JPH0950042A

JPH0950042A - 液晶カラー表示装置およびその階調特性の調整方法

Info

Publication number: JPH0950042A
Application number: JP20248795A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Tsunoda; 行広角田; Yozo Narutaki; 陽三鳴瀧
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-18
Anticipated expiration: 2015-08-08
Also published as: JP3184068B2

Abstract

(57)【要約】【課題】投写型液晶カラー表示装置１のカラー表示画
像における赤色光、緑色光、および青色光の各画像の光
強度のばらつきをなくす。【解決手段】各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１
２ｂの書き込み光強度−出力光強度特性がほぼ一致する
ように、各画像信号発生回路１７ｒ・１７ｇ・１７ｂか
ら各液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・１１ｂに入力された信
号電圧と、輝度計２５および輝度測定器２６によって測
定された赤色光、緑色光、および青色光の各画像の輝度
との関係に基づき、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ
・１２ｂに印加される駆動電圧の駆動周波数が、各可変
周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ・２０ｂによってそれぞ
れ調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶カラー表示装
置およびその階調特性の調整方法に関し、特に投写型液
晶カラー表示装置およびその階調特性の調整方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の投写型液晶カラー表示装置には、
透過型液晶ライトバルブを備えるものと、反射型の光書
き込み型液晶ライトバルブを備えるものとがある。

【０００３】図６は、透過型の液晶ライトバルブ４２ｒ
・４２ｇ・４２ｂを備える従来の投写型液晶カラー表示
装置４９を概略的に示す構成図である。

【０００４】各液晶ライトバルブ４２ｒ・４２ｇ・４２
ｂは、照射される光を変調して透過させることによっ
て、それぞれ投写すべき画像を形成する。また、各液晶
ライトバルブ４２ｒ・４２ｇ・４２ｂは、印加される電
圧に応じて光の透過率が変化する液晶を間に封入する一
対の透明基板と、透明基板の一方にマトリックス状に配
列され、前記液晶に電圧を印加する画素電極と、該画素
電極の各々に与える信号電圧をスイッチングするスイッ
チング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とを有
している。

【０００５】投写型液晶カラー表示装置４９は、液晶ラ
イトバルブ４２ｒ・４２ｇ・４２ｂのほかに、光源４０
と、複数のダイクロイックミラー４１ｒ・４１ｇ・４１
ｂ・４３ｒ・４３ｇ・４３ｂと、投写レンズ４４とを備
えている。

【０００６】光源４０は、白色光を出射する。ダイクロ
イックミラー４１ｇは、光源４０から出射された白色光
のうち、赤色光（以下、「Ｒ」と略する）と青色光（以
下、「Ｂ」と略する）とを反射させて、それぞれダイク
ロイックミラー４１ｒとダイクロイックミラー４１ｂと
に導くとともに、緑色光（以下、「Ｇ」と略する）を透
過させて液晶ライトバルブ４２ｇに照射する。ダイクロ
イックミラー４１ｒ・４１ｂは、それぞれＲ・Ｂを反射
させて液晶ライトバルブ４２ｒ・４２ｂに照射する。

【０００７】液晶ライトバルブ４２ｒ・４２ｇ・４２ｂ
にそれぞれ照射されたＲ・Ｇ・Ｂは、各画素電極に印加
される画像信号の信号電圧に応じて液晶の光学特性が変
化することによって、それぞれＲ・Ｇ・Ｂ用の画像信号
に従って液晶ライトバルブ４２ｒ・４２ｇ・４２ｂを透
過する。これら透過光が、それぞれＲ・Ｇ・Ｂの画像と
して、ダイクロイックミラー４３ｒ・４３ｇ・４３ｂに
よって合成され、投写レンズ４４によって拡大されてス
クリーン４５上に投写される。このようにして、投写型
液晶カラー表示装置４９はカラー表示を行う。

【０００８】ところで、透過型液晶ライトバルブを備え
る投写型液晶カラー表示装置では、液晶ライトバルブの
電圧−透過率特性がＲ・Ｇ・Ｂ用の液晶ライトバルブで
互いに異なり、その結果、表示画像におけるＲ・Ｇ・Ｂ
の光強度にむらができる。

【０００９】そこで、たとえば特開平５−１２７６２０
号公報に開示されるように、各液晶ライトバルブに送ら
れるＲ・Ｇ・Ｂ用の画像信号を振幅変換し、γ補正を行
うことによってホワイトバランス調整を行い、画質の向
上が図られている。

【００１０】また、透過型液晶ライトバルブには、前述
のように、各画素にスイッチング素子が形成されてお
り、したがって、画素の高開口率化が制限されるので、
表示画像の高輝度化を十分に達成することができないと
いう問題を有している。

【００１１】一方、反射型の光書き込み型液晶ライトバ
ルブでは、各画素にスイッチング素子を設ける必要がな
く、したがって、表示画像の高輝度化を実現することが
できる。そこで次に、反射型の光書き込み型液晶ライト
バルブを備える従来の投写型液晶表示装置について、図
７〜図９に基づいて説明する。

