JPH0720431A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型であり、高解像度且つ高開口率を有する
液晶表示装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明にかかる液晶表示装置は、１つの画像
に含まれる全画素のうちから左右方向または上下方向に
並ぶ画素列を１つおきに抽出して得られる互いに異なる
部分画像を表示する画像表示手段４，１３，１４と、前
記画像表示手段から得られる一方の前記部分画像に含ま
れる１つの画素列が他方の前記部分画像に含まれる画素
列のうち前記画像において隣接していた２つの画素列間
の領域を埋めるように２つの前記部分画像を合成して前
記画像を復元する復元手段７，８，９，１０とを備えて
なることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特に、画素を高密度化した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置として投射型液晶表
示装置を例にして、その光学構成例を図９に、パネル内
配線例を図１０に示す。図９において、光源１０１から
出た光は図示しないレンズで集光され、色分解用のダイ
クロイックミラー１０２、１１２に入射する。ダイクロ
イックミラー１０２では緑成分だけ反射され、ダイクロ
イックミラー１１２では赤成分が反射、青成分は透過さ
れ各色光が取り出され、それぞれ独立した液晶パネル１
０４，１１３，１１４に入射する。その後、各光は液晶
パネルに形成された画像により変調され、合成用ダイク
ロイックミラー１０５、１０６により色合成され投影レ
ンズ１１１を通して拡大投射される。この構成では、光
源１０１から各液晶パネル１０４，１１３，１１４まで
の各距離は互いに等しく且つ各液晶パネル１０４，１１
３，１１４から投影レンズ１１１までの各距離も互いに
等しいので、色むらが生じにくいという特徴がある。

【０００３】しかし、通常液晶パネル内の配線は図１０
（ａ）のように信号線１２０もゲート線１２１も真っ直
ぐになっているが、さらに液晶パネルの解像度を上げる
ために、図１０（ｂ）のように画素配列を１垂直ライン
毎に０．５画素分ずらす構成にすると、信号線１２３お
よびゲート線１２４が入り組んで実際の開口率を低下さ
せる。ここで、１２２，１２５は開口部である。このよ
うな解像度の改善のために引き起こされる開口率の低下
は、画素が高密度化されるほど顕著になる。つまり、高
密度化されると配線領域が全体の画素に占める割合が大
きくなり、開口率の低下が大幅になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
画像表示装置では、高解像度化されると表示パネルの配
線領域が画素領域に対して占める割合が大きくなり、各
配線のパターンを少しでも曲げたりしてその領域が大き
くなると、全体の開口率を大幅に低下させるという問題
があった。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、画素を高密度化し且つ開口率を大きくすること
ができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、１つの画像に含まれる全画素のうちから左右方向
または上下方向に並ぶ画素列を１つおきに抽出して得ら
れる互いに異なる部分画像を表示する２つの画像表示手
段と、一方の前記画像表示手段から得られる前記部分画
像に含まれる１つの画素列が他方の前記画像表示手段か
ら得られる前記部分画像に含まれる画素列のうち前記画
像において隣接していた２つの画素列間の領域を埋める
ように２つの前記部分画像を合成して前記画像を復元す
る復元手段とを備えてなることを特徴とする。当該液晶
表示装置がカラー画像を提供する場合は、前記２つの画
像表示手段を赤、青および緑色毎に設け、さらに復元す
る前に各色ごとに１つの部分画像を合成するための合成
手段を設ける。

【０００７】一方、本発明に係る単板のカラー液晶パネ
ルを用いた液晶表示装置は、１つの画像に含まれる全画
素のうちから所定の１色に対応する画素を抜き出して得
られる第１の部分画像を表示する第１の画像表示手段
と、前記全画素のうちから他の２色に対応する画素を抜
き出して得られる第２の部分画像を表示する第２の画像
表示手段と、前記第１の画像表示手段から得られる前記
第１の部分画像に含まれる１つの画素が前記第２の画像
表示手段から得られる前記第２の部分画像に含まれるの
画素のうち前記画像において隣接していた各画素間の領
域を埋めるように前記第１および第２の部分画像を合成
して前記画像を復元する復元手段とを備えてなることを
特徴とする。この場合、液晶パネル上に色フィルターを
作成しても良いし、そのする代わりに、液晶パネル独立
に対して設けた色フィルターによりフィルターをかけて
も良い。

