JPH1096884A - Liquid crystal projection device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active matrix type liquid crystal projection device that is small, lightweight, clear and free of visual dependency. SOLUTION: The device is so structed that a dichroic mirror 43, 44 is provided which splits light outgoing from a single light source 40 to project to a different optical path, that a liquid crystal panel 21, 22, 23 is arranged on each optical path of the light projected through the dichroic mirror 43, 44, that the projected light of the three primary colors transmitted through each liquid crystal panel 21, 22, 23 is projectively displayed after being made coincident on the same optical axis by an optical path refracting means, and that a cooling means is provided which controls rise in temperature of the liquid crystal panel 21, 22, 23.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマトリックス駆動さ
れる液晶パネルを少なくとも３枚用いて加法三原色
（赤、緑、青）の色光をそれぞれ制御し、それらを任意
の割合で加色混合させた小型、軽量のプロジェクション
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small-sized device in which at least three matrix-driven liquid crystal panels are used to control additive three primary colors (red, green, and blue), respectively, and that they are added and mixed at an arbitrary ratio. And a lightweight projection device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】大量の情報を効率良く表示するための表
示パネルとして用いられているマトリックス液晶パネル
は、少なくともドットマトリックス状に配列された多数
の絵素電極とそれに印加された電圧に応じて光を変調す
る液晶層を構成要素として含み、各絵素にそれと対応す
る映像信号を印加することにより、中間調を含む任意の
単色映像を表示させるものが一般的である。2. Description of the Related Art A matrix liquid crystal panel, which is used as a display panel for efficiently displaying a large amount of information, has at least a large number of picture element electrodes arranged in a dot matrix form and a light source corresponding to a voltage applied thereto. In general, a liquid crystal layer that modulates an image is applied as a component, and an arbitrary single-color image including a halftone is displayed by applying an image signal corresponding to the pixel to each picture element.

【０００３】従来の液晶のテレビジョン（ＴＶ）への応
用例では単一のパネルを用い、モノクロームの画像表示
が行われている。ＭＯＳ−ＦＥＴの集積されたＳｉウエ
ファー基板により駆動されるＧＨ液晶パネルを用いた腕
時計型液晶ＴＶや、ＴＮ液晶パネルを用いたポケッタブ
ルＴＶが商品化されている。液晶についての詳細は、佐
々木編「液晶エレクトロニクスの基礎と応用」オーム社
（１９７９）などに示されている。In a conventional application of a liquid crystal to a television (TV), a single panel is used to display a monochrome image. A wristwatch-type liquid crystal TV using a GH liquid crystal panel driven by a Si wafer substrate on which a MOS-FET is integrated, and a pocketable TV using a TN liquid crystal panel have been commercialized. The details of the liquid crystal are described in "Basics and Application of Liquid Crystal Electronics", edited by Sasaki, Ohmsha (1979).

【０００４】液晶パネルの個々の絵素を個別に制御する
為には通常次の三方式のいずれかが用いられる。In order to individually control each picture element of the liquid crystal panel, one of the following three methods is usually used.

【０００５】（１） 単純マトリックス方式 二枚の基板のそれぞれにストライプ状の行電極と列電極
を設け、それらが直交するように貼り合わせてパネルを
構成する。行電極には順次行選択信号が印加され、列電
極には行選択信号と同期して画像信号が印加される。行
電極と列電極の交点が絵素となり、両電極に挟まれた部
分の液晶がその電位差に応答して光学特性を変える。(1) Simple matrix method A strip-shaped row electrode and a column electrode are provided on each of two substrates, and they are bonded so as to be orthogonal to each other to form a panel. A row selection signal is sequentially applied to the row electrodes, and an image signal is applied to the column electrodes in synchronization with the row selection signal. The intersection of the row electrode and the column electrode becomes a picture element, and the liquid crystal in a portion sandwiched between the two electrodes changes optical characteristics in response to the potential difference.

【０００６】液晶は、実効値に応答する素子である為、
電圧平均化法による駆動ではクロストークの発生が問題
となり、走査ライン数をあまり大きく設定することがで
きない。[0006] Since the liquid crystal is an element that responds to the effective value,
In the driving by the voltage averaging method, the occurrence of crosstalk becomes a problem, and the number of scanning lines cannot be set too large.

【０００７】このような問題を克服する為に、次の二つ
の方式が開発されている。In order to overcome such a problem, the following two systems have been developed.

【０００８】（２） 非線形素子の付加 各絵素にバリスター、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ／Ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ／Ｍｅｔａｌ）などの非線形素子を付加し、ク
ロストークを抑制する方式である。(2) Addition of non-linear element A varistor, MIM (Metal / Insul)
This method is to add a non-linear element such as ator / metal to suppress crosstalk.

【０００９】（３） スイッチング素子の付加 各絵素にスイッチング・トランジスタを付加し、個別に
駆動する方式である。選択期間中に駆動電圧が印加さ
れ、絵素及び蓄積コンデンサーに電圧が充電されかつそ
れが非選択期間中にも保持される。尚、液晶自体も容量
性の付加であり、その時定数が駆動の繰り返し周期に比
べて十分大きい場合には、蓄積コンデンサーは省略する
ことができる。(3) Addition of switching element This is a method in which a switching transistor is added to each picture element and the picture elements are individually driven. The drive voltage is applied during the selection period, and the voltage is charged to the picture element and the storage capacitor, and is maintained during the non-selection period. Note that the liquid crystal itself is also an additional capacitor, and the storage capacitor can be omitted if the time constant is sufficiently larger than the driving repetition cycle.