【００１２】図７は、光書き込み型の液晶ライトバルブ
５１の構成を概略的に示す断面図である。液晶ライトバ
ルブ５１は、両側に一対の透光性基板６０ａ・６０ｂを
有している。一方の基板６０ａの上には、透明電極６１
ａが形成されている。透明電極６１ａの上には、光導電
体層６２、遮光層６３、および誘電体ミラー６４が順次
積層され、誘電体ミラー６４の上には、配向膜６５ａが
形成されている。他方の基板６０ｂの上には、透明電極
６１ｂおよび配向膜６５ｂが形成されている。液晶ライ
トバルブ５１は、この２枚の基板６０ａ・６０ｂを、配
向膜６５ａ・６５ｂがそれぞれ内側になるように、スペ
ーサ６７を介して貼合わせて形成されており、スペーサ
６７によって設けられた間隙には、液晶が封入された液
晶層６６が形成されている。また、透明電極６１ａと透
明電極６１ｂとには交流電源６８が接続され、両電極６
１ａ・６１ｂの間に正弦波状の駆動電圧を印加すること
ができる構成となっている。さらに、液晶ライトバルブ
５１には、画像書き込み素子によって、一方の基板６０
ａ側から画像情報としての書き込み光６９ａが照射さ
れ、他方の基板６０ｂ側から読み出し光６９ｂが照射さ
れる。

【００１３】図８は、液晶ライトバルブ５１の動作原理
を説明するための等価回路である。同図において、液晶
層６６、中間層、および光導電体層６２の等価抵抗は、
それぞれ抵抗７１、抵抗７２、および抵抗７３で示さ
れ、液晶層６６、中間層、および光導電体層６２の等価
容量は、それぞれ容量７４、容量７５、および容量７６
で示されている。ここで中間層とは、配向膜６５ａ、誘
電体ミラー６４、および遮光層６３のことである。ま
た、液晶層６６、中間層、および光導電体層６２の合成
インピーダンスは、それぞれ合成インピーダンスＺ１、
合成インピーダンスＺ２、および合成インピーダンスＺ
３で示されている。

【００１４】交流電源６８によって液晶ライトバルブ５
１に印加される駆動電圧の値をＶとすると、液晶層６６
に分圧される電圧Ｖｌｃは、Ｖｌｃ＝｛Ｚ１／（Ｚ１＋
Ｚ２＋Ｚ３）｝×Ｖで示される。

【００１５】光導電体層６２の各領域において、光導電
体層６２に書き込み光６９ａによる画像情報の入力がな
い状態（暗状態）では、光導電体層６２の抵抗７３は高
抵抗状態であり、光導電体層６２の合成インピーダンス
Ｚ３は高インピーダンスとなっている。このとき、液晶
層６６に印加される電圧Ｖｌｃは閾値電圧を越えない。
一方、書き込み光６９ａが照射されて光導電体層６２に
情報が書き込まれた状態（明状態）では、光導電体層６
２の抵抗７３は低抵抗状態であり、光導電体層６２の合
成インピーダンスＺ３は低インピーダンスとなってい
る。このとき、液晶層６６に印加される電圧Ｖｌｃは閾
値電圧を越え、液晶層６６の液晶の配向状態が変化す
る。すなわち、明状態と暗状態とでは、光導電体層６２
の合成インピーダンスＺ３が異なり、これによって、液
晶層６６に分圧される電圧Ｖｌｃが変化し、この変化に
従って液晶の配向状態が変化する。

【００１６】図９は、この液晶ライトバルブ５１を備え
る従来の投写型液晶表示装置５９を概略的に示す構成図
である。投写型液晶表示装置５９は、液晶ライトバルブ
５１のほかに、ＣＲＴ（陰極線管）５０、読み出し光源
５２、光学レンズ５３、偏光ビームスプリッタ５４、お
よび投写レンズ５５を備えている。ＣＲＴ５０は、画像
書き込み素子として一方の基板６０ａ側から液晶ライト
バルブ５１に画像情報としての書き込み光６９ａを照射
する。なお、画像書き込み素子として、ＣＲＴのほか
に、光源と液晶パネルとを組み合わせて用いる場合もあ
る。読み出し光源５２は、読み出し光６９ｂを出射す
る。読み出し光源５２から出射された読み出し光６９ｂ
は、光学レンズ５３および偏光ビームスプリッタ５４を
介して、他方の基板６０ｂ側から液晶ライトバルブ５１
に入射する。入射した読み出し光６９ｂは、液晶ライト
バルブ５１の誘電体ミラー６４で反射されて出力される
が、このとき、液晶層６６の液晶の配向状態に応じて、
出力光の光強度は変調されることになる。こうして得ら
れた出力光は、画像として、偏光ビームスプリッタ５４
を透過し、投写レンズ５５によって拡大されてスクリー
ン５６上に投写される。

【００１７】上述の基本的構成に加えて、ＣＲＴおよび
液晶ライトバルブをＲ・Ｇ・Ｂ用に各々設け、さらに、
読み出し光がダイクロイックミラーやダイクロイックプ
リズムなどでＲ・Ｇ・Ｂに分離されて各液晶ライトバル
ブに照射され、反射光が再び合成されてスクリーン上に
投写される構成とすれば、カラー表示を行うことができ
る。

