JPH1141615A - 液晶投写型ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーン上にフォトダイオードを取り付け
ずにコモン電圧を調整する。 【解決手段】 白色光を赤、青及び緑の各成分に分離す
る分離手段、赤色光の光軸上に位置する第１液晶パネル
と、青色光の光軸上に位置する第２液晶パネル、緑色光
の光軸上に位置する第３液晶パネル、第１、第２及び第
３液晶パネルを透過した各変調光の光軸を揃える合成手
段を備え、合成手段が特定波長域の光を反射し他の波長
域の光を透過する特性の光学素子を含む液晶投写型ディ
スプレイにおいて、変調光が特定波長域に含まれる場
合、光学素子の透過光を検出する位置に光センサを設け
又は変調光が他の波長域に含まれる場合、光学素子の反
射光を検出する位置に光センサを設ける。光センサの出
力が最大になるように各パネルのコモン電圧を調整す
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、同一筐体に収めら
れたスクリーン若しくは壁などに掛けられたスクリーン
にカラー画像を拡大して表示する液晶投写型ディスプレ
イに関し、特に、赤、青、緑の各色ごとの液晶パネルを
備える“３パネル方式”と呼ばれる液晶投写型ディスプ
レイに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、パソコン等に搭載する液晶ディ
スプレイは１枚の液晶パネルの画素を赤、青、緑の三つ
のドットで構成してカラー表示を行ういわゆる１パネル
方式であるが、この方式は一つの画素を赤、青、緑の三
つのドットで構成するため開口率が小さく十分な明るさ
を得られない。そこで、高輝度を要求される液晶プロジ
ェクタや投写型テレビジョン受像機などの液晶投写型デ
ィスプレイにあっては、上述の３パネル方式を採用する
ものが多いが、３パネル方式の場合、パネルごとにコモ
ン電圧（共通電極電圧ともいう）を調整しなければなら
ないから、手間がかかり、コストアップの要因になって
いた。

【０００３】かかる不都合を解決するための従来技術と
して、例えば、特開平６−１３８８４２号公報には、ス
クリーン上の画像をフォトダイオードで検出し、その検
出画像中の“フリッカ”が最小になるように各パネルの
コモン電圧を調整するものが記載されている。図１０は
任意の一つの液晶画素の駆動波形図である。この図にお
いて、Ｖｄは液晶画素に書き込まれる表示電圧（但し実
効電圧）、Ｖｃはコモン電圧であり、Ｖｄは液晶劣化防
止のため、Ｖｃを中心に交流駆動されている。例えば、
この図では、フレームｉで正極性Ｖ(+)、次フレームｉ
＋１で負極性Ｖ(-)に振られている。今、 ｜Ｖ(+)｜＝｜Ｖ(-)｜ ……… であれば、Ｖｃの値は適正であり、フリッカは生じない
が、 ｜Ｖ(+)｜＜＞｜Ｖ(-)｜ ……… の場合は、式両辺の差（ΔＶ）に応じたフリッカが発
生する。

【０００４】図１１はフリッカ発生の説明図である。こ
の図において、縦軸は液晶の透過率（Ｔ＝１００％の透
過率）、横軸はＶｄであり、この特性は、Ｖｄを大きく
すると透過率が低くなるいわゆるノーマリーホワイト液
晶のものを表わしている。ここで、透過率１００％近く
の任意点ａのＶｄをＶHとすると、 ＶH＝｜Ｖ(+)｜＝｜Ｖ(-)｜ ……… の場合は、交流駆動を行っても特性線上の点ａは移動せ
ず、フリッカを生じないが、ＶHに±ΔＶの差がある場
合は、特性線上の点ａはＶH＋ΔＶのときに点ｂに移動
し、ＶH−ΔＶのときに点ｃに移動し、正側の点ｂと負
側の点ｃの透過率に差が生じる結果、これが視認されて
フリッカとなる。