【００１０】スイッチング・トランジスタとしては薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）またはシリコン・ウエファ上に
形成されたＭＯＳ−ＦＥＴなどが用いられる。As the switching transistor, a thin film transistor (TFT) or a MOS-FET formed on a silicon wafer is used.

【００１１】本発明は上記（２）及び（３）において、
コントラスト並びに解像度の面で有効な結果が得られ
る。The present invention provides the above (2) and (3)
Effective results are obtained in terms of contrast and resolution.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカラー液晶パネル（たとえば、特公昭５４−１８８
８６号）では同一のパネル上に三原色の着色手段をスト
ライプ状又はモザイク状に配置し、カラーブラウン管
（ＣＲＴ）と同じ原理により加色混合されるので、加法
三原色（赤、緑、青）が用いられる。このような加法混
合が行われるシステムで減法三原色（黄色、シアン、マ
ゼンタ）を用いるのは色再現範囲が狭くなるので得策で
はない。However, the above-mentioned conventional color liquid crystal panel (for example, Japanese Patent Publication No. 54-188).
No. 86), the coloring means of the three primary colors are arranged in the form of stripes or mosaics on the same panel and are added and mixed according to the same principle as a color cathode ray tube (CRT), so that the additive three primary colors (red, green, blue) are used. Can be It is not advisable to use the subtractive three primary colors (yellow, cyan, magenta) in a system in which such additive mixing is performed because the color reproduction range is narrowed.

【００１３】従来のプロジェクションＴＶは、三原色の
それぞれに専用のＣＲＴを用い、それらにより再生され
た画像をレンズによりスクリーン上に投影する方式であ
る。現行の技術ではＣＲＴの明るさは十分では無いの
で、あまり大画面に投影することができない。また、少
しでも明るく見せる為に指向性のスクリーンを用いるの
で視角は非常に狭くなる。A conventional projection TV uses a dedicated CRT for each of the three primary colors, and projects an image reproduced by the CRT on a screen using a lens. With the current technology, the brightness of the CRT is not enough, so that it cannot be projected on a very large screen. In addition, since a directional screen is used to make the image look a little brighter, the viewing angle becomes very narrow.

【００１４】さらに、大型のＣＲＴを３本用い、スクリ
ーンと一体化した構成になっているので、非常に大掛り
な装置となり設置場所に制限を受ける。Further, since three large-sized CRTs are used and the screen is integrated with the screen, the apparatus becomes a very large-scale apparatus and the installation place is limited.

【００１５】プロジェクションタイプの液晶表示として
はレーザー書き込みのものが既に提案されているが、単
色表示で動画表示ができないものであり本発明とは原理
的に異なり、また装置も大掛りなものになる。As a projection type liquid crystal display, a laser writing type has already been proposed. However, since it is impossible to display a moving image in a single color display, it is fundamentally different from the present invention, and the device becomes large-scale. .

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題の
解決を目的としたものであり、請求項１に記載の液晶プ
ロジェクション装置は、アクティブマトリックスにより
絵素単位で表示駆動され、それぞれが独立に加法三原色
の投射光を制御する少なくとも３枚の液晶パネルを配置
し加法混合された表示パターンを投影表示する液晶プロ
ジェクション装置において、単一光源からの出射光を分
割して異なる光路へ投射せしめるダイクロイックミラー
が設けられかつ該ダイクロイックミラーを経由して投射
される投射光の各光路上に前記液晶パネルが配置され、
前記液晶パネルの各々を通過した三原色の投射光は光路
屈折手段により同一光軸上に合致された後投影表示され
るとともに、該液晶パネルの温度上昇を抑制する冷却手
段が具設されることを特徴とする。また、このとき液晶
パネルの温度上昇を抑制する冷却手段は冷却ファンによ
る空冷方式であることを特徴とする。さらに、各パネル
の制御する色光の波長域が、 「赤：λ１より長波長側 緑：λ１〜λ２ 青：λ２より短波長側 ただし、λ１＝５６０〜６００ｎｍ、λ２＝４８０〜５
２０ｎｍであり、それぞれの液晶パネルが制御すべき色
光の強度がピークの５０％になる波長を表す。」となる
ように選定されていることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. The liquid crystal projection device according to the first aspect of the present invention is driven and displayed in picture elements by an active matrix. A dichroic device in which at least three liquid crystal panels for controlling the projection light of the three additional primary colors are arranged, and a light emission from a single light source is divided and projected to different optical paths in a liquid crystal projection device for projecting and displaying an additively mixed display pattern. A mirror is provided and the liquid crystal panel is arranged on each optical path of projection light projected via the dichroic mirror,
The projection light of the three primary colors passing through each of the liquid crystal panels is projected and displayed after being aligned on the same optical axis by an optical path refracting means, and cooling means for suppressing a temperature rise of the liquid crystal panel is provided. Features. Further, at this time, the cooling means for suppressing the temperature rise of the liquid crystal panel is characterized in that the cooling means is an air cooling system using a cooling fan. Further, the wavelength range of the color light controlled by each panel is as follows: “Red: longer wavelength side than λ1 Green: λ1 to λ2 Blue: shorter wavelength side than λ2 where λ1 = 560 to 600 nm, λ2 = 480 to 5
20 nm, which represents a wavelength at which the intensity of the color light to be controlled by each liquid crystal panel becomes 50% of the peak. ”Is selected.