【００１８】しかしながら、透過型液晶ライトバルブを
備える投写型液晶カラー表示装置と同様に、光書き込み
型液晶ライトバルブを備える投写型液晶カラー表示装置
においても、液晶ライトバルブの電圧−反射率特性がＲ
・Ｇ・Ｂ用の液晶ライトバルブで互いに異なり、その結
果、表示画像におけるＲ・Ｇ・Ｂの光強度にむらができ
る。

【００１９】そこで、光書き込み型液晶ライトバルブを
備える投写型液晶カラー表示装置において、Ｒ・Ｇ・Ｂ
用の各液晶ライトバルブの電圧−反射率特性を揃えるた
めに、各液晶ライトバルブの液晶層のリタデーションを
等しくする方法が、特開平３−２５９１７９号公報に開
示されている。リタデーションは、液晶の屈折率をΔｎ
とし、液晶層のセル厚をｄとし、読み出し光の波長をλ
とすると、Δｎｄ／λで示される。上記方法によれば、
Ｒ・Ｇ・Ｂ用の３枚の液晶ライトバルブがΔｎ_Rｄ_R／
λ_R＝Δｎ_Gｄ_G／λ_G＝Δｎ_Bｄ_B／λ_Bの関係を満
たすように、各液晶ライトバルブの液晶層の液晶の屈折
率Δｎが相互に異なるように形成されている。これによ
り、３枚の液晶ライトバルブの液晶層のリタデーション
を等しくし、電圧−反射率特性を揃えている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光書き込み
型液晶ライトバルブを備える投写型液晶カラー表示装置
において、上記特開平３−２５９１７９号公報に開示さ
れる方法によって、各液晶ライトバルブの液晶層の液晶
の屈折率Δｎが相互に異なるように形成された場合、各
液晶層の誘電率も相互に異なることになり、そのため、
各液晶層のインピーダンスも相互に異なることになる。

【００２１】したがって、前述の液晶ライトバルブの動
作原理から、Ｒ・Ｇ・Ｂ用の各液晶ライトバルブに同一
光量の書き込み光を照射しても、出力光の光強度が相互
に異なることになり、その結果、依然として表示画像に
おけるＲ・Ｇ・Ｂの光強度にむらができてしまうという
問題が生じる。

【００２２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、各液晶ライトバルブの階
調特性を等しくして、表示画像における赤色光、緑色
光、および青色光の各画像の光強度のバランスがとれた
高画質のカラー表示を行うことができる液晶カラー表示
装置およびその階調特性の調整方法を提供することにあ
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る液
晶カラー表示装置は、上記の課題を解決するために、赤
色光、緑色光、および青色光の画像をそれぞれ形成する
３枚の液晶ライトバルブであって、一方から書き込み光
が光導電体層に照射されることにより得られる情報に従
って、液晶に印加されている駆動電圧が変化し該液晶の
配向状態が変化することによって、他方から入射する光
を変調して出力光として出力する３枚の液晶ライトバル
ブと、前記３枚の液晶ライトバルブにそれぞれ駆動電圧
を印加する駆動手段とを含み、前記３枚の液晶ライトバ
ルブによってそれぞれ形成された赤色光、緑色光、およ
び青色光の画像を合成して表示を行う液晶カラー表示装
置において、前記駆動手段によって前記３枚の液晶ライ
トバルブに印加される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ
可変する可変手段を備えると共に、前記書き込み光の強
度に対する前記出力光の強度が前記３枚の液晶ライトバ
ルブ間で相互に一致または略一致するように、前記３枚
の液晶ライトバルブに印加される駆動電圧の駆動周波数
がそれぞれ前記可変手段によって調整されることを特徴
としている。

【００２４】上記の構成により、本発明に係る液晶カラ
ー表示装置は、３枚の液晶ライトバルブの階調特性を等
しくすることができるので、表示画像における赤色光、
緑色光、および青色光の各画像の光強度のバランスがと
れた高画質のカラー表示を行うことができる。

【００２５】すなわち、３枚の液晶ライトバルブに印加
される駆動電圧の駆動周波数がそれぞれ可変手段によっ
て調整されることによって、各液晶ライトバルブにおけ
る光導電体層のインピーダンスと液晶層のインピーダン
スとの整合が可能になる。ここで、光導電体層のインピ
ーダンス、液晶層のインピーダンス、および駆動周波数
の一般的な関係を式（１）、式（２）、および式（３）
に示す。

【００２６】Ｚｐｃ＝Ｒｐｃ／｛１＋（ＲｐｃωＣｐｃ）²｝^1/2・・・・・（１）Ｚｌｃ＝１／ωＣｌｃ・・・・・（２） ω＝２πｆ・・・・・（３）Ｚｐｃ；光導電体層のインピーダンスＺｌｃ；液晶層のインピーダンスｆ；駆動周波数（Ｈｚ）Ｒｐｃ；光導電体層の抵抗（Ω）Ｃｐｃ；光導電体層の容量（Ｆ）Ｃｌｃ；液晶の容量（Ｆ）上記式（１）、式（２）、および式（３）に示すよう
に、駆動周波数を可変して調整することによって、光導
電体層のインピーダンスと液晶層のインピーダンスとの
整合を図ることができる。

