(57)【要約】      （修正有）【課題】動きが速い映像が拡大投射された際の残像感を減少させることができる投射型表示装置及びその表示方法を提供する。【解決手段】光源２と、光源２を射出した光束と照明光束とする照明光学系３と、入力信号に基づき入射した照明光束を光変調し、変調光束として射出する液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂと、液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂで光変調された変調光束を拡大投影する投射光学系６と、投射光学系６から射出した変調光束の光路上に配設され、制御信号に基づき変調光束の透過を制御する光制御手段７とを備える。【選択図】図１
2010175907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源を射出した光束を照明光束とする照明光学系と、
入力信号に基づき入射した前記照明光束を光変調し、変調光束として射出する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子で光変調された前記変調光束を拡大投影する投射光学系と、
前記投射光学系から射出した前記変調光束の光路上に配設され、制御信号に基づき前記変調光束の透過を制御する光制御手段と、
を備える投射型表示装置。
【請求項２】
前記光制御手段は、前記液晶表示素子の画素領域の垂直走査方向に対応する方向に複数の駆動領域に分割されており、
前記制御信号は、前記入力信号から検出された垂直同期信号に基づいて生成されたものであり、
前記制御信号によって画素領域の垂直走査のタイミングに合わせて前記複数の駆動領域を順次駆動することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光制御手段は、
前記制御信号に基づき入射した前記変調光束の偏光状態を制御する液晶層と、
前記液晶層の両面に形成され、前記液晶層を駆動する際の電極となる透明導電膜と、
前記液晶層及び前記透明導電膜を透過した前記変調光束をその偏光状態に応じて透過或は遮断する偏光板と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示素子は複数であって、
前記照明光学系は、前記複数個の液晶表示素子それぞれに前記照明光束を照射するよう構成され、
前記複数の液晶表示素子から射出した前記変調光束を合成する光合成光学系と、
前記複数の液晶表示素子からそれぞれ射出した前記変調光束の偏光状態の内の１つの前記変調光束の偏光状態が他の前記変調光束の偏光状態と異なる場合、その変調光束の偏光状態を他の変調光束の偏光状態と同じ状態に変換する偏光変換手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記光制御手段は、前記投射光学系から射出した変調光束の光路上から退避可能に設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
光源から射出した光束を入力信号に応じて液晶表示素子で光変調し変調光束として拡大投影する際に、複数の制御領域に分割された光制御手段により前記変調光束の投影を制御する投射型表示装置の表示方法において、
前記入力信号の同期信号を検出する同期信号検出ステップと、
前記同期信号検出ステップで検出された前記同期信号に応じて前記入力信号により液晶表示素子の画素を順次駆動し、入射する光束を光変調する光変調ステップと、
前記同期信号検出ステップで検出された前記同期信号に応じて前記光制御手段の前記複数の制御領域を順次駆動する光制御ステップと、
を有し、
前記光制御ステップは、前記光変調ステップでの前記画素の駆動順に対応して前記制御領域を順次駆動することを特徴とする投射型表示装置の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号に基づき光変調素子によって光変調された光束を投射手段により投影像として投射する際に、投射される投影像の見かけ上の応答速度を向上することができる投射型表示装置及びその表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、外部から入力した映像情報に基づき液晶表示素子において入射した光束を光変調して画像光束とし、画像光束を拡大投影する投射型表示装置が広く用いられている。
【０００３】
また、一般に液晶表示素子は、例えばフレーム周波数が６０Ｈｚの場合、１／６０秒の間はその画面を保持し順次画面を切り替えていく方式を採用している。
そのため次の画面表示される際に、人間の目は前の画面との両方の画面を認識することになり残像感を生じてしまうという欠点がある。特に、表示する映像がある種のスポーツのように動きの速い映像の場合に顕著である。
【０００４】
このような残像感を低減する技術として、特許文献２に記載の方法が知られている。
特許文献２には、概ね以下の技術が記載されている。
液晶表示素子は、液晶に印加される駆動電圧を切り替えることにより映像画面と黒画面とを交互に繰り返し表示する手段を有するとともに、映像画面と黒画面とを１フレームおきに表示し、かつ通常の２倍速以上速度で映像画面と黒画面とを繰り返す手段を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７-００３８０９号公報
【特許文献２】特開２００３-１８６４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の技術は、入力信号或は駆動信号の切換え手段が必要であるため液晶表示素子或は投射型表示装置が高価となってしまう。また、特許文献２に記載の技術は、通常の１フレームの画像表示期間を少なくとも２分割し黒画面を挿入するため、液晶表示素子の応答速度が十分に速くない場合、十分な効果が得られない虞がある。
更に、特許文献１の投射型表示装置に特許文献２に記載の技術を応用した場合、映像画面は拡大されて投影されるため、投影された映像画面を観察した場合、直視型の液晶表示装置の場合と比較して残像感がより多く感じられる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、動きが速い映像が拡大投射された際の、残像感を減少させることができる。また、液晶表示素子の応答速度が十分に速くない場合の、残像感を減少させるできる投射型表示装置及びその表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１）  上記の目的を達成するために、本実施の形態に記載の投射型表示装置（１，２５）は、光源（２）と、光源（２）を射出した光束と照明光束とする照明光学系（３）と、入力信号に基づき入射した照明光束を光変調し、変調光束として射出する液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）と、液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）で光変調された変調光束を拡大投影する投射光学系（６）と、投射光学系（６）から射出した変調光束の光路上に配設され、制御信号に基づき変調光束の透過を制御する光制御手段（７）７と、を備える。