【００１７】本発明に従えば、少なくとも３枚の液晶パ
ネルを、それぞれ独立に三原色の色光を制御するライト
バルブとして用いることにより、赤、緑、青の各波長域
の光はそれぞれ対応する液晶パネルによってその強度が
変調され、それらが合成される結果任意の色が再現でき
る小型軽量で明るく視角依存性のない新規有用なプロジ
ェクション装置を提供することができる。According to the present invention, by using at least three liquid crystal panels as light valves for independently controlling the three primary color lights, light in each of the red, green, and blue wavelength ranges is applied to the corresponding liquid crystal panel. Accordingly, a novel and useful projection device which is small in size, light in weight and bright and has no viewing angle dependence can be provided which can reproduce an arbitrary color as a result of modulating its intensity.

【００１８】また、液晶パネルの温度上昇を抑制する冷
却手段を具設していることにより、液晶パネルの電気光
学特性の温度依存性による表示品位の低下が防止され、
また、液晶材料の電気抵抗値の低下に起因して液晶層へ
の印加電圧実効値が低下することによる表示特性の変化
が防止され、さらに、長時間の動作や保存により液晶材
料中の可動イオンが増加して電気抵抗値が更に低下して
信頼性を損なうということも防止することができる。In addition, the provision of the cooling means for suppressing the temperature rise of the liquid crystal panel prevents the deterioration of the display quality due to the temperature dependence of the electro-optical characteristics of the liquid crystal panel.
In addition, a change in display characteristics due to a decrease in the effective value of the voltage applied to the liquid crystal layer due to a decrease in the electric resistance value of the liquid crystal material is prevented. Can be prevented from increasing and the electrical resistance value further decreasing to impair the reliability.

【００１９】[0019]

【発明の実施の形態】まず、ＴＦＴが集積されたアクテ
ィブ・マトリックス基板を作製する。図１（Ａ）はＴＦ
Ｔの一例を模式的に描いた平面図であり、図１（Ｂ）は
その断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an active matrix substrate on which TFTs are integrated is manufactured. FIG. 1A shows TF
FIG. 1B is a plan view schematically illustrating an example of T, and FIG. 1B is a cross-sectional view thereof.

【００２０】ＴＦＴはガラスなどの透明な絶縁性基板
（１０）の上にゲート電極（１１）、ゲート絶縁膜（１
２）、半導体膜（１３）、ソース電極（１４）、及びド
レイン電極（１５）が順次パターン化され積層されて構
成されている。ドレイン電極（１５）には絵素電極（１
６）及び必要に応じて設けられた蓄積コンデンサー（１
７）が接続される。薄膜形成法としては真空蒸着法、ス
パッタリング法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、減圧Ｃ
ＶＤ法などが用いられ、シャドウマスクやフォトリソグ
ラフィーの技術によってパターン化される。このＴＦＴ
が形成された基板で液晶を駆動する為に更に光シールド
及び配向膜を設ける。半導体膜（１３）としてｎ型半導
体を用いた場合、ゲート電極（１１）に正の電圧を印加
すると半導体膜（１３）のゲート絶縁膜（１２）側の界
面に電子の蓄積層が形成されソース電極（１４）とドレ
イン電極（１５）との間の抵抗が減少する。The TFT has a gate electrode (11) and a gate insulating film (1) on a transparent insulating substrate (10) such as glass.
2), a semiconductor film (13), a source electrode (14), and a drain electrode (15) are sequentially patterned and laminated. The drain electrode (15) has a picture element electrode (1
6) and a storage capacitor (1
7) is connected. As a thin film forming method, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a plasma CVD method, a reduced pressure C
A VD method or the like is used, and patterning is performed by a shadow mask or photolithography technique. This TFT
A light shield and an alignment film are further provided to drive the liquid crystal on the substrate on which is formed. When an n-type semiconductor is used as the semiconductor film (13), when a positive voltage is applied to the gate electrode (11), an electron accumulation layer is formed at the interface of the semiconductor film (13) on the side of the gate insulating film (12) and the source is formed. The resistance between the electrode (14) and the drain electrode (15) decreases.

【００２１】図１（Ｃ）はＴＦＴパネルで液晶を駆動す
る場合の結線図である。FIG. 1C is a connection diagram in the case where a liquid crystal is driven by a TFT panel.