【００２７】これにより、３枚の液晶ライトバルブの各
液晶層のリタデーションを等しくするためにΔｎｄ／λ
を最適化したことによって、各液晶層のインピーダンス
が相互に異なった場合においても、３枚の液晶ライトバ
ルブにおける各光導電体層のインピーダンスと各液晶層
のインピーダンスとの整合を図ることができる。

【００２８】また、３枚の液晶ライトバルブの各液晶層
のΔｎｄ／λが最適化されておらず、各液晶層の電圧−
反射率特性が相互に異なる場合においても、同様に、３
枚の液晶ライトバルブにおける各光導電体層のインピー
ダンスと各液晶層のインピーダンスとの整合を図ること
ができる。

【００２９】したがって、３枚の液晶ライトバルブの書
き込み光強度−出力光強度特性を揃えることができるの
で、書き込み手段のγ補正を行う必要がなく、また、書
き込み手段に調整のための特別な回路を設ける必要もな
く、表示画像における赤色光、緑色光、および青色光の
各画像の光強度のバランスがとれた高画質な液晶カラー
表示装置を提供することができる。

【００３０】請求項２の発明に係る液晶カラー表示装置
の階調特性の調整方法は、上記の課題を解決するため
に、赤色光、緑色光、および青色光の画像をそれぞれ形
成する３枚の液晶ライトバルブであって、一方から書き
込み光が光導電体層に照射されることにより得られる情
報に従って、液晶に印加されている駆動電圧が変化し該
液晶の配向状態が変化することによって、他方から入射
する光を変調して出力光として出力する３枚の液晶ライ
トバルブと、前記３枚の液晶ライトバルブにそれぞれ駆
動電圧を印加する駆動手段とを含み、前記３枚の液晶ラ
イトバルブによってそれぞれ形成された赤色光、緑色
光、および青色光の画像を合成して表示を行う液晶カラ
ー表示装置の階調特性の調整方法において、前記書き込
み光の強度に対する前記出力光の強度が前記３枚の液晶
ライトバルブ間で相互に一致または略一致するように、
前記駆動手段によって前記３枚の液晶ライトバルブに印
加される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可変して調整
することを特徴としている。

【００３１】上記の方法により、本発明に係る調整方法
が適用される液晶カラー表示装置では、３枚の液晶ライ
トバルブの階調特性を等しくすることができるので、表
示画像における赤色光、緑色光、および青色光の各画像
の光強度のバランスがとれた高画質のカラー表示を行う
ことができる。

【００３２】すなわち、３枚の液晶ライトバルブに印加
される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可変して調整す
ることによって、前述のように、各液晶ライトバルブに
おける光導電体層のインピーダンスと液晶層のインピー
ダンスとの整合が可能になる。

【００３３】これにより、３枚の液晶ライトバルブの各
液晶層のリタデーションを等しくするためにΔｎｄ／λ
を最適化したことによって、各液晶層のインピーダンス
が相互に異なった場合においても、３枚の液晶ライトバ
ルブにおける各光導電体層のインピーダンスと各液晶層
のインピーダンスとの整合を図ることができる。

【００３４】また、３枚の液晶ライトバルブの各液晶層
のΔｎｄ／λが最適化されておらず、各液晶層の電圧−
反射率特性が相互に異なる場合においても、同様に、３
枚の液晶ライトバルブにおける各光導電体層のインピー
ダンスと各液晶層のインピーダンスとの整合を図ること
ができる。

【００３５】したがって、３枚の液晶ライトバルブの書
き込み光強度−出力光強度特性を揃えることができるの
で、書き込み手段のγ補正を行う必要がなく、また、書
き込み手段に調整のための特別な回路を設ける必要もな
く、表示画像における赤色光、緑色光、および青色光の
各画像の光強度のバランスがとれた高画質な液晶カラー
表示装置を提供することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００３７】図１は、本形態の投写型液晶カラー表示装
置１を概略的に示す構成図である。投写型液晶カラー表
示装置１には、赤色光（以下、「Ｒ」と略する）、緑色
光（以下、「Ｇ」と略する）、および青色光（以下、
「Ｂ」と略する）の各画像を形成するための光書き込み
型の液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂがそれぞ
れ設けられている。また、各液晶ライトバルブ１２ｒ・
１２ｇ・１２ｂに画像情報を書き込むための書き込み手
段として、書き込み光源１０ｒ・１０ｇ・１０ｂ、スイ
ッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶パネル１１ｒ・
１１ｇ・１１ｂ、および画像信号発生回路１７ｒ・１７
ｇ・１７ｂが、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１
２ｂに対してそれぞれ設けられている。また、各液晶ラ
イトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに読み出し光を照射
するための読み出し手段として、読み出し光源１９と、
３枚のダイクロイックミラー１３ｒ・１３ｇ・１３ｂと
が設けられている。さらに、各液晶ライトバルブ１２ｒ
・１２ｇ・１２ｂからの反射光を合成し拡大してスクリ
ーン１６上に投写するための投写手段として、３枚のダ
イクロイックミラー１４ｒ・１４ｇ・１４ｂと投写レン
ズ１５とが設けられている。