【０００５】フリッカを生じない最適なコモン電圧は、
上式を満足するように設定すればよいが、これを自動
化するには、スクリーン上の画像の最大輝度を求めれば
よい。すなわち、図１２に示すように、コモン電圧Ｖｃ
を振りながら最大の輝度を求め、そのときのＶｃに設定
すればよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術にあっては、スクリーン上にいちいちフォトダ
イオードを取り付ける必要があり、面倒であるという問
題点がある。そこで、本発明は、スクリーン上にフォト
ダイオードを取り付けずにコモン電圧を調整できる技術
の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
光源からの白色光を赤色光、青色光及び緑色光の各成分
に分離する分離手段と、前記赤色光の光軸上に位置して
該赤色光の光量を変調する第１液晶パネルと、前記青色
光の光軸上に位置して該青色光の光量を変調する第２液
晶パネルと、前記緑色光の光軸上に位置して該緑色光の
光量を変調する第３液晶パネルと、前記第１、第２及び
第３液晶パネルを透過した各変調光の光軸を揃えて一つ
の光に合成する合成手段とを備え、前記合成手段が、特
定波長域の光を反射し、他の波長域の光を透過する特性
の光学素子を含む液晶投写型ディスプレイにおいて、前
記変調光が前記特定波長域に含まれる場合、該光学素子
の透過光を検出する位置に光センサを設け、又は、前記
変調光が前記他の波長域に含まれる場合、該光学素子の
反射光を検出する位置に光センサを設けたことを特徴と
する。

【０００８】請求項１に係る発明では、光学素子の透過
光又は反射光を検出する位置に設けられた光センサの出
力が最大になるように各パネルのコモン電圧を調整す
る。したがって、スクリーン上にフォトダイオードを取
り付けずにコモン電圧の調整を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１〜図４は本発明に係る液晶投写型
ディスプレイの第１実施例を示す図である。図１におい
て、１は白色光２を発光する光源である。白色光２のう
ち青色光３は第１ダイクロイックミラー４を透過し、赤
色光６と緑色光７は同第１ダイクロイックミラー４で反
射されるようになっており、この第１ダイクロイックミ
ラー４は、赤色成分と青色成分の光を反射する特性を持
ついわゆる“ＧＲ反射型”と呼ばれるものである。さら
に、緑色光７は第２ダイクロイックミラー８を透過し、
赤色光６は同第２ダイクロイックミラー８で反射される
ようになっており、この第２ダイクロイックミラー８は
赤色成分を反射するから、“Ｒ反射型”と呼ばれるもの
である。

【００１０】このように、第１ダイクロイックミラー４
及び第２ダイクロイックミラー８は、光源１からの白色
光２を、赤色光６、青色光３及び緑色光７の各成分に分
離するから、一体として、特許請求の範囲に記載の分離
手段に相当するものである。分離された赤色光６、青色
光３及び緑色光７は、それぞれ各色ごとに設けられた液
晶パネルに入射する。すなわち、赤色光６は第１コンデ
ンサレンズ９を介して第１液晶パネル１０に入射し、青
色光３は第１ミラー１１で反射された後、第２コンデン
サレンズ１２を介して第２液晶パネル１３に入射し、緑
色光７は第３コンデンサレンズ１４を介して第３液晶パ
ネル１５に入射する。

【００１１】第１〜第３液晶パネル１０、１３、１５
は、交差ニコルの関係にある２枚の偏光板（＊ａ、＊
ｂ；＊は１０、１３又は１５の置換文字）の間に液晶パ
ネル（＊ｃ）を挟み込んだ構造を有する公知のものであ
り、画像信号に応じて液晶パネル＊ｃの透過率を画素単
位に変化させ、それぞれに入射した赤色光６、青色光
３、緑色光７の光量を変調して透過させるというもので
ある。

【００１２】第１液晶パネル１０を透過した赤色変調光
１６は、第３ダイクロイックミラー１７で反射され、第
２液晶パネル１３を透過した青色変調光１８は、同第３
ダイクロイックミラー１７を透過し、さらに、第３液晶
パネル１５を透過した緑色変調光１９は、第２ミラー２
０で反射された後、第４ダイクロイックミラー２１を透
過し、また、第３ダイクロイックミラー１７を透過し又
は反射された赤色変調光１６と青色変調光１８は、第４
ダイクロイックミラー２１で反射され、要するに、第４
ダイクロイックミラー２１によって全ての変調光（赤色
変調光１６、青色変調光１８、緑色変調光１９）の光軸
が揃えられる。