【００２２】ゲート電極（１１）には周期的に走査パル
スが印加され、ＴＦＴは、オン（ＯＮ）状態にされる。
これに同期してソース電極（１４）には画像信号が印加
され、ＴＦＴを通して絵素電極（１６）及び必要に応じ
て設けられた蓄積コンデンサー（１７）に印加され、液
晶を駆動する。蓄積コンデンサー（１７）はＴＦＴがオ
フ（ＯＦＦ）状態の期間中も液晶に印加すべき電圧を保
持する為のものである。液晶の時定数が走査周期に比べ
て十分大きければ蓄積コンデンサーは特に設けなくても
良い。次に、ガラスなどの透明な基板上に透明導電膜、
金属薄膜からなるブラックマトリックス及び液晶を配向
させる為の配向膜が設けられた対向電極側の基板を作製
する。A scanning pulse is periodically applied to the gate electrode (11), and the TFT is turned on.
In synchronization with this, an image signal is applied to the source electrode (14), applied to the picture element electrode (16) and the storage capacitor (17) provided as necessary through the TFT, and drives the liquid crystal. The storage capacitor (17) is for holding a voltage to be applied to the liquid crystal even while the TFT is in an OFF state. If the time constant of the liquid crystal is sufficiently larger than the scanning period, the storage capacitor need not be particularly provided. Next, a transparent conductive film on a transparent substrate such as glass,
A substrate on the counter electrode side provided with a black matrix made of a metal thin film and an alignment film for aligning liquid crystal is prepared.

【００２３】これら二枚の基板をスペーサーを介して貼
り合わせ、両基板の間隔に液晶を注入する。このような
液晶パネルを赤、緑、青の各色用に３枚作製する。液晶
のモードがＴＮの場合には各パネルの両面に偏光板を設
ける。尚、各パネルは赤、緑、青の色光を制御できれば
良く、必ずしも各パネル自体はその色の着色手段を備え
ている必要はない。The two substrates are bonded together via a spacer, and a liquid crystal is injected between the two substrates. Three such liquid crystal panels are manufactured for each color of red, green, and blue. When the mode of the liquid crystal is TN, polarizing plates are provided on both sides of each panel. Note that each panel only needs to be able to control red, green, and blue light, and it is not necessary that each panel itself be provided with coloring means for that color.

【００２４】この液晶パネルは次のようにして駆動され
る。駆動回路のブロック図の一例を図２に示す。This liquid crystal panel is driven as follows. FIG. 2 shows an example of a block diagram of a driving circuit.

【００２５】ＴＶ電波はチューナーから色復調回路に至
る一連のＴＶ受信回路（３０）により処理されて赤、
緑、青の色映像信号となる。各色の映像信号は、液晶の
表示モードに応じた極性で各色に対応する液晶パネル
（２１）〜（２３）にそれぞれ印加される。この各色の
映像信号Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）はシフトレジス
ターとサンプルホールド回路からなるアナログ・ライン
メモリー（３１）〜（３３）に入力され、１ライン分の
映像信号が蓄えられる。The TV radio wave is processed by a series of TV receiving circuits (30) from a tuner to a color demodulation circuit, and is processed by a red,
It becomes a green and blue color video signal. The video signal of each color is applied to the liquid crystal panels (21) to (23) corresponding to each color with a polarity corresponding to the display mode of the liquid crystal. The video signals R (red), G (green), and B (blue) of each color are input to analog line memories (31) to (33) each composed of a shift register and a sample hold circuit. It is stored.

【００２６】次にこの１ライン分の映像信号は、走査パ
ルス発生回路（３４）により発生された走査信号に同期
してソース・ライン（１４）に出力される。ゲート・ラ
イン（１１）には走査パルスが順次印加され、そのライ
ン上のＦＥＴをＯＮ状態にする。このようにして個々の
絵素電極に映像信号がしかるべきタイミングでサンプル
・ホールドされ液晶が制御される。Next, the video signal for one line is output to the source line (14) in synchronization with the scanning signal generated by the scanning pulse generating circuit (34). A scanning pulse is sequentially applied to the gate line (11) to turn on the FET on that line. In this way, the video signals are sampled and held at the respective picture element electrodes at appropriate timing, and the liquid crystal is controlled.

【００２７】この液晶パネルを図３に示すような、光源
（４０）、コンデンサーレンズ（４１）、投影レンズ
（４２）、ダイクロイックミラー（４３）、（４４）、
ミラー（４５）からなる光学系に組み込み、プロジェク
ションＴＶを構成する。光源としては白熱電球、ハロゲ
ンランプ、キセノンランプなどが用いられるが、光源の
スペクトルは必ずしも連続スペクトルである必要はな
く、赤、緑、青の輝線スペクトルを発する蛍光管又は放
電管であってもよい。As shown in FIG. 3, a light source (40), a condenser lens (41), a projection lens (42), dichroic mirrors (43), (44)
The projection TV is constructed by incorporating the optical system into a mirror (45). As the light source, an incandescent lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, or the like is used, but the spectrum of the light source does not necessarily need to be a continuous spectrum, and may be a fluorescent tube or a discharge tube that emits red, green, and blue emission line spectra. .

【００２８】ここで、本発明で用いられる色光の波長範
囲の選定基準を次に示す。Here, the criteria for selecting the wavelength range of the color light used in the present invention are as follows.

【００２９】本発明者は最明色の概念に基づき、加色混
合に於いて白色光源を有効に利用し、かつＮＴＳＣ方式
のＴＶ信号とのコンパティビィリティーを満足させる為
の最適条件が次のような条件であることを見出した。Based on the concept of brightest color, the present inventor has determined the following optimum conditions for effectively utilizing a white light source in additive color mixing and satisfying compatibility with an NTSC TV signal. I found that it was such a condition.

