JPH0723986B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JPH0723986B2
JPH0723986B2 JP59157011A JP15701184A JPH0723986B2 JP H0723986 B2 JPH0723986 B2 JP H0723986B2 JP 59157011 A JP59157011 A JP 59157011A JP 15701184 A JP15701184 A JP 15701184A JP H0723986 B2 JPH0723986 B2 JP H0723986B2
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pixel
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富雄 曽根原
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数のマトリクス型液晶パネルにより形成され
る画像を合成して表示画像を得る投射型表示装置に関す
る。
〔従来の技術〕
近年、CRTよりも大型の表示装置への要求が高まり、各
種の大型表示装置が開発、市販されている。そのひとつ
がマトリクス状に配された画素から成る画像を拡大、投
射する表示装置である。第2図は画像の形成手段とし
て、LCD(液晶表示デバイス)を用いた投射型表示装置
の構成を示している。LCD1はマトリクス状の画素を有
し、各画素の透過率を外部信号によって制御し、原画像
を形成する。この原画像を投射光学系2によりスクリー
ン3上に結像させ、表示するものである。
LCD1はX−Yマトリクス型、アクティブマトリクス型な
どが用いられる。また画像形成手段として他のマトリク
ス型光変調器や発光型のマトリクス表示装置(LED等)
も用いることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このような投射型表示装置は、解像度が原画
像で制限され、解像度を上げるためには原画像の大きさ
を増し画素数を多くするか、画素を縮小して高密度化す
ることが必要である。前者の原画像を拡大する方法は、
表示装置の製造が高コストとなる。また、複数の表示装
置を並置したとしても、得られる投射像の接続部分にお
ける不連続性を解消するのは困難である。一方。後者の
高密度化は、表示装置の外部回路との実装や製造プロセ
スによって下限がある。現状では、数10μmがその下限
である。
このように、コスト、製造の可否、駆動可能なライン数
から、大きさ、画素ピッチが決まり、原画像の高解像化
には限界があった。
本発明の目的は、原画像形成パネルの画素数・密度を大
きく上げなくとも画素数・密度の高い投射表示を得るこ
とにある。さらには高い解像力を持ったカラー表示を実
現することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の投射型表示装置は、上記目的を達成するため
に、 第1に、光源からの光をマトリクス状に形成された画素
により変調して画像を形成する複数のマトリクス型液晶
パネルと、 該複数のマトリクス型液晶パネルにより形成された画像
を合成した表示画像を形成する投射光学系とを備え、 前記複数のマトリクス型液晶パネルは、水平方向及び垂
直方向に形成される画素の配列ピッチが液晶パネル同士
で互いに等しく、 前記表示画像の水平方向の画素配列においては、前記複
数のマトリクス型液晶パネルの互いに異なる液晶パネル
の画素が隣接して順番に位置し、かつ各液晶パネルにお
ける水平方向に隣接する2つの画素は、前記表示画像の
水平方向の画素配列において、他の液晶パネルの1つの
画素とそれぞれ部分的に重なり、 前記表示画像の垂直方向の画素配列においては、前記複
数のマトリクス型液晶パネルの互いに異なる液晶パネル
の画素が隣接して順番に位置し、かつ各液晶パネルにお
ける垂直方向に隣接する2つの画素は、前記表示画像の
垂直方向の画素配列において、他の液晶パネルの1つの
画素とそれぞれ部分的に重なる ことを特徴とする。
第2に、前記複数のマトリクス型液晶パネルじゃ2つの
マトリクス型液晶パネルよりなり、前記表示画像の水平
方向及び垂直方向の画素配列において、前記隣接する互
いに異なる表示パネルの画素は半画素ずれて配列される
ことを特徴とする。
〔発明の要約〕
本発明は、マトリクス状に配置された同一ピッチを持つ
画素からなる複数の原画像を、特定の配列規則に従い数