【０００８】以上において、合成すべき各部分画像から
変調を受ける光束は、互いに偏光方向を異ならせるのが
好ましく、この場合、前記復元手段は、偏光方向を回転
させる少なくとも１つの偏光回転手段と１つの偏光方向
のみ抽出する少なくとも１つの偏光手段とを用いて構成
れば良い。

【０００９】この互いに偏光方向を異ならせるための手
段として、液晶パネルに設けた偏光素子を用いても良い
し、前記復元手段とは作用する偏光方向が９０度回転さ
れた少なくとも１つの偏光回転手段と１つの偏光手段と
光源の直後に設けて構成しても良い。

【００１０】

【作用】本発明では、元の１つの画像から抽出した各部
分画像を左右や上下等のようにに並べて表示し、これら
部分画像を光学系で合成して原画像を復元する。

【００１１】それゆえ、本発明によれば、一方の部分画
像を表示するためのパネルにおける配線領域に該当する
部分には、合成時に他方のパネルから得られる部分画像
がオーバーラップされるので、配線領域による開口率の
低下が回避できる。従って、配線を真っ直ぐ作成しても
解像度を高くすることができるため、高解像度で高開口
率つまり明るい液晶表示装置を実現することができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明について
説明する。対応する部分には同一番号を付して、詳細な
説明は省略する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施例に係る液晶
表示装置の概略構成図である。この液晶表示装置は、光
源１、色分離合成用ダイクロイックミラー２，５，６，
１２、ミラー３，７，１０，１５、それぞれが独立した
２つの表示領域を有する液晶パネル４，１３，１４、偏
光ビームスプリッター８、λ／４板９、投影レンズ１
１、偏光素子（図示せず）、集光レンズ（図示せず）を
備えてなる。光源１から出射された光束を集光するため
の集光レンズは、光源１とダイクロイック光学素子２と
の間、あるいは液晶パネル４，１３，１４の各表示領域
毎にその前方に設けられるが、図１においてこれらは省
略してある。なお、後述する他の実施例においても、前
記集光レンズに関する説明および図面は省略する。

【００１４】光源１から出射された光束から、色分離用
ダイクロイックミラー２で緑成分を抽出した後、色分離
用ダイクロイックミラー１２によって反射で赤を、透過
で青を抽出する。抽出された緑、赤、青成分は、それぞ
れ液晶パネル４，１３，１４に入射する。

【００１５】この液晶パネル４，１３，１４は、図２
（ａ）に示すようにそれぞれ２つの表示領域１６ａ，１
６ｂを有する。液晶パネルに表示される画像は従来は１
つであるが、本発明では解像度を上げるために１つの画
像のうちのサンプリングの位置の異なる隣接するひとま
とまりの画素を上下あるいは左右に分割して表示領域１
６ａ，１６ｂに振り分けて表示する。例えば、表示領域
１６ａ，１６ｂにおいて、信号線１７ａ，１７ｂとゲー
ト線１８ａ，１８ｂとの交点にそれぞれ形成される各開
口部１８ａ，１８ｂは、元は１つの画像での互いに隣接
する位置にあったものである。以下、この２つ表示領域
１６ａ，１６ｂから得られる各表示画像を、部分画像と
言う。これら各部分画像は、後述するような手段によっ
て合成されて、図２（ｂ）のような元の１つの画像に復
元されるわけである。

【００１６】また、この液晶パネル４，１３，１４に
は、この合成のために、各表示画像に入射される光束の
うちそれぞれ偏光方向が９０度異なるもののみ通過する
ように図示しない偏光素子が配置されている。