【００１３】このように、第３ダイクロイックミラー１
７、第２ミラー２０及び第４ダイクロイックミラー２１
は、第１、第２及び第３液晶パネル１０、１３、１５を
透過した各変調光１６、１８、１９の光軸を揃えて一つ
の光に合成するから、一体として、特許請求の範囲に記
載の合成手段に相当するものである。ここで、第３ダイ
クロイックミラー１７は、赤色成分（赤色変調光１６）
を反射するから、“Ｒ反射型”と呼ばれるものであり、
また、第４ダイクロイックミラー２１は、赤色成分（赤
色変調光１６）と青色成分（青色変調光１８）を反射す
るから、“ＢＲ反射型”と呼ばれるものである。

【００１４】本実施例のポイントは、第４ダイクロイッ
クミラー２１の周囲の所定位置に光センサ２２を設けた
点にある。すなわち、図１からも明らかなように、光セ
ンサ２２は、第４ダイクロイックミラー２１を透過した
と“仮定”したときの赤色変調光１６及び青色変調光１
８の仮想透過線上であって、且つ、第４ダイクロイック
ミラー２１で反射されたと“仮定”したときの緑色変調
光１９の仮想反射光軸線上に位置する点がポイントであ
る。

【００１５】ところで、上記のとおり、第４ダイクロイ
ックミラー２０は“ＢＲ反射型”である。この点からす
ると上記仮想線の存在は有り得ないが、実際には、上記
位置に光センサを設けることにより、赤色変調光１６、
青色変調光１８及び緑色変調光１９の合成光量に応じた
信号出力を光センサ２２で得ることができる。この理由
は、以下のとおりである。

【００１６】図２において、第３液晶パネル１５を透過
した緑色変調光１９は、第４ダイクロイックミラー２１
を透過するが、緑色変調光１９の一部は、第４ダイクロ
イックミラー２１を透過せずに反射され、光センサ２２
で受光される。図３は第４ダイクロイックミラー２１の
透過特性図であるが、ほぼ５００ｎｍからほぼ５７０ｎ
ｍの間の波長領域のみを透過する理想的な特性（実線）
に対して、実際の透過特性は、立ち上がりと立ち下がり
が穏やかな略台形型の特性（破線）を持っている。これ
は、光の干渉その他の原因によるものである。したがっ
て、緑色変調光１９のうち５００ｎｍ近くの低域成分
（青緑成分）の一部と５７０ｎｍ近くの広域成分（赤黄
成分）の一部が反射し、仮想反射光軸線上に位置する光
センサ２２で受光されるのである。

【００１７】このことは、赤色変調光１６と青色変調光
１８についても同様である。すなわち、図４に示すよう
に、赤色変調光１６と青色変調光１８のほとんどは、第
４ダイクロイックミラー２１で反射されるが、赤色変調
光１６のうち５７０ｎｍ近くの低域成分（赤黄成分）の
一部と、青色変調光１８のうち５００ｎｍ近くの高域成
分（青緑成分）の一部が共に透過し、仮想透過光軸線上
に位置する光センサ２２で受光されるのである。

【００１８】したがって、本実施例によれば、第４ダイ
クロイックミラー２１の周辺に設けた光センサ２２によ
って、赤色変調光１６、青色変調光１８及び緑色変調光
１９の合成光量を検出できるから、この光センサ２２の
出力信号のピークを求めるように第１〜第３液晶パネル
１０、１３、１５のコモン電圧を調節すれば、スクリー
ン上にフォトダイオードを設けなくても、フリッカのな
い良好な画質を得ることができる。しかも、光センサ２
２は、赤色変調光１６、青色変調光１８及び緑色変調光
１９の何れの光軸も遮らない位置にあるから、輝度低下
も招かず、液晶投写型ディスプレイにとって有益であ
る。

【００１９】なお、ダイクロイックミラーの透過特性
（又は反射特性）は、設計時に任意に調整できる。例え
ば、上記例示のダイクロイックミラー２１の通過特性
（ほぼ５００ｎｍ〜ほぼ５７０ｎｍ）は、そのような特
性に設計したことを意味する。このことは他のダイクロ
イックミラーについても同様である。図５は本発明に係
る液晶投写型ディスプレイの第２実施例を示す図であ
り、各色の光量を個別に検出できるように改良した例で
ある。すなわち、上記第１実施例では一つの光センサ２
２で赤、青、緑の合成光量を検出していたため、３枚の
液晶パネルのどのコモン電圧を調整すべきか決めにくい
欠点があるが、本実施例はこの欠点を解消するものであ
る。