【００３０】「赤：５９０ｎｍ以下を吸収、５９０ｎｍ
以上を透過 緑：４９５〜５６５ｎｍを透過、４９５ｎｍ以下及び５
６５ｎｍ以上を吸収 青：５１０ｎｍ以下及び６６５ｎｍ以上を透過、５１０
〜６６５ｎｍを吸収」 しかし、本発明の特徴の一つであるダイクロイックミラ
ーを用いて単一の白色光源の光を波長によって三分割し
て用いる場合には、この結果をそのまま用いることはで
きず、若干の修正を要する。つまり三つの色光のスペク
トルがオーバーラップせず、かつ三色を足し合わせた
時、全可視域をカバーすることが必要である。"Red: absorbs 590 nm or less, 590 nm
Transmitted above Green: Transmitted 495-565 nm, 495 nm or less and 5
Absorbs 65 nm or more Blue: Transmits 510 nm or less and 665 nm or more, 510
However, when the light of a single white light source is divided into three by wavelength using a dichroic mirror, which is one of the features of the present invention, this result cannot be used as it is. Requires some modification. That is, it is necessary to cover the entire visible range when the spectra of the three color lights do not overlap and when the three colors are added.

【００３１】以上の事項を考慮すると各色光の波長域
は、次のように選定すればよいことになる。In consideration of the above matters, the wavelength range of each color light may be selected as follows.

【００３２】「赤：約５８０ｎｍより長波長側 緑：約５００〜５８０ｎｍ 青：約５００ｎｍより短波長側」 この場合、輝線スペクトルの中心波長はそれぞれ６１０
ｎｍ、５４０ｎｍ、４６０ｎｍ付近であることが色再現
範囲の点及びＮＴＳＣ方式の信号とのコンパティビィリ
ィティーの点で望ましい。"Red: longer wavelength side than about 580 nm Green: about 500 to 580 nm Blue: shorter wavelength side than about 500 nm" In this case, the center wavelength of the emission line spectrum is 610 respectively.
nm, 540 nm, and 460 nm are desirable in terms of color reproduction range and compatibility with NTSC signal.

【００３３】ダイクロイックミラー（４３）、（４４）
は光源の光を赤、緑、青の三波長帯に分割し、それぞれ
の色光を液晶パネルで変調した後、再び合成する為のも
のである。ダイクロイックミラーは屈折率の異なる複数
の薄膜を積層したもので、干渉効果により特定の波長域
の光だけを反射し残りを透過させる。（４３）は赤を選
択的に反射し他の光を透過する。（４４）は青の光を選
択的に反射し他の光を透過する。このような構成によれ
ば単一の光源の各波長の光を有効に利用でき、吸収フィ
ルターによって必要な波長域の光だけを透過させる方式
に比べて光の利用効率が高くなる。Dichroic mirrors (43) and (44)
Is for dividing the light of the light source into three wavelength bands of red, green, and blue, modulating each color light with a liquid crystal panel, and then synthesizing again. The dichroic mirror is formed by laminating a plurality of thin films having different refractive indices, and reflects only light in a specific wavelength range and transmits the rest by an interference effect. (43) selectively reflects red and transmits other light. (44) selectively reflects blue light and transmits other light. According to such a configuration, light of each wavelength of a single light source can be effectively used, and the light use efficiency is higher than that of a system in which only light in a necessary wavelength range is transmitted by an absorption filter.

【００３４】再生画像の分解能は各パネルの絵素数によ
って決定されるが、液晶パネルの製造技術、歩留、コス
トなどの点で無制限に多くすることはできない。絵素数
が少ない場合、再生画像は粗い画質になる。本実施例で
は、画像の１画素を３つの絵素の重畳体で構成すること
により、解像度を向上させている。Although the resolution of a reproduced image is determined by the number of picture elements of each panel, it cannot be increased without limit in terms of liquid crystal panel manufacturing technology, yield, cost, and the like. When the number of picture elements is small, the reproduced image has a coarse image quality. In the present embodiment, the resolution is improved by configuring one pixel of the image with a superimposed body of three picture elements.

【００３５】さらに、水平ラインの絵素数がＮＴＳＣ方
式のＴＶ信号の水平解像度（約３５０本）よりも小さい
場合には人間の視覚が明度に対しては空間分解能が高く
色相に対しては低いという特性を利用して、次のように
することにより見掛け上滑らかな画像を得ることができ
る。Further, when the number of picture elements in the horizontal line is smaller than the horizontal resolution (about 350 lines) of the TV signal of the NTSC system, it is said that the human vision has a high spatial resolution for lightness and a low spatial resolution for hue. An apparently smooth image can be obtained by using the characteristics as follows.