【００３８】さらに、投写型液晶カラー表示装置１に
は、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに交流
駆動電圧を印加することによって、各液晶ライトバルブ
１２ｒ・１２ｇ・１２ｂを駆動する駆動手段としての駆
動回路１８ｒ・１８ｇ・１８ｂがそれぞれ設けられてい
る。また、各駆動回路１８ｒ・１８ｇ・１８ｂには、交
流駆動電圧の駆動周波数を可変する可変手段としての可
変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ・２０ｂがそれぞれ接
続されている。可変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ・２
０ｂの構成は通常の可変周波発振器と同様の構成からな
り、図２は、その一構成例を示すブロック図である。

【００３９】可変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ・２０
ｂは、図２に示すように、入力される誤差信号のレベル
に対応した周波数の信号を発振する電圧制御発振器２７
と、この電圧制御発振器２７からの出力を制御回路３２
から出力される分周比Ｎで分周する分周器２８と、予め
定める周波数で発振を行う基準信号源２９と、前記分周
器２８からの出力と基準信号源２９からの基準信号との
位相を比較し、両者の位相差に対応した誤差信号を出力
する位相比較器３０と、位相比較器３０からの出力を平
滑化して前記電圧制御発振器２７へ与えるローパスフィ
ルタ３１とを備えるフェイズロックループに形成されて
いる。この構成により、可変周波数発振回路２０ｒ・２
０ｇ・２０ｂは、制御回路３２から出力される分周比Ｎ
の値の変化に対応して発振信号の周波数を可変し、駆動
回路１８ｒ・１８ｇ・１８ｂにそれぞれ出力することが
できる。

【００４０】図３は、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２
ｇ・１２ｂの構成を概略的に示す断面図である。液晶ラ
イトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂは、両側に一対の透
光性基板９ａ・９ｂを有している。一方の基板９ａの上
には、透明電極１ａが形成されている。透明電極１ａの
上には、光導電体層２、遮光層３、および誘電体ミラー
４が順次積層され、誘電体ミラー４の上には、配向膜５
ａが形成されている。他方の基板９ｂの上には、透明電
極１ｂおよび配向膜５ｂが形成されている。液晶ライト
バルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂは、この２枚の基板９ａ
・９ｂを、配向膜５ａ・５ｂがそれぞれ内側になるよう
に、スペーサ７を介して貼合わせて形成されており、ス
ペーサ７によって設けられた間隙には、液晶が封入され
た液晶層６が形成されている。また、各液晶ライトバル
ブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂの透明電極１ａと透明電極１
ｂとの間に、それぞれ駆動回路１８ｒ・１８ｇ・１８ｂ
によって、交流駆動電圧を印加することができる構成と
なっている。

【００４１】次に、上記構成からなる投写型液晶カラー
表示装置１の表示動作を説明する。

【００４２】各書き込み光源１０ｒ・１０ｇ・１０ｂか
ら発した光は、それぞれ各液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・
１１ｂに入射される。各液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・１
１ｂでは、画像信号発生回路１７ｒ・１７ｇ・１７ｂか
らの画像信号に従ってＴＦＴが各画素電極に与える信号
電圧をスイッチングし、これに応じて液晶の光透過率が
変化する。各液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・１１ｂに入射
される光が、信号電圧に従って光透過率が変化する液晶
を透過することによって、Ｒ・Ｇ・Ｂ用の各画像情報と
しての書き込み光が形成される。Ｒ・Ｇ・Ｂ用の各書き
込み光は、それぞれ交流駆動電圧が印加されている液晶
ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂの光導電体層２に
書き込まれる。

【００４３】光導電体層２の各領域において、画像情報
の入力がない領域では、光導電体層２の抵抗は高抵抗状
態であり、光導電体層２の合成インピーダンスは高イン
ピーダンスとなる。このとき、液晶層６に印加される電
圧は閾値電圧を越えない。一方、画像情報が書き込まれ
た領域では、光導電体層２の抵抗は低抵抗状態となり、
光導電体層２の合成インピーダンスは低インピーダンス
となる。このとき、液晶層６に印加される電圧は閾値電
圧を越え、液晶層６の液晶の配向状態が変化する。すな
わち、光導電体層２は、書き込まれる画像情報によって
そのインピーダンスを変化させ、液晶層６にかかる電圧
を制御し、これによって、液晶層６には、液晶の配向状
態の変化という形で、画像情報に対応した情報が形成さ
れる。

【００４４】一方、読み出し光源１９から発した光は、
３枚のダイクロイックミラー１３ｒ・１３ｇ・１３ｂに
よって、Ｒ・Ｇ・Ｂに分離され、これらＲ・Ｇ・Ｂは、
それぞれ液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに入
射する。入射したＲ・Ｇ・Ｂは、それぞれ液晶ライトバ
ルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂの誘電体ミラー４で反射さ
れて出力されるが、このとき、液晶層６の液晶の配向状
態に応じて、出力光の光強度は変調されることになる。
こうして得られた各出力光は、各Ｒ・Ｇ・Ｂの画像とし
て、３枚のダイクロイックミラー１４ｒ・１４ｇ・１４
ｂによって合成され、さらに、投写レンズ１５によって
拡大されてスクリーン１６上に投写される。これによ
り、スクリーン１６上にカラー画像が表示される。

【００４５】次に、Ｒ・Ｇ・Ｂの光強度のバランスがと
れた高画質のカラー画像表示を行うために、３枚の液晶
ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂの階調特性を等し
くするための各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２
ｂに印加される駆動電圧の駆動周波数の調整方法につい
て説明する。