【００１７】次に、この液晶パネル４，１３，１４に形
成された画像により変調された光束は、ダイクロイック
ミラー５、６で合成される。従来は緑、赤、青成分に対
する画像が合成された後すぐに投影レンズ１１によって
拡大投影されるが、本発明では上記のように各液晶パネ
ル４，１３，１４において上下あるいは左右に表示され
た部分画像を合成するために光学素子７〜１０を用い
る。すなわち、各液晶パネル４，１３，１４において上
下あるいは左右の各部分を通過したそれぞれ９０度偏光
方向の異なる光束は、一方が偏光ビームスプリッター８
とλ／４板９と反射板１０によって９０度回転した後、
他方の光束に合成され、元の１つの画像が復元される。
この時合成される位置はそれぞれの部分画像が空間的に
サンプリングされたところと同じ位置に合成されること
は言うまでもない。このようにして合成された図２
（ｂ）に示すような高開口率且つ高密度の画像は投影レ
ンズ１１を通して拡大投射される。

【００１８】このように、本発明によれば、１つの画像
のうちのサンプリングの位置の異なる隣接するひとまと
まりの部分画像を左右や上下等のように２つの独立した
表示領域に並べて表示し、光学系で合成して元の１つの
画像に復元することにより、上記１つの画像を分割した
方向の配線領域による開口率の低下を完全に回避するこ
とができるため、配線領域は真っ直ぐでも高解像度化
し、開口率を大きくすることが可能となる。

【００１９】さらに、液晶パネル４，１３，１４の各表
示領域の大きさは、同じ解像度を有する従来の液晶パネ
ルの大きさに比較して１／２で済むので、投影レンズ１
１を小さくすることができ、低コスト化が可能となる。
また、このような構成で画像を表示するシステムでは、
左右の画像に別々の極性の信号を入力することができ、
コモン電極を左右で独立に設ければコモン反転を従来の
ように水平周期で振る必要がなくなり、フィールド周期
にすることができるため低消費電力で低電圧の駆動が可
能となる。

【００２０】もちろん、光源１から各液晶パネル４，１
３，１４までの各距離は互いに等しく且つ各液晶パネル
４，１３，１４から投影レンズ１１までの各距離も互い
に等しいので、色むらが生じにくいという従来からの効
果はそのまま奏せられる。

【００２１】なお、１つの画像から複数の部分画像に分
離する画素パターンは、図２に示すように横方向に１つ
飛びに分離するパターンに限らず、図の縦方向に分離し
ても良いし、種々のバリエーションが考えられる。

【００２２】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３は、本実施例に係る液晶表示装置の概略構成
図である。この液晶表示装置は、光源１、色分離合成用
ダイクロイック光学素子２，５，６，１２、ミラー３，
１５，２１，２４，２５，２８、液晶パネル４，１３，
１４、偏光ビームスプリッター２２，２６、λ／４板２
３，２７、集光レンズ（図示せず）、投影レンズ１１を
備えてなる。

【００２３】すなわち、この実施例は前記第１の実施例
と基本構成は同様であるが、光源１から放射される光束
のうちの半分が液晶パネルの前後に位置する偏光板で吸
収され効率が低下するのを改善するために、上記偏光板
を設けずに、光源１の直後に設けた光学素子群２１〜２
４を用いて光束をあらかじめＳ偏光成分およびＰ偏光成
分のみに揃えた後、パネルに入射させるようにした点に
特徴がある。

【００２４】上記構成において、光源１から出射された
光束は、偏光ビームスプリッタ２２で反射されλ／４板
２３を通過する光束と、直進してミラー２１反射される
光束とに分離される。

【００２５】その後、第１の実施例と同様に、各色に対
応する部分画像が最終的にミラー６で色合成される。

【００２６】そして、光学素子２５〜２８を用いて、色
合成済みのサンプリング位置の異なる２つの部分画像を
合成して、元の１つの画像を復元する。ここで、λ／４
板２３が入射波長依存性を持っていることにより２つの
光束で分光特性が異なるので、復元した画像に色むらが
生じるのを回避するために、画像を合成するときに光学
素子群２５〜２８は、上記分離したときの逆の補正をか
けて波長特性を打ち消す。つまり、分離時に波長板２３
を通過した光束は合成時には波長板２７を通過しないよ
うにし、分離時に波長板２３を通過しない光束は合成時
には波長板２７を通過するように配置する。