分の1画素ずつ変位して投射し合成画像を得るものであ
る。ここで原画像を構成する画素は異なる大きさでもよ
いが、同一ピッチを持つ必要がある。複数の原画像から
合成された表示画像は、具体的には画素の変位は実質的
には1画素以下であり、複数の原画像を形成する複数の
マトリクス型液晶パネルの画像は幾何学的に同一ピッチ
を有するものである。表示情報は特定の規則に従ってサ
ンプリングされ、複数の原画像に分解されたものとす
る。
次に、前記の規則性に従った変位を持つように複数の原
画像を投射し、完全な画像が再現される。また、カラー
表示に対応した原画像を合成することによって、高い解
像力を持ったカラー表示装置とするものである。
〔実施例〕
(実施例1) 実施例1は原画像形成用表示装置にTFT(薄膜トランジ
スタ)マトリクス液晶パネル(以下、TFTLCD)を用いた
投射型テレビジョン装置である。液晶表示モードは、ツ
イストネマチック液晶の電界効果(以下、FETN)、散乱
効果(DSM)、ゲストホスト効果(GH)等を利用でき
る。この実施例ではFETNモードを用いた。また、TFTに
よるマトリクス駆動を選択したのは、光ライトバルブ性
能を向上させるためである。したがって、マトリクスタ
イプの他の駆動手法を用いても支障はない。本実施例の
構成を第3図に示す。
光源は光源光の利用効率を上げるために、直交方向に2
系列のコンデンサーレンズ4とコンデンサーミラー5を
設け、1つの光源6から2つの照明光束を得るようにし
ている。この照明光はミラー7で方向が変えられ、TFTL
CD8に入射する。TFTLCDにより変調された光は投射レン
ズ9によってスクリーン上に結像する。なお、10は投射
による台形歪みを補正するための補正レンズである。
テレビ信号はNTSC方式の例で述べると、垂直方向で525
本、水平方向で約700本分の輝度信号を持っている。し
たがって、完全に輝度信号を表示するためには、約500
×700個の画素を持つTFTLCDを用いる必要がある。しか
し、このような大規模なマトリクスアレイを製造するこ
とは、コスト、歩留まり、製造装置の点から難しく、画
素数はできる限り少ない方が望ましい。第2図で用いた
TFTLCDは240×240画素、対角寸法が2インチである。し
たがって、このTFTLCDを単純に投射すると、輝度情報の
1/4を表示するにすぎない。本実施例は第3図に示すよ
うにTFTLCDを複数枚(ここでは2枚)使用し、TFTLCDの
画素が数分の1変位するように結像させ表示画像上での
画素数と画素密度をを向上させている。
第1図(a)に画素の変位を示す。斜線を施したものが
パネルAの画素、点々を施したものがパネルBの画素で
ある。本発明では、マトリクス状に配置された同一ピッ
チを持つ画素からなる複数の原画像を、特定の配列規則
に従い数分の1画素ずつ変位して投射し合成画像を得る
ものである。ここで原画像を構成する画素は異なる大き
さでもよいが、同一ピッチを持つ必要がある。表示情報
は特定の規則に従ってサンプリングされ、複数の原画像
に分解されたものとする。この図では画素の配列は両パ
ネルの画素が半画素ずつ変位している。このように変位
させた理由は、横方向の輝度情報、縦方向の輝度情報を
画面上に効率よく分散させるためである。
また本発明の実施例からは外れるが、第1図(b)に示
すように画素の有効開口率を減らすことを組み合わせ、
さらに解像力を上げることもできる。第1図(b)にお
いて、斜線を施したものがパネルAの有効画素、点々を
施したものがパネルBの有効画素、さらに破線及び1点
鎖線で囲まれた部分がマトリクスのピッチに従った画素
の部分を示している。有効開口率を減らすために透明電
極を小さくし、TFTのゲート、ソース電極に不透明配線
材料を用い、電極の拡幅を行った。さらに、電圧が印加
されない時に光を通さない平行ニコル、90゜TN(ツイス
トしたネマチック)モードを採用している。
次に、TFTLCDの駆動について簡単に説明する。2枚のTF
TLCDは第4図に示す回路により、インターレース方式に
従い、交互に選択され、かつ交流駆動されている。ビデ
オ信号入力は反転と非反転の出力が作られ、これとパネ
ルの黒表示レベルVsとをスイッチ回路(SW1〜6)によ
って選択し、2フィールド(2F)毎に極性が反転する信
号を作る。これをXドライバに供給している。
第5図はそのタイミングチャートである。CLfは1フィ
ールド(1F)に対応したシフトレジスタクロック、Dfは
伝送データである。第4図中、11はSW1〜4までを選択