【００４６】まず、スクリーン１６上に輝度計２５を設
置し、この輝度計と接続され、表示画像におけるＲ・Ｇ
・Ｂの各輝度の測定を行う輝度測定器２６を用意する。

【００４７】次に、各液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・１１
ｂに最大透過率から黒レベルに相当する信号電圧を画像
信号発生回路１７ｒ・１７ｇ・１７ｂから複数点入力
し、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに画像
情報としての書き込み光を入力する。このとき、各液晶
ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂには、駆動回路１
８ｒ・１８ｇ・１８ｂによって、同じ駆動周波数の交流
電圧が印加されており、本形態においては、各液晶ライ
トバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに駆動周波数５６０Ｈ
ｚの交流電圧が印加されている。

【００４８】そして、白レベルから黒レベルに相当する
書き込み光を複数点入力したときの各液晶ライトバルブ
１２ｒ・１２ｇ・１２ｂからスクリーン１６上に投写さ
れる表示画像のＲ・Ｇ・Ｂの各輝度を、輝度計２５およ
び輝度測定器２６を用いて個々に測定する。

【００４９】表１は、上述の測定結果であり、表２は、
最大透過率から黒レベルに相当する信号電圧に対して測
定されたＲ・Ｇ・Ｂの各輝度の規格化を行った結果であ
る。各測定値Ｌ_xの規格化した値Ｌarb.は、Ｒ・Ｇ・Ｂ
の各輝度において測定された最大値をＬ_maxとし、最小
値をＬ_minとすると、Ｌarb.＝（Ｌ_x−Ｌ_min）／（Ｌ
_max−Ｌ_min）×１００の式より算出することができ
る。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】図４は、表２をグラフ化したものであり、
各液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・１１ｂに印加された信号
電圧と表示画像におけるＲ・Ｇ・Ｂの各輝度との関係を
示すグラフである。ここで、各液晶パネル１１ｒ・１１
ｇ・１１ｂに印加される信号電圧に従って各液晶ライト
バルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに照射される書き込み光
の光量が変わり、一方、Ｒ・Ｇ・Ｂの各輝度は各液晶ラ
イトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂからの出力光の強度
に従うので、信号電圧と輝度との関係は、書き込み光の
強度と出力光の強度との関係と読み換えることができ
る。

【００５３】図４に示すように、書き込み光強度−出力
光強度特性が、Ｒ・Ｇ・Ｂ用の液晶ライトバルブ１２ｒ
・１２ｇ・１２ｂ間で一致していないことがわかる。そ
こで、次に、書き込み光強度と出力光強度との関係が液
晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂ間で相互に一致
するように、可変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ・２０
ｂによって、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２
ｂに印加される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可変し
て調整する。

【００５４】調整に際して、まず基準色を決定する。通
常、特性が中央に来るものを基準色とする。本形態にお
いては、Ｂの信号電圧−輝度特性に対して、Ｒ、および
Ｇの信号電圧−輝度特性が一致するように、液晶ライト
バルブ１２ｒ・１２ｇに印加される駆動電圧の駆動周波
数をそれぞれ可変して調整した。通常、輝度を上げる場
合には駆動周波数を下げることで、また輝度を下げる場
合には駆動周波数を上げることで調整を行う。本形態で
は、液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇに対して駆動周波
数を上げることでＲ・Ｇの輝度を下げて調整を行ってお
り、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに印加
される駆動電圧の駆動周波数を、液晶ライトバルブ１２
ｒ・１２ｇに対して１ｋＨｚ、液晶ライトバルブ１２ｂ
に対して５６０Ｈｚとした。このように、可変周波数発
振回路２０ｒ・２０ｇ・２０ｂによって、駆動周波数を
それぞれ可変して調整した後に、再び最大透過率から黒
レベルに相当する信号電圧に対してＲ・Ｇ・Ｂの各輝度
を測定する。

【００５５】表３は、上述の測定結果であり、表４は、
各測定値の規格化を行った結果である。また図５は、表
４をグラフ化したものであり、調整後におけるＲ・Ｇ・
Ｂの信号電圧と輝度との関係を示している。

【００５６】

【表３】

【００５７】

【表４】

【００５８】図５に示すように、各液晶ライトバルブ１
２ｒ・１２ｇ・１２ｂに印加される駆動電圧の駆動周波
数をそれぞれ可変して調整することによって、信号電圧
と輝度との関係がＲ・Ｇ・Ｂにおいて略一致することが
わかる。

【００５９】以上のように、本形態の投写型液晶カラー
表示装置１では、信号電圧と輝度との関係がＲ・Ｇ・Ｂ
において略一致するように、各液晶ライトバルブ１２ｒ
・１２ｇ・１２ｂに印加される駆動電圧の駆動周波数を
それぞれ可変して調整することによって、３枚の液晶ラ
イトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂの階調特性を等しく
することができ、表示画像におけるＲ・Ｇ・Ｂの光強度
のバランスが優れた高画質の投写表示画像を実現するこ
とができる。

