行選択パルス検出回路３２９０（出力手段）から構成されている。
【００７７】
図１５において、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００７８】
まず、走査電極駆動回路１２２０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、液晶表示素子内部の走査線に行選択パルスを出力する。ここで、行選択パルスが出力されるタイミングにおいて、一列目の走査線に出力するタイミングは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣとが一致するタイミングにより決定され、また、一列目以降の走査線に出力するタイミングは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせて走査線に出力するタイミングが決定される。
【００７９】
そして、画素電極駆動回路１２３０には、画像データと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、が入力される。画像データは、画素電極駆動回路１２３０内部で、１走査線分のデータとしてラインメモリに入力され、液晶表示素子内部の信号線にサンプリングされる。そして、画像データは、行選択パルスの出力によって信号線から出力される。ここで、１走査線分の画像データがサンプリングされるタイミングにおいて、一列目の走査線分のデータは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣが一致するタイミングによりサンプリングするタイミングが決定され、また、一列目以降の走査線分のデータは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせてサンプリングするタイミングが決定される。
【００８０】
よって、画素形成領域において、液晶は走査線に平行な画素列毎に応答する。このとき、どの画素に対しどのような周期で液晶を応答させているかを決めているのは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣである。つまり、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣによって決まる。
【００８１】
また、液晶表示素子３１４０は、各走査線に接続された行選択パルス検出回路３２９０を備えている。そして、行選択パルス検出回路３２９０は、一列目の走査線に行選択パルスが入力されると、同じタイミングで検出パルス出力線３２９１と検出パルス出力線３２９２にパルス信号を出力し、一列目以降の走査線に行選択パルスが入力されると、同じタイミングで検出パルス出力線３２９２にパルス信号を出力する。よって、検出パルス出力線３２９１から出力されるパルス信号は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと同じタイミングになり、検出パルス出力線３２９２から出力されるパルス信号は、水平同期信号ＨＳＹＮＣと同じタイミングになる。
【００８２】
よって、モーター制御回路１２６０に、検出パルス出力線３２９１，３２９２からの信号が入力されると、最終的には、実施の形態１や２に示した表示装置のように回転プリズムの回転を制御できる。
【００８３】
したがって、実施の形態３の表示装置は、実施の形態１や２の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができる。
【００８４】
また、液晶表示素子３１４０は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段として行選択パルス検出回路３２９０を有し、行選択パルス検出回路からの信号を利用している。つまり、照明光を変調するための情報を直接的に利用しているので、画素が照明光を変調する状態を確実に把握しながら、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できる。
【００８５】
（実施の形態４）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００８６】
また、実施の形態４は、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができる点が先に説明した実施の形態１や２や３と異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成について付加される部分のみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態４では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００８７】
よって、表示装置の光源周り及び回転プリズム周りの回路構成について述べる。図１６は、本発明の実施の形態４に関する光源周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。光源周りの回路は、光源ランプ１１１０と、光源制御回路４３１０と、光源駆動電源４３５０と、から主に構成され、回転プリズム周りの回路は、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０（回転状態検出手段）と、から主に構成されている。
【００８８】
まず、不図示の電源スイッチが入れられると、光源ランプ１１１０は、光源制御回路４３１０を介して、光源駆動電源４３５０から電力の供給を受けながら照明光を放射する。
【００８９】
また、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０と光源制御回路４３１０の内部にある電力遮断回路４３１１に入力される。つまり、エンコーダー１２８０によって、回転プリズムの回転の状態を検出できる。
【００９０】
そして、電力遮断回路４３１１に入力されるモーターの回転角の情報が変化しなった場合、つまり、回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、電力遮断回路４３１１は、光源に供給される電力を遮断し、自動的に前記光源を消す。
【００９１】
以上のように、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段としてエンコーダー１２８０が備え付けられ、エンコーダー１２８０からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができる。
【００９２】
したがって、前述の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができると同時に、回転プリズムが回転されない場合に、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。
【００９３】
尚、本発明は、各実施の形態で使われた表示装置およびプロジェクタの光学系に限定されるものではなく、照明光を照明光走査手段によって走査することが可能な光学系であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、回転プリズムは、正四角柱以外に、その他の正多角柱の形状であってもよい。
【００９４】
また、本発明は、各実施の形態で使われた表示装置およびプロジェクタの回路構成に限定されるものではなく、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期を利用して回転プリズムの回転を制御するような回路構成であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣの片方だけを利用する構成にするなどしてもよい。さらに、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ以外の同期信号があれば、それを利用した回路構成であってもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の表示装置およびプロジェクタでは、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。