【００２７】このようにして合成された画像は、投影レ
ンズ１１を通して拡大投射される。

【００２８】このように構成すると、上記第１の実施例
と同様の効果が得られると共に、効率を２倍に向上する
ことができる。

【００２９】なお、上記第１および第２の実施例では、
カラー画像を提供する液晶表示装置について説明した
が、本発明は、白黒画像の液晶表示装置についても、適
用可能である。

【００３０】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図４は、本実施例に係る液晶表示装置の概略構成
図である。この液晶表示装置は、光源１、ミラー３１，
３４，３５，３８、液晶パネル３０、偏光ビームスプリ
ッター３２，３６、λ／４板３３，３７、集光レンズ
（図示せず）、投影レンズ１１を備えてなる。

【００３１】本実施例は、本発明を単板の液晶パネルに
適用した例である。液晶表示装置に単板の液晶パネルを
用いた場合、色フィルターを設ける必要がある。通常
は、ＲＧＢのカラーフィルターを１パネルに製造する
が、画素毎に違う色フィルターを作成するため製造工程
が複雑となりコストが増大する。また、強力な光束が入
射してくるにもかかわらず色フィルターの部分で２／３
は熱に変わってしまうため液晶パネルの温度上昇を招
く。本発明では、第２の実施例と類似の構成を用いてこ
れを改善したものである。

【００３２】本実施例では、第２の実施例と同様に、光
源１から出射された光束は、偏光ビームスプリッタ３２
で反射されλ／４板３３を通過する光束と、直進してミ
ラー３１反射される光束とに分離されて、あらかじめＳ
偏光成分およびＰ偏光成分のみに揃えられる。

【００３３】液晶パネル３０は、２つの独立した表示領
域３９ａ，３９ｂを有し、各表示領域３９ａ，３９ｂに
は、それぞれ多くとも２色に対応する画素および色フィ
ルターが設けられている。例えば、表示領域３９ａに
は、緑成分に対応する画素および色フィルターが、表示
領域３９ｂには、赤成分および青成分に対応する画素お
よび色フィルターが設けられる。

【００３４】次に、この液晶パネル３０に形成された２
つの画像により変調された光束は、上記ミラー３１に反
射した方が偏光ビームスプリッター３０とλ／４板３７
と反射板３９によって９０度回転した後、反射版３５で
反射した他方の光束に合成される。合成された画像は投
影レンズ１１を通して拡大投射される。

【００３５】このようにすると、高解像度化し且つ開口
率を大きくすることが可能になると共に、ＲＧＢのカラ
ーフィルターを１つのパネルに製造する必要がなくなる
ため製造工程が簡略化され、また、発熱源の分散化によ
りパネルの温度上昇を回避することができる。もちろ
ん、入射する光の各表示領域３９ａ，３９ｂまでの各距
離が互いに等しく且つ各表示領域３９ａ，３９ｂから投
影レンズ１１までの各距離も互いに等しいため、色む
ら、輝度むらが生じにくい。

【００３６】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図５は、本実施例に係る液晶表示装置の概略構成
図である。この液晶表示装置は、光源（図示せず）、ミ
ラー４１，４４、液晶パネル４０、偏光ビームスプリッ
ター４２、λ／４板４３、色フィルタ４５，４６、投影
レンズ１１を備えてなる。

【００３７】本実施例は、上記第３の実施例とほぼ同様
の構成を有するが、色フィルターで事前あるいは事後に
不要な色をカットして、パネルでの発熱を抑えるように
改良したものである。