【００６０】また、輝度計２５および輝度測定器２６を
上述の投写型液晶カラー表示装置１と一体に設け、表示
動作の際に、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２
ｂに印加される駆動電圧の駆動周波数を、各可変周波数
発振回路２０ｒ・２０ｇ・２０ｂによって絶えず調整す
ることも可能である。この場合、たとえば輝度測定器２
６は、測定結果を各可変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ
・２０ｂに出力する構成とし、一方、各可変周波数発振
回路２０ｒ・２０ｇ・２０ｂには、各輝度の測定値と各
画像信号とを比較して、駆動周波数の値をどれだけ可変
すればよいかを演算する演算回路が接続されている構成
とすればよい。これにより、各輝度の測定値に応じて演
算回路が駆動周波数の可変量を演算し、この演算結果に
従って各可変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ・２０ｂ
は、駆動周波数をそれぞれ可変して調整することができ
る。このように、表示動作の際に絶えず駆動周波数を調
整することができる構成とすれば、たとえば温度の上昇
に対しても、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２
ｂの書き込み光強度−出力光強度特性は変わらずに相互
に一致した状態を維持することができる。

【００６１】なお、各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ
・１２ｂに印加される交流電圧の波形は、方形波でも正
弦波でもよい。

【００６２】また、可変周波数発振回路２０ｒ・２０ｇ
・２０ｂは、図２に示す回路構成に限らず、駆動周波数
を可変するための様々な回路構成が可能である。

【００６３】さらに、本形態においては、Ｂの信号電圧
−輝度特性に対して、Ｒ、およびＧの信号電圧−輝度特
性が一致するように、液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ
に印加される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可変して
調整したが、これに限らず、Ｒの信号電圧−輝度特性、
またはＧの信号電圧−輝度特性に対して、他の特性が一
致するように、駆動周波数を可変して調整を行ってもよ
い。

【００６４】さらに、本形態においては、調整後に各液
晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ・１２ｂに印加される駆
動電圧の駆動周波数は、液晶ライトバルブ１２ｒ・１２
ｇに対して１ｋＨｚ、液晶ライトバルブ１２ｂに対して
５６０Ｈｚであったが、本発明はこれらの数値に限定さ
れるものではない。各液晶ライトバルブ１２ｒ・１２ｇ
・１２ｂの信号電圧と輝度との関係のばらつきに応じ
て、そのばらつきを補償する駆動周波数の可変量も変化
する。

【００６５】さらに、本形態においては、投写型液晶カ
ラー表示装置１の投写手段は、合成されたＲ・Ｇ・Ｂの
画像を、１つの投写レンズ１５によりスクリーン１６上
に投写する構成であったが、これに限らず、各Ｒ・Ｇ・
Ｂの画像を３つの投写レンズによりそれぞれスクリーン
上に投写して、スクリーン上で合成する構成としてもよ
い。

【００６６】さらに、本形態においては、書き込み手段
として、液晶パネル１１ｒ・１１ｇ・１１ｂが用いられ
ていたが、これに限らず、書き込み手段には、ＣＲＴの
ような自発光デバイスが用いられてもよいし、また、Ｌ
ＥＤアレイ等の線型発光デバイスをガルバノミラー等の
光学的手段によりスキャンして書き込む構成からなるも
のでもよい。

【００６７】

【発明の効果】請求項１の発明に係る液晶カラー表示装
置は、以上のように、前記駆動手段によって前記３枚の
液晶ライトバルブに印加される駆動電圧の駆動周波数を
それぞれ可変する可変手段を備えると共に、前記書き込
み光の強度に対する前記出力光の強度が前記３枚の液晶
ライトバルブ間で相互に一致または略一致するように、
前記３枚の液晶ライトバルブに印加される駆動電圧の駆
動周波数がそれぞれ前記可変手段によって調整される構
成である。

【００６８】これにより、３枚の液晶ライトバルブの各
液晶層のリタデーションを等しくするためにΔｎｄ／λ
を最適化したことによって、各液晶層のインピーダンス
が相互に異なった場合においても、３枚の液晶ライトバ
ルブにおける各光導電体層のインピーダンスと各液晶層
のインピーダンスとの整合を図ることができる。

【００６９】また、３枚の液晶ライトバルブの各液晶層
のΔｎｄ／λが最適化されておらず、各液晶層の電圧−
反射率特性が相互に異なる場合においても、同様に、３
枚の液晶ライトバルブにおける各光導電体層のインピー
ダンスと各液晶層のインピーダンスとの整合を図ること
ができる。

【００７０】それゆえ、３枚の液晶ライトバルブの書き
込み光強度−出力光強度特性を揃えることができるの
で、書き込み手段のγ補正を行う必要がなく、また、書
き込み手段に調整のための特別な回路を設ける必要もな
く、表示画像における赤色光、緑色光、および青色光の
各画像の光強度のバランスがとれた高画質な液晶カラー
表示装置を提供することができるという効果を奏する。

【００７１】請求項２の発明に係る液晶カラー表示装置
の階調特性の調整方法は、以上のように、前記書き込み
光の強度に対する前記出力光の強度が前記３枚の液晶ラ
イトバルブ間で相互に一致または略一致するように、前
記駆動手段によって前記３枚の液晶ライトバルブに印加
される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可変して調整す
る方法である。