するシフトレジスタ、12は反転バッファ、13は非反転バ
ッファである。CLxは水平同期信号に同期したクロッ
ク、DxはXドライバのデータである。同じく、CLy、Dy
はYドライバのクロックとデータである。このようにし
てパネルAは奇数フィールド(第5図中の1stF,3rdF,5t
hF)に選択され、パネルBは偶数フィールド(第5図中
の2ndF,4thf)に選択される。
以上、実施例1の場合、一枚のTFTLCDにに比べ約2倍の
解像力を得ることができた。また、光源光の利用効率も
上げることができた。
(実施例2) 実施例2は3原色R(赤)、G(緑)、B(青)に対応
した3枚の表示パネルを用いたフルカラー表示装置であ
る。第8図に示すように、R(赤)パネル17、G(緑)
パネル18、B(青)パネル19は光束分岐・合成ミラー
(例えば、半透過ミラーやダイクロイックミラー)で光
束を合成され、投射レンズ9によってスクリーン3に像
を結ぶ。21はリレーレンズ、4はコンデンサーレンズで
ある。ここでは、Rパネル、Gパネル、Bパネルの画素
はスクリーン上で規則的に変位するように調整されてお
り、第1図(a)のように画素の開口を大きくし、それ
ぞれ隣接する画素を他のパネルの画素と重ならせてい
る。第8図は表示パネルとしてTFTLCDを用いたが、正確
なマトリクスを形成する表示パネルであれば置き換える
ことが可能である。RGB3原色に対応したCRT(陰極線
管)をスクリーン上に投射するプロジェクションテレビ
ジョンでは、完全なコンバーゼンスを持った無歪像を得
ることは難しい。しかし、マトリクス画素によって像形
成を行なう本発明によれば、異なるパネル間の画素位置
調整ができる。その結果、各色間の色ずれを減少でき、
RやBにも含まれる輝度情報を有効に表示できることか
ら、実質上の解像力を上げることができる。
第9図は本実施例で用いた駆動回路である。R、G、B
に色分解されたビデオ信号は、フィールド毎に交流反転
され、Xドライバに入力されている。CLx、Dx、CLy、Dy
はXドライバのクロック及びシフトデータ、Yドライバ
のクロック及びシフトデータである。R回路と同じ回路
がG、Bについても設けられている。
本実施例はマトリクス型表示装置として透過型TFTLCDを
使用しているが、光源光を出射する方向と同じ方向から
入射して光の変調を行なう反射型ライトバルブ構成とし
ても実施できる。表示型液晶モードは90゜TN以外ももち
ろん使用できる。また、フルカラーでないカラー表示も
もちろん可能である。
(参考例) この例は複数枚(以下説明では2枚)のマトリクス液晶
パネルを用いており、ひとつの投射光学系で結像させる
投射型表示装置である。液晶パネルは実施例1と同様の
TFTLCDを用いた。第6図は参考例の構成を示すものであ
る。液晶層はホモジニアス配向された黒色のゲストホス
ト液晶であり、電界が印加されると光シャッターが開く
ようになっている。14は光シャッター特性を上げるため
の偏光板である。6は光源、4はコンデンサーレンズ、
9は投射レンズである。パネルA15とパネルB16は、密着
ないし、ほぼ密着して配置され、同一の液晶配向をされ
ている。スクリーン3には両パネルの像が結像するよう
になっている。このため片側のパネルの透明基板は薄板
ガラス(この場合0.1mm厚の研磨ガラス)を用いてい
る。両パネルの画素は第1図のように半画素変位して配
置されている。但し、本参考例は、パネル同士を重ね合
わせるため、実施例1、2のようにパネルAの非画素領
域を表示画像上においてパネルBの画素で補間すること
が困難であり、実施例とはならない。
テレビ信号は実施例1と同様、インタレース方式に従い
2フィールド毎にパネルA、パネルBを交互に表示す
る。液晶は前述したように、電圧が印加されると光シャ
ッターが開くタイプであるので、選択されていないフィ
ールドでは、光シャッターを開くために電圧が印加され
る必要がある。そこで駆動にあたっては、実施例1と同
様に奇数フィールドをパネルA、偶数フィールドをパネ
ルBというように割当てる。そして、Xドライバ入力は
選択されていないフィールドでは白レベルをとるように
スイッチ回路でレベル選択するようにする。こうして作
られたXドライバ入力を第7図に示す。全体のパネル駆
動方式は第4図と同様に行なうことができる。
このようにして1枚のTFTLCDを用いた場合に比べ、約2
倍の解像力を得ることができる。またここではGHモード
の液晶を用いたが、偏光面の回転を用いない透過タイプ