【００３８】図示しない光学素子群によりあらかじめＳ
偏光成分およびＰ偏光成分のみに揃えられ光束は、それ
ぞれ液晶パネル４０の表示領域４７ｂ、および色フィル
タ４５を通して表示領域４７ａに入射される。色フィル
タ４５はマゼンダであり、これを通過した光束は図５
（ｂ）のようにパネルの右側の表示領域４７ａについた
市松の青フィルター４８ａおよび赤フィルター４８ｂを
通過する。また、パネルの左側の表示領域４７ｂには色
フィルターがないが、色フィルタ４６によって緑成分の
み抽出される。

【００３９】そして、前述の各実施例と同様に表示領域
４７ｂにより得られた緑色に対応する画像と表示領域４
７ａにより得られた赤および青色に対応する画像とは、
光学素子４２，４３，４４，４６により合成され、投影
レンズ１１を通して拡大投射される。

【００４０】このようにすると、高解像度化し且つ開口
率を大きくすることが可能になると共に、各パネルでの
発熱量は大幅に減少して特性が安定し寿命も長くなる。
また、色フィルターを各画素毎に作成するのは、例えば
この場合右半分のパネルでしかも赤と青のみであるよう
に、製造工程を簡略化することが可能となり、それゆえ
製造コストを削減してフィルターの低価格化を実現する
ことが可能となる。

【００４１】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。図６は、本実施例に係る液晶表示装置の概略構成
図である。この液晶表示装置は、光源１、ミラー５３、
液晶パネル５４、偏光ビームスプリッター５１，５６、
λ／４板５２、λ／２板５５、集光レンズ（図示せ
ず）、投影レンズ１１を備えてなる。

【００４２】この実施例は、本発明を単板の反射型パネ
ルに適用した場合の構成を示している。液晶パネル５４
は、前記第３の実施例の単板の透過型パネルと同様に２
つの表示領域５４ａ，５４ｂを有し、各表示領域５４
ａ，５４ｂには、それぞれ多くとも２色に対応する画素
および色フィルターを設けたものである。

【００４３】図６で、光源１から放射され偏光ビームス
プリッタ５１に入射した光束は、Ｐ波成分は反射され、
λ／４波長板５２で回転されＳ波となって反射パネル５
４の左側の表示領域５４ａに入射し、表示された画像パ
ターンに応じて変調を受けた後、λ／２波長板５５でさ
らに回転され、偏光ビームスプリッタ５６を透過する。

【００４４】一方、偏光ビームスプリッター５１を透過
したＳ波成分は、λ／２波長板５５で回転された後、偏
光ビームスプリッタ５６で反射され、反射パネル５４の
右側の表示領域５４ｂに入射する。このパネル５４に表
示された画像で変調された光束は、λ／４波長板５５で
回転され偏光ビームスプリッター５６で検出され前記左
側の表示領域５４ａによる画像と合成された後、投影レ
ンズ１１を通して拡大投射される。

【００４５】この構成の特徴は、高解像度化し且つ開口
率を大きくすることが可能になると共に、ＲＧＢのカラ
ーフィルターを１つのパネルに製造する必要がなくなる
ため製造工程が簡略化され、また、発熱源の分散化によ
りパネルの温度上昇を回避することができる点にある。
もちろん、入射する光の各表示領域５４ａ，５４ｂまで
の各距離が互いに等しく且つ各表示領域５４ａ，５４ｂ
から投影レンズ１１までの各距離も互いに等しいため、
色むら、輝度むらが生じにくい。

【００４６】一方、反射パネルに表示する画像に両眼の
視差分に相当する画像のズレがあるものを表示すれば立
体表示も可能である。

【００４７】次に、本発明の第６の実施例について説明
する。図７は、本実施例に係る液晶表示装置の概略構成
図である。この液晶表示装置は、光源１、ミラー６４、
液晶パネル６６、偏光ビームスプリッター６１，６８、
λ／４板６３、λ／２板６７、色フィルタ６２，６５、
集光レンズ（図示せず）、投影レンズ１１を備えてな
る。