【００７２】これにより、３枚の液晶ライトバルブの各
液晶層のリタデーションを等しくするためにΔｎｄ／λ
を最適化したことによって、各液晶層のインピーダンス
が相互に異なった場合においても、３枚の液晶ライトバ
ルブにおける各光導電体層のインピーダンスと各液晶層
のインピーダンスとの整合を図ることができる。

【００７３】また、３枚の液晶ライトバルブの各液晶層
のΔｎｄ／λが最適化されておらず、各液晶層の電圧−
反射率特性が相互に異なる場合においても、同様に、３
枚の液晶ライトバルブにおける各光導電体層のインピー
ダンスと各液晶層のインピーダンスとの整合を図ること
ができる。

【００７４】それゆえ、３枚の液晶ライトバルブの書き
込み光強度−出力光強度特性を揃えることができるの
で、書き込み手段のγ補正を行う必要がなく、また、書
き込み手段に調整のための特別な回路を設ける必要もな
く、表示画像における赤色光、緑色光、および青色光の
各画像の光強度のバランスがとれた高画質な液晶カラー
表示装置を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投写型液晶カラー表示装置を概略
的に示す構成図である。

【図２】上記投写型液晶カラー表示装置に設けられる可
変周波数発振回路の一構成例をを示すブロック図であ
る。

【図３】上記投写型液晶カラー表示装置に設けられる液
晶ライトバルブの構成を概略的に示す断面図である。

【図４】上記投写型液晶カラー表示装置における、駆動
周波数を調整する前の信号電圧と輝度との関係を示すグ
ラフである。

【図５】上記投写型液晶カラー表示装置における、駆動
周波数を調整した後の信号電圧と輝度との関係を示すグ
ラフである。

【図６】透過型の液晶ライトバルブを備える従来の投写
型液晶カラー表示装置を概略的に示す構成図である。

【図７】光書き込み型の液晶ライトバルブの構成を概略
的に示す断面図である。

【図８】上記液晶ライトバルブの動作原理を説明するた
めの等価回路である。

【図９】光書き込み型の液晶ライトバルブを備える従来
の投写型液晶表示装置を概略的に示す構成図である。

【符号の説明】

１投写型液晶カラー表示装置１０ｒ書き込み光源１０ｇ書き込み光源１０ｂ書き込み光源１１ｒ液晶パネル１１ｇ液晶パネル１１ｂ液晶パネル１２ｒ液晶ライトバルブ１２ｇ液晶ライトバルブ１２ｂ液晶ライトバルブ１３ｒダイクロイックミラー１３ｇダイクロイックミラー１３ｂダイクロイックミラー１４ｒダイクロイックミラー１４ｇダイクロイックミラー１４ｂダイクロイックミラー１５投写レンズ１６スクリーン１７ｒ画像信号発生回路１７ｇ画像信号発生回路１７ｂ画像信号発生回路１８ｒ駆動回路（駆動手段）１８ｇ駆動回路（駆動手段）１８ｂ駆動回路（駆動手段）１９読み出し光源２０ｒ可変周波数発振回路（可変手段）２０ｇ可変周波数発振回路（可変手段）２０ｂ可変周波数発振回路（可変手段）２５輝度計２６輝度測定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤色光、緑色光、および青色光の画像をそ
れぞれ形成する３枚の液晶ライトバルブであって、一方
から書き込み光が光導電体層に照射されることにより得
られる情報に従って、液晶に印加されている駆動電圧が
変化し該液晶の配向状態が変化することによって、他方
から入射する光を変調して出力光として出力する３枚の
液晶ライトバルブと、前記３枚の液晶ライトバルブにそれぞれ駆動電圧を印加
する駆動手段とを含み、前記３枚の液晶ライトバルブによってそれぞれ形成され
た赤色光、緑色光、および青色光の画像を合成して表示
を行う液晶カラー表示装置において、前記駆動手段によって前記３枚の液晶ライトバルブに印
加される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可変する可変
手段を備えると共に、前記書き込み光の強度に対する前記出力光の強度が前記
３枚の液晶ライトバルブ間で相互に一致または略一致す
るように、前記３枚の液晶ライトバルブに印加される駆
動電圧の駆動周波数がそれぞれ前記可変手段によって調
整されることを特徴とする液晶カラー表示装置。
【請求項２】赤色光、緑色光、および青色光の画像をそ
れぞれ形成する３枚の液晶ライトバルブであって、一方
から書き込み光が光導電体層に照射されることにより得
られる情報に従って、液晶に印加されている駆動電圧が
変化し該液晶の配向状態が変化することによって、他方
から入射する光を変調して出力光として出力する３枚の
液晶ライトバルブと、前記３枚の液晶ライトバルブにそ
れぞれ駆動電圧を印加する駆動手段とを含み、前記３枚
の液晶ライトバルブによってそれぞれ形成された赤色
光、緑色光、および青色光の画像を合成して表示を行う
液晶カラー表示装置の階調特性の調整方法において、前記書き込み光の強度に対する前記出力光の強度が前記
３枚の液晶ライトバルブ間で相互に一致または略一致す
るように、前記駆動手段によって前記３枚の液晶ライト
バルブに印加される駆動電圧の駆動周波数をそれぞれ可
変して調整することを特徴とする液晶カラー表示装置の
階調特性の調整方法。