【００２０】図５において、第１実施例と共通の構成要
素に同一の符号を付せば、本実施例のポイントは、第１
実施例の第２ミラーの代わりに“ＧＲ反射型”の第５ダ
イクロイックミラー２４を設けると共に、この第５ダイ
クロイックミラー２４の周辺と第３ダイクロイックミラ
ーの周辺にも光センサ２５、２６を設けた点にある。第
１実施例と同様に第４ダイクロイックミラー２１の周辺
に設けられた光センサ２２を第１光センサ、第５ダイク
ロイックミラー２４の周辺に新たに設けられた光センサ
２５を第２光センサ、第３ダイクロイックミラーの周辺
に新たに設けられた光センサ２６を第３光センサと称し
て識別すれば、以下の説明からも明らかになるが、第１
光センサ２２は主に“青色光”を受光し、第２光センサ
２５は主に“緑色光”を受光し、第３光センサ２６は主
に“赤色光”を受光するものである。

【００２１】まず、第２光センサ２５について説明する
と、この第２光センサ２５は、第５ダイクロイックミラ
ー２４を透過したと“仮定”したときの緑色変調光１９
の仮想透過線上に位置している。第５ダイクロイックミ
ラー２４は“ＧＲ反射型”であり、理想的には、５００
ｎｍ以下の青色成分しか透過しないが、実際には、図６
に示すように、５００ｎｍ近くの緑色成分の一部（青
緑）を透過する特性を持っている。したがって、緑色変
調光１９の仮想透過線上に位置する第２光センサ２５に
よって、第５ダイクロイックミラー２４の透過光（５０
０ｎｍ近くの緑色成分の一部）が受光される。

【００２２】次に、第３光センサ２６について説明する
と、この第３光センサ２６は、第３ダイクロイックミラ
ー１７を透過したと“仮定”したときの赤色変調光１６
の仮想透過線上に位置している。第３ダイクロイックミ
ラー１７は“Ｒ反射型”であり、理想的には、５７０ｎ
ｍ以下の緑色成分と青色成分しか透過しないが、実際に
は、図６に示すように、５７０ｎｍ近くの赤色成分の一
部（赤黄）を透過する特性を持っている。したがって、
赤色変調光１６の仮想透過線上に位置する第３光センサ
２６によって第３ダイクロイックミラー１７の透過光
（５７０ｎｍ近くの赤色成分の一部）が受光される。

【００２３】最後に、第１光センサ２２について説明す
ると、この第１光センサ２２は、第４ダイクロイックミ
ラー２１を透過したと“仮定”したときの赤色変調光１
６と青色変調光１８の仮想透過線上に位置している。第
４ダイクロイックミラー２１は“ＢＲ反射型”であり、
理想的には、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの緑色成分しか透
過しないが、実際には、図３に示すように、５００ｎｍ
近くの青色成分の一部（青緑）と５７０ｎｍ近くの赤色
成分の一部（赤黄）を透過する特性を持っている。しか
し、赤色成分の一部は、すでに第３ダイクロイックミラ
ー１７を透過して失われているから、第４ダイクロイッ
クミラー２１を透過するのは、５００ｎｍ近くの青色成
分の一部のみである。したがって、青色変調光１８の仮
想透過線上に位置する第１光センサ２２によって第４ダ
イクロイックミラー２２の透過光（５００ｎｍ近くの青
色成分の一部）が受光される。

【００２４】以上のとおり、本第２実施例によれば、各
色ごとの光強度を独立して検出できるため、３枚の液晶
パネル１０、１３、１５のコモン電圧を個別に調整で
き、試行錯誤的な調整を排除して作業の効率化を図るこ
とができるという格別なメリットが得られる。なお、図
７はコモン電圧を自動調整するための全体構成図であ
る。この図において、光センサ２２（第２実施例の場合
は第１光センサ２２、第２光センサ２５、第３光センサ
２６）の出力信号（以下、受光信号）は、バッファ３０
を介してＡ／Ｄ３１に取り込まれ、このＡ／Ｄ３１でデ
ィジタル信号に変換された後、ＦＰＧＡ３２に入力され
る。ＦＰＧＡ３２には、あらかじめコモン電圧制御に必
要な論理が組み込まれており、ＦＰＧＡ３２はＣＰＵ３
３と共に、逐次に入力される受光信号の大小を比較しな
がら、Ｄ／Ａ３４を介して各色ごとのコモン電圧供給回
路３５〜３７に対してコモン電圧指令値を出力する。冒
頭でも述べたように、最適なコモン電圧は、液晶パネル
の輝度が最大となるときの電圧で与えられるから、要す
るに、図７のＦＰＧＡ３２及びＣＰＵ３３は、コモン電
圧指令値の増減量を操作しながら、受光信号のピークを
見つけ出すという操作を行っている。