【００３６】３枚の液晶パネルは各絵素の像を正確に重
ね合わせるのではなく、図４（Ｂ）に示す如く互いに絵
素ピッチの約１／３ずつ二方向にずらせてセッティング
する。図４（Ａ）の如く各色の絵素をずらさないで正確
に重ね合わせると絵素間にゲート・ライン、ソース・ラ
インの影が格子状に生じ、再生画像は粗いものになる
が、各色の絵素を１／３ピッチずつずらすと互いに前述
の格子状の影を埋めることになり、滑らかな画像が得ら
れる。図中、Ｒ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤、緑、青の絵素で
ある。この時、色相の変化には高い空間周波数成分を生
じるが、これは視覚特性上人間の目には感じられない。
尚、各色の絵素に印加されるべき映像信号のサンプリン
グは、各絵素のずらせた位置に応じたタイミングで行え
ばより良いことは当然である。The three liquid crystal panels are set so that the images of the picture elements are not superimposed exactly, but are shifted from each other by about 1/3 of the picture element pitch in two directions as shown in FIG. 4B. As shown in FIG. 4A, if the picture elements of each color are accurately overlapped without shifting, the shadows of the gate lines and source lines are formed in a grid pattern between the picture elements, and the reproduced image becomes coarse. When the picture elements are shifted by 1/3 pitch, the above-mentioned lattice-shaped shadows are filled with each other, and a smooth image can be obtained. In the figure, R, G, and B are red, green, and blue picture elements, respectively. At this time, a change in hue causes a high spatial frequency component, which is not perceived by human eyes due to visual characteristics.
Naturally, it is better to sample the video signal to be applied to each color picture element at a timing corresponding to the shifted position of each picture element.

【００３７】ここで、液晶表示パネル、特にアクティブ
マトリックス方式の液晶表示パネルを液晶プロジェクシ
ョン装置に使用した場合の液晶パネルの温度上昇につい
て説明する。Here, the temperature rise of a liquid crystal display panel, particularly when an active matrix type liquid crystal display panel is used in a liquid crystal projection device, will be described.

【００３８】アクティブマトリックス方式の液晶パネル
には、ＴＦＴ等のスイッチング素子に対する遮光手段と
してブラックマトリックスが設けられているため、開口
率（画素開口部面積／液晶パネルの表示領域面積）が低
く、入射光の利用効率は、ブラックマトリックスを必要
としない単純マトリックス方式の液晶パネルよりも低い
のが一般的であり、そのため、アクティブマトリックス
方式の液晶プロジェクション装置では、投影倍率（スク
リーン面積／液晶パネルの表示面積）に比例して液晶パ
ネルに入射する光の強度（照度）を高くする必要があ
る。Since the active matrix type liquid crystal panel is provided with a black matrix as a light shielding means for switching elements such as TFTs, the aperture ratio (pixel opening area / display area of the liquid crystal panel) is low and incident light is low. Is generally lower than that of a simple matrix type liquid crystal panel which does not require a black matrix. Therefore, in an active matrix type liquid crystal projection device, the projection magnification (screen area / display area of the liquid crystal panel) is used. It is necessary to increase the intensity (illuminance) of the light incident on the liquid crystal panel in proportion to.

【００３９】このことから、例えば、３型で開口率３０
％のアクティブマトリックス方式の液晶パネルを３枚用
いた３板式の液晶プロジェクション装置において、４０
型のスクリーン上で照度１０００（ｌｕｘ）を得るため
には、 １０００(lux) ÷０．８ （投影レンズの透過率および
口径食）÷０．８ （出射側偏光板の透過率）÷０．３
（アクティブマトリックス型液晶パネルの開口率）×
４０² ／３² （面積拡大率）×０．６ （白色光に含
まれる緑色光の割合）≒５６００００(lux) のように、非常に強い照度でアクティブマトリックス方
式の液晶パネルを照射することが必要となる。このと
き、上述のブラックマトリックスとしては一般に金属薄
膜が用いられているが、これにより入射光の約１０％〜
数十％が吸収されて熱となり、アクティブマトリックス
方式の液晶パネルの温度を上昇させている。さらに、ア
クティブマトリックス方式の液晶パネルの入射面および
／または反射面に偏光板が貼付けられている場合には、
それらに吸収される光エネルギーもアクティブマトリッ
クス方式の液晶パネルの温度を上昇させる熱源となる。For this reason, for example, an aperture ratio 30
% In a three-panel liquid crystal projection device using three active matrix liquid crystal panels.
In order to obtain an illuminance of 1000 (lux) on a screen of a mold, 1000 (lux) ÷ 0.8 (transmittance and vignetting of the projection lens) ÷ 0.8 (transmittance of the exit-side polarizing plate) ÷ 0. 3
(Aperture ratio of active matrix type liquid crystal panel) ×
40 ^{2/3 2} As in (area magnification) × 0.6 (the percentage of green light contained in white light) ≒ 560000 (lux), it is irradiated with the liquid crystal panel of the active matrix type with a very strong intensity Required. At this time, a metal thin film is generally used as the above-mentioned black matrix.
Tens of percent is absorbed and turned into heat, raising the temperature of the active matrix type liquid crystal panel. Further, when a polarizing plate is attached to the entrance surface and / or the reflection surface of the active matrix type liquid crystal panel,
The light energy absorbed by them also becomes a heat source for raising the temperature of the active matrix type liquid crystal panel.