【００９６】
また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。
【００９７】
また、照明光走査手段である回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させたり、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定したりしているため、表示素子の画像形成領域を均一に照明することができる。
【００９８】
また、回転プリズムは、画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号や、表示素子の有する出力信号から出力される照明光を変調するための情報を含んだ信号を利用して、回転を制御しているため、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。
【００９９】
また、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。
【０１００】
よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系を説明する図である。
【図２】 回転プリズムの作用を詳しく説明する図である。
【図３】 回転プリズムの回転によって画素形成領域内で照明光が走査する様子を説明する図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図５】
本発明の実施の形態１における第１電極基板に形成された表示画素の等価回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態１における回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１における回転プリズムの回転速度を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態１における回転プリズム表面の反射率の特性を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態１におけるモーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である
【図１０】 本発明の実施の形態１におけるある画素における行選択パルスの入力と当画素における透過率の変化と照明光が照射するとタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態１に関するプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図１２】 本発明の実施の形態２に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図１３】 本発明の実施の形態２における回転プリズム表面の反射率の特性を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態２におけるモーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である
【図１５】 本発明の実施の形態３に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図１６】 本発明の実施の形態４に関する光源周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
１１００ 表示装置の光学系
１１０１ プロジェクタの光学系
１１１０ 光源ランプ
１１１１ ランプ
１１１２ 凹面鏡
１１２１，１１２２ フライアイレンズ
１１２３ 重畳レンズ
１１２４ 平行化レンズ
１１３０ 回転プリズム
１１４０，３１４０ 液晶表示素子
１１４１ 走査線
１１４２ 信号線
１１４３ ＴＦＴ
１１４４ 画素電極
１１４５ 補助容量
１１４６ 補助容量線
１１５０ 投写レンズ
１２１０ 液晶制御回路
１２２０ 走査電極駆動回路
１２３０ 画素電極駆動回路
１２５０ モーター駆動電源
１２６０ モーター制御回路
１２６１，２２６１ カウンタ回路
１２６２ 駆動電力制御回路
１２６３ 角度位置補正回路
１２７０ モーター
１２８０ エンコーダー
３２９０ 行選択パルス検出回路
３２９１，３２９２ 検出パルス出力線
４３１０ 光源制御回路
４３１１ 電力遮断回路
４３５０ 光源駆動電源
Claims (5)
- 照明光を放射する光源と、
照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、
前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、
前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、
前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する正四角柱の回転プリズムを備え、
前記回転プリズムは、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として、前記回転プリズムの回転角が０度付近で前記回転プリズムの回転速度を早くし、前記回転プリズムの回転角が４５度付近で前記回転プリズムの回転速度を遅くすることにより、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させることを特徴とする表示装置。 - 前記回転プリズムは、前記画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用して、回転を制御していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示素子は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有し、前記回転プリズムは、前記出力手段からの信号を利用することで、回転を制御していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記照射光学系が、
矩形状の輪郭を有する微小レンズをマトリックス状に配列したレンズアレイであって、前記微小レンズの外形形状が、前記表示素子の画素形成領域の外形形状とは比率の異なる第１のフライアイレンズと、
第２のフライアイレンズと、
重畳レンズと、
平行化レンズと、を有し、
前記第１のフライアイレンズが、前記光源から放射された照明光を複数の部分光に分割するとともに前記複数の部分光を前記第２フライアイレンズに集光させ、
前記第２のフライアイレンズが、前記複数の部分光を前記重畳レンズに入射させ、
前記重畳レンズが、前記平行化レンズを介し、前記複数の部分光を集光して前記表示素子に結像させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。 - 請求項１から４に記載のいずれかの表示装置に、表示素子の画像を投写する投写手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003117171A JP4241161B2 (ja) | 2003-04-22 | 2003-04-22 | 表示装置およびプロジェクタ |
Publications (2)
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