【００２５】また、図８は、上記第１実施例及び第２実
施例に適用して好ましいコモン電圧調整用テストパター
ン発生回路の構成図である。この図において、通常動作
時には、外部信号源からの表示信号をＬＣＤ駆動変換回
路４０を介してマルチプレクサ回路４１で選択し、交流
化増幅反転回路４２を経て第１〜第３液晶パネル１０、
１３、１５に出力するが、コモン電圧調整時には、白表
示発生回路４３からの白表示信号をマルチプレクサ回路
４１で選択し、交流化増幅反転回路４２を経て第１〜第
３液晶パネル１０、１３、１５に出力する。なお、４４
はテストパターン発生回路の各部を制御する映像信号制
御回路である。

【００２６】このような構成によれば、コモン電圧調整
時に第１〜第３液晶パネル１０、１３、１５の表示を
“白”、すなわち最大輝度にできるので、コモン電圧の
調整をスムーズに行うことができる。なお、黒表示のと
きに最大輝度になるノーマリブラックタイプ液晶の場合
は、白表示発生回路４３は、黒表示信号を発生する黒表
示発生回路３４になることはもちろんである。

【００２７】また、第１実施例及び第２実施例では、波
長分離や波長合成のための光学素子にダイクロイックミ
ラーを用いたが、これに限らない。例えば、回折格子を
用いてもよい。回折格子にも反射型と透過型があり、回
折角度に応じた波長分離や波長合成を行うことができ
る。特定波長の光成分（例えば５５０ｎｍ付近の緑色成
分）を分離したければ、図９に示すように、その回折格
子に定められた角度に光センサを配置して、その角度の
回折光を受光すればよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、構成したので、でき、
することができる、という従来技術にはない有利な効果
を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成図である。

【図２】第１実施例の要部構成図である。

【図３】ＢＲ反射型ダイクロイックミラーの特性図であ
る。

【図４】第１実施例の要部構成図である。

【図５】第２実施例の構成図である。

【図６】ＧＲ反射型及びＲ反射型ダイクロイックミラー
の特性図である。

【図７】コモン電圧調整回路の構成図である。

【図８】コモン電圧調整用テストパターン発生回路の構
成図である。

【図９】光学素子に適用できる回折格子の概念図であ
る。

【図１０】液晶駆動電圧の波形図である。

【図１１】フリッカの説明図である。

【図１２】最適コモン電圧と輝度の関係図である。

【符号の説明】

１：光源 ２：白色光 ３：青色光 ４：第１ダイクロイックミラー（分離手段） ６：赤色光 ７：緑色光 ８：第２ダイクロイックミラー（分離手段） １０：第１液晶パネル １１：第１ミラー（分離手段） １３：第２液晶パネル １５：第３液晶パネル １７：第３ダイクロイックミラー（合成手段） ２０：第２ミラー（合成手段） ２１：第４ダイクロイックミラー（合成手段、光学素
子） ２２：光センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの白色光を赤色光、青色光及び緑
   色光の各成分に分離する分離手段と、 前記赤色光の光軸上に位置して該赤色光の光量を変調す
   る第１液晶パネルと、 前記青色光の光軸上に位置して該青色光の光量を変調す
   る第２液晶パネルと、 前記緑色光の光軸上に位置して該緑色光の光量を変調す
   る第３液晶パネルと、 前記第１、第２及び第３液晶パネルを透過した各変調光
   の光軸を揃えて一つの光に合成する合成手段とを備え、 前記合成手段が、特定波長域の光を反射し、他の波長域
   の光を透過する特性の光学素子を含む液晶投写型ディス
   プレイにおいて、 前記変調光が前記特定波長域に含まれる場合、該光学素
   子の透過光を検出する位置に光センサを設け、又は、 前記変調光が前記他の波長域に含まれる場合、該光学素
   子の反射光を検出する位置に光センサを設けたことを特
   徴とする液晶投写型ディスプレイ。