の電気光学効果であれば応用することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の投射型表示装置は、光源か
らの光を変調する複数のマトリクス型液晶パネルの水平
方向及び垂直方向に形成される画素の配列ピッチをパネ
ル同士で互いに等しくし、表示画素の水平方向及び垂直
方向の画素配列においては、複数のマトリクス型液晶パ
ネルの互いに異なる液晶パネルの画素が隣接して順番に
位置しするように配列し、かつ各液晶パネルにおいて水
平方向及び垂直方向にそれぞれ隣接する2つの画素が、
表示画像の水平方向及び垂直方向の画素配列において、
他の液晶パネルの1つの画素とそれぞれ部分的に重なり
合うので、画素が少なく低密度である液晶パネルを用い
たとしても、その合成された表示画像の画素数と密度
は、各液晶パネルよりはるかに向上させることができ
る。投射型表示装置の解像力はパネルの画素数・密度に
大きく依存する。しかしながら、本発明の構成をとれ
ば、画素数と密度が低い液晶パネルを用いた投射型表示
装置でも高解像力を持った画素を実現することができ
る。
加えて、表示画像上の画素は、水平方向及び垂直方向に
隣接する他の液晶パネルの複数の画素と、表示画像上に
おいて部分的に重なり合うので、液晶パネルの画素間に
存在する非画素領域が表示画像上では他のパネルの画素
により覆われるようになり、表示画像が水平方向・垂直
方向において非表示領域が目立たなくなって、輝度情報
が水平方向・垂直方向に分散され、滑らかな画像を表示
できる。
さらには、液晶パネルの画素密度を上げると歩留まりが
著しく低下し製造コストがかかってしまうが、液晶パネ
ルは高画素密度でなくてもよいので、製造コストを抑制
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は画素変位の例を示す図であり、(a)は本発明
の画素変位の例で画素の重なりのある場合、(b)は画
素の重なりのない場合である。 第2図はLCDを使った一般の投射型表示装置の構成図で
ある。 第3図は本発明の合成投射方式の構成例を示す図であ
る。 第4図は2枚のTFTLCDを用いた場合の駆動回路例を示す
図である。 第5図は第4図の回路の各部の信号波形を示す図であ
る。 第6図は2枚のTFTLCDを用いた場合の参考例の構成を示
す図である。 第7図は第6図の場合のXドライバ入力波形を示す図で
ある。 第8図は本発明のフルカラー投射型表示装置の構成図で
ある。 第9図は第8図の駆動回路例を示す図である。 1……マトリクスLCD 2……投射光学系 3……スクリーン 4……TFTLCD 9……投射レンズ 15,16,17,18,19……TFTLCD

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光をマトリクス状に形成された
    画素により変調して画像を形成する複数のマトリクス型
    液晶パネルと、 該複数のマトリクス型液晶パネルにより形成された画像
    を合成した表示画像を形成する投射光学系とを備え、 前記複数のマトリクス型液晶パネルは、水平方向及び垂
    直方向に形成される画素の配列ピッチが液晶パネル同士
    で互いに等しく、 前記表示画像の水平方向の画素配列においては、前記複
    数のマトリクス型液晶パネルの互いに異なる液晶パネル
    の画素が隣接して順番に位置し、かつ各液晶パネルにお
    ける水平方向に隣接する2つの画素は、前記表示画像の
    水平方向の画素配列において、他の液晶パネルの1つの
    画素とそれぞれ部分的に重なり、 前記表示画像の垂直方向の画素配列においては、前記複
    数のマトリクス型液晶パネルの互いに異なる液晶パネル
    の画素が隣接して順番に位置し、かつ各液晶パネルにお
    ける垂直方向に隣接する2つの画素は、前記表示画像の
    垂直方向の画素配列において、他の液晶パネルの1つの
    画素とそれぞれ部分的に異なる ことを特徴とする投射型表示装置。
  2. 【請求項2】前記複数のマトリクス型液晶パネルは2つ
    のマトリクス型液晶パネルよりなり、前記表示画像の水
    平方向及び垂直方向の画素配列において、前記隣接する
    互いに異なる表示パネルの画素は半画素ずれて配列され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の投射型
    表示装置。
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