【００４０】上述したように、照明光の吸収により液晶
パネルの温度が上昇してしまうと、極端な場合には液晶
パネルに封入されている液晶材料の液晶相の温度範囲を
超えてしまい、等方的な液体になり液晶パネルとして動
作しなくなってしまう。また、それほど極端ではない場
合であっても液晶パネルの電気光学特性の温度依存性に
より表示品位が損なわれてしまう。さらに、アクティブ
マトリックス方式の液晶パネルはＤＲＡＭのようにサン
プルホールド動作を行っているので、液晶材料の電気抵
抗値が低下すると液晶層に印加される電圧実効値が低下
し表示特性が変化してしまう。液晶材料の電気抵抗値は
一般に高温で低下する傾向があり（短時間では可逆的変
化）、その上、長時間高温下で長時間動作または保存を
行うと液晶材料中の可動イオンが増加して電気抵抗値が
更に低下し（長時間では不可逆変化）、信頼性を損なう
と可能性も生じる。As described above, if the temperature of the liquid crystal panel rises due to the absorption of the illumination light, in an extreme case, the temperature exceeds the temperature range of the liquid crystal phase of the liquid crystal material sealed in the liquid crystal panel. It becomes an isotropic liquid and does not operate as a liquid crystal panel. Further, even in the case of not so extreme, the display quality is deteriorated due to the temperature dependence of the electro-optical characteristics of the liquid crystal panel. Furthermore, since the active matrix type liquid crystal panel performs a sample-and-hold operation like a DRAM, when the electric resistance value of the liquid crystal material decreases, the effective voltage value applied to the liquid crystal layer decreases and the display characteristics change. . In general, the electrical resistance of a liquid crystal material tends to decrease at high temperatures (reversible change in a short time), and when operating or storing at a high temperature for a long time, mobile ions in the liquid crystal material increase. The electric resistance value further decreases (irreversible change in a long time), and there is a possibility that the reliability is impaired.

【００４１】このように、非常に強度の高い照明光が照
射される液晶プロジェクション装置においては、アクテ
ィブマトリックス方式の液晶パネルの温度が過度に上昇
しないように、必要に応じてファンによる空冷あるいは
液晶パネルを絶縁油の中に浸漬して液冷するなどの冷却
手段を設ける必要がある。As described above, in the liquid crystal projection device to which the illuminating light of very high intensity is applied, air cooling by a fan or a liquid crystal panel is performed as necessary so that the temperature of the active matrix type liquid crystal panel does not excessively rise. It is necessary to provide a cooling means such as immersion in insulating oil and liquid cooling.

【００４２】このようにして構成されたプロジェクショ
ンＴＶはスライド・プロジェクター程度にコンパクトに
なり、従来のプロジェクションＴＶにくらべて設置場所
の自由度が増し、例えば天井に投影したり天井から吊り
下げて壁面に投影したりすることができるようになる。
又、投影距離を変えたり投影レンズを交換すれば画面サ
イズを自由に変更することも可能である。The projection TV configured in this manner is compact as a slide projector, and has a greater degree of freedom in the installation location than a conventional projection TV. For example, the projection TV can be projected on a ceiling or suspended from a ceiling to be mounted on a wall. And can be projected.
The screen size can be freely changed by changing the projection distance or exchanging the projection lens.

【００４３】この場合、被照射体の投影面が光学系の光
軸に垂直でない場合、即ち投影面に対して斜め方向から
投影表示された場合、矩形の画面が台形に変形したりピ
ントがずれるなどの問題が生じるが、図５に示すような
光学系に「あおり」（それぞれの液晶パネルと各液晶パ
ネルにおける光軸のなす角度を変化させること）を導入
し、図に示したように３枚の液晶パネルそれぞれに形成
された画像の一軸合成像と光学系の光軸に垂直な面との
なす角度（ＡとＢとのなす角度）と、投影面と光学系の
光軸に垂直な面とのなす角度（Ａ´とＢ´とのなす角
度）とが同一になるようにすることにより投影画像の歪
やピントのずれを解決することができる。In this case, when the projection surface of the irradiation object is not perpendicular to the optical axis of the optical system, that is, when the projection display is performed in a diagonal direction with respect to the projection surface, the rectangular screen is deformed into a trapezoid or out of focus. However, such a problem as described above occurs. However, "tilt" (to change the angle between each liquid crystal panel and the optical axis of each liquid crystal panel) is introduced into the optical system shown in FIG. An angle (an angle between A and B) between the uniaxial composite image formed on each of the liquid crystal panels and a plane perpendicular to the optical axis of the optical system, and an angle perpendicular to the projection plane and the optical axis of the optical system. By making the angle between the plane and the plane (the angle between A 'and B') the same, it is possible to solve the distortion and the defocus of the projected image.

【００４４】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、小型軽量で明るく視覚
依存性のない液晶プロジェクション装置を実現でき、そ
の実用的価値は多大である。According to the present invention, a liquid crystal projection device which is small, light, bright and has no visual dependency can be realized, and its practical value is enormous.

【００４５】また、液晶パネルの温度上昇を抑制する冷
却手段を具設していることにより、液晶パネルの電気光
学特性の温度依存性による表示品位の低下が防止され、
また、液晶材料の電気抵抗値の低下に起因して液晶層へ
の印加電圧実効値が低下することによる表示特性の変化
が防止され、さらに、長時間の動作や保存により液晶材
料中の可動イオンが増加して電気抵抗値が更に低下して
信頼性を損なうということも防止することができる。Further, the provision of the cooling means for suppressing the temperature rise of the liquid crystal panel prevents the deterioration of the display quality due to the temperature dependency of the electro-optical characteristics of the liquid crystal panel.
In addition, a change in display characteristics due to a decrease in the effective value of the voltage applied to the liquid crystal layer due to a decrease in the electric resistance value of the liquid crystal material is prevented. Can be prevented from increasing and the electrical resistance value further decreasing to impair the reliability.