【００４８】すなわち、この実施例は前記第５の実施例
と基本構成は同様であるが、色フィルターを液晶パネル
上には設けずに分離して構成したものである。

【００４９】本実施例の基本的動作は、第５の実施例と
同様であるが、色フィルター６２，６５で事前あるいは
事後に不要な色をカットする。従って、熱を分散してパ
ネルでの発熱を抑えることができる。

【００５０】もちろん、本実施例では、第５の実施例の
実施例と同様の効果も奏せられる。また、第４の実施例
同様、１つの色フィルターに赤、青、緑色に対応する画
素をすべて作成する必要がないので、製造工程を簡略化
することが可能となり、製造コストを削減してフィルタ
ーの低価格化を実現することが可能となる。

【００５１】次に、本発明の第７の実施例について説明
する。図８は、本実施例に係る液晶表示装置の概略構成
図である。この液晶表示装置は、光源（図示せず）、ミ
ラー３１，３４，３５，３８、液晶パネル７２、偏光ビ
ームスプリッター３２，３６、λ／４板３３，３７、旋
光方向制御素子７０、駆動電源７１、集光レンズ（図示
せず）、投影レンズ１１を備えてなる。

【００５２】この実施例では、あるフィールドでは、液
晶パネル７２の表示領域７２ａ，７２ｂの一方にしか光
が当たらないように、事前に旋光方向を制御可能な素子
７０（例えばＰＬＺＴ）を配置することを特徴としてい
る。つまり、素子７０から入力された光は、あるフィー
ルドでは９０度旋光して、あるフィールドでは旋光しな
いでそのまま通過する。

【００５３】一方、反射パネル７２の２つの表示領域７
２ａ，７２ｂには、表示する画像に互いに両眼の視差分
に相当する画像のズレがあるものを表示する。

【００５４】このような素子を配置すると、左の画像を
走査しているときは右側のパネルに光が当たり、右の画
像を走査しているときは左のパネルに光を当てることに
より、立体表示を形成することが可能である。

【００５５】また、通常液晶は保持特性を持っているた
めにノンインターレース走査が必須だが、本発明ではイ
ンターレース走査が可能となる。その結果、高価なデジ
タル信号処理を用いることなしに安価なアナログ信号処
理だけで表示することができる。

【００５６】以上説明してきた各実施例においては、左
右の各表示領域を１枚のパネルとして構成し、左右の画
像を供通のゲートもしくは信号線として共通のドライバ
ーで駆動することにより、コストの安い、レジ合わせの
やり易い液晶モジュールを用いることもできる。また、
左右の各表示領域を独立したパネルとして構成すること
も可能である。

【００５７】また、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
示パネルの配線が真っ直ぐでも、左右や上下に異なるサ
ンプリング点の部分画像を表示することにより、高解像
度な画像且つ高開口率を得ることができ、より小型で高
解像度な液晶表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図

【図２】同実施例の液晶パネル部分の要部構成例を示す
図

【図３】本発明の第２の実施例を示す構成図

【図４】本発明の第３の実施例を示す図

【図５】本発明の第４の実施例を示す図

【図６】本発明の第５の実施例を示す図

【図７】本発明の第６の実施例を示す図

【図８】本発明の第７の実施例を示す図

【図９】従来の液晶表示装置の光学構成を示す図

【図１０】従来のパネルの要部配線図

【符号の説明】

１…光源１ ２，５，６，１２…色分離合成用ダイクロイック光学素
子２，５，６，１２ ３，７，１０，１５…ミラー ４，１３，１４…液晶パネル ８…偏光ビームスプリッター ９…λ／４板 １１…投影レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの画像に含まれる全画素のうちから左
   右方向または上下方向に並ぶ画素列を１つおきに抽出し
   て得られる互いに異なる部分画像を表示する画像表示手
   段と、 前記画像表示手段から得られる一方の前記部分画像に含
   まれる１つの画素列が他方の前記部分画像に含まれる画
   素列のうち前記画像において隣接していた２つの画素列
   間の領域を埋めるように２つの前記部分画像を合成して
   前記画像を復元する復元手段とを備えてなることを特徴
   とする液晶表示装置。