【００４６】尚、本発明の適用範囲はＴＶに限定される
ものではなく、各種の情報処理装置のディスプレイとし
て、文字表示やグラフィック表示にも適用できることは
明らかである。It should be noted that the scope of application of the present invention is not limited to TVs, but is obviously applicable to character displays and graphic displays as displays for various information processing devices.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）はそれぞれ本
発明液晶プロジェクション装置におけるＴＦＴの模式平
面図、模式断面図、及び結線図である。FIGS. 1A, 1B, and 1C are a schematic plan view, a schematic cross-sectional view, and a connection diagram of a TFT in a liquid crystal projection device of the present invention, respectively.

【図２】図２は本発明の一実施例を示す液晶プロジェク
ション装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a liquid crystal projection device according to an embodiment of the present invention.

【図３】図３は図２に示す液晶プロジェクション装置の
光学系の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system of the liquid crystal projection device shown in FIG.

【図４】図４（Ａ）、及び（Ｂ）は同装置における絵素
の配置構成を説明する説明図である。FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams illustrating the arrangement of picture elements in the same device.

【図５】図５は同装置における「あおり機構」の説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a “tilt mechanism” in the apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ ゲート電極 １２ ゲート絶縁膜 １３ 半導体膜 １４ ソース電極 １５ ドレイン電極 １６ 絵素電極 １７ 蓄積コンデンサー ２１ 液晶パネル ２２ 液晶パネル ２３ 液晶パネル ３０ ＴＶ信号受信回路 ３１ アナログ・ラインメモリ ３２ アナログ・ラインメモリ ３３ アナログ・ラインメモリ ３４ 走査パルス発生回路 ４０ 光源 ４１ コンデンサー・レンズ ４２ 投影レンズ ４３ ダイクロイックミラー ４４ ダイクロイックミラー ４５ ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gate electrode 12 Gate insulating film 13 Semiconductor film 14 Source electrode 15 Drain electrode 16 Pixel electrode 17 Storage capacitor 21 Liquid crystal panel 22 Liquid crystal panel 23 Liquid crystal panel 30 TV signal receiving circuit 31 Analog line memory 32 Analog line memory 33 Analog Line memory 34 Scan pulse generation circuit 40 Light source 41 Condenser lens 42 Projection lens 43 Dichroic mirror 44 Dichroic mirror 45 Mirror

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 アクティブマトリックスにより絵素単位
で表示駆動され、それぞれが独立に加法三原色の投射光
を制御する少なくとも３枚の液晶パネルを配置し加法混
合された表示パターンを投影表示する液晶プロジェクシ
ョン装置において、 単一光源からの出射光を分割して異なる光路へ投射せし
めるダイクロイックミラーが設けられかつ該ダイクロイ
ックミラーを経由して投射される投射光の各光路上に前
記液晶パネルが配置され、前記液晶パネルの各々を通過
した三原色の投射光は光路屈折手段により同一光軸上に
合致された後投影表示されるとともに、該液晶パネルの
温度上昇を抑制する冷却手段が具設されることを特徴と
する液晶プロジェクション装置。1. A liquid crystal projection apparatus driven by an active matrix for each picture element, arranged at least three liquid crystal panels each independently controlling projection light of an additive primary color, and projecting and displaying an additively mixed display pattern. A dichroic mirror for splitting light emitted from a single light source and projecting the divided light onto different optical paths is provided, and the liquid crystal panel is arranged on each optical path of the projected light projected via the dichroic mirror; The projection light of the three primary colors passing through each of the panels is projected and displayed after being matched on the same optical axis by an optical path refracting means, and a cooling means for suppressing a temperature rise of the liquid crystal panel is provided. Liquid crystal projection device. 【請求項２】 前記液晶パネルの温度上昇を抑制する冷
却手段は冷却ファンによる空冷方式であることを特徴と
する請求項１に記載の液晶プロジェクション装置。2. The liquid crystal projection device according to claim 1, wherein the cooling means for suppressing a rise in the temperature of the liquid crystal panel is an air cooling system using a cooling fan. 【請求項３】 各パネルの制御する色光の波長域が、
「赤：λ１より長波長側 緑：λ１〜λ２ 青：λ２より短波長側 ただし、λ１＝５６０〜６００ｎｍ、λ２＝４８０〜５
２０ｎｍであり、それぞれの液晶パネルが制御すべき色
光の強度がピークの５０％になる波長を表す。」となる
ように選定されたことを特徴とする請求項１または２に
記載の液晶プロジェクション装置。3. The wavelength range of color light controlled by each panel is as follows:
“Red: longer wavelength side than λ1 Green: λ1 to λ2 Blue: shorter wavelength side than λ2 where λ1 = 560 to 600 nm, λ2 = 480 to 5
20 nm, which represents a wavelength at which the intensity of the color light to be controlled by each liquid crystal panel becomes 50% of the peak. 3. The liquid crystal projection device according to claim 1, wherein the liquid crystal projection device is selected such that