２）  １）記載の投射型表示装置（１，２５）の光制御手段（７）は、液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）の画素領域の垂直走査方向に対応する方向に複数の駆動領域に分割されており、制御信号は、前記入力信号から検出された垂直同期信号に基づいて生成されたものであり、制御信号によって画素領域の垂直走査のタイミングに合わせて複数の駆動領域を順次駆動する。
３）  １）または２）に記載の投射型表示装置（１，２５）の光制御手段（７）は、制御信号に基づき入射した変調光束の偏光状態を制御する液晶層（３３）と、液晶層（３３）の両面に形成され、液晶層（３３）を駆動する際の電極となる透明導電膜（３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ）と、液晶層（３３）及び透明導電膜（３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ）を透過した前記変調光束をその偏光状態に応じて透過或は遮断する偏光板（３６）とを有する。
４）  １）乃至３）記載のいずれか１項に記載の投射型表示装置（１，２５）の前記液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）は複数であって、照明光学系（３）は、複数個の液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）それぞれに照明光束を照射するよう構成され、複数の液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）から射出した変調光束を合成する光合成光学系（５）と、複数の液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）からそれぞれ射出した変調光束の偏光状態の内の１つの前記変調光束の偏光状態が他の変調光束の偏光状態と異なる場合、その変調光束の偏光状態を他の変調光束の偏光状態と同じ状態に変換する偏光変換手段（２２，２６）とを有する。
５）  １）乃至４）のいずれか１項に記載の投射型表示装置（１，２５）の光制御手段（７）は、前記投射光学系から射出した変調光束の光路上から退避可能に設置されている。
６）  上記の目的を達成するために、本実施の形態に記載の投射型表示装置（１，２５）の表示方法は、光源（２）から射出した光束を入力信号に応じて液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）光変調し変調光束として拡大投影する際に、複数の制御領域に分割された光制御手段（７）により変調光束の投影を制御する投射型表示装置（１，２５）の表示方法において、入力信号の同期信号を検出する同期信号検出ステップと、同期信号検出ステップで検出された同期信号に応じて入力信号により液晶表示素子（４ｒ，４ｇ，４ｂ）の画素を順次駆動し、入射する光束を光変調する光変調ステップと、同期信号検出ステップで検出された同期信号に応じて光制御手段（７）の複数の制御領域を順次駆動する光制御ステップとを有し、光制御ステップは、光変調ステップでの画素の駆動順に対応して制御領域を順次駆動する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、動きが速い映像が拡大投射された際の残像感を減少させることができる。また、液晶表示素子の応答速度が十分に速くない場合の残像感を減少させる投射型表示装置及びその表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の光学系を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の偏光変換付液晶シャッタを示す拡大平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の別の形態の光学系を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の液晶シャッタを示す拡大斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の液晶シャッタを示す拡大斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の別の形態の液晶シャッタを示す拡大斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の電気回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の液晶シャッタ制御部の電気回路構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の素子駆動のフレーム期間を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の画素の駆動タイミングを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の液晶素子の光応答波形を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の液晶シャッタのシャッタ駆動信号を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る投射型表示装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る投射型表示装置１の構成を示す。
投射型表示装置１は、光源２と、照明光学系３と、液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂと、色合成光学系５と、投射光学系６と、光制御手段７とを含む。
【００１２】
光源２としては、白色光の光束を射出する超高圧水銀ランプやキセノンランプなどや、赤色（以下「Ｒ」と称す）光，緑色（以下「Ｇ」と称す）光，青色（以下「Ｂ」と称す）光をそれぞれの光束を射出する、或は白色光を射出する半導体光源を用いることができる。
ここでは、一例としてキセノンランプを用いた場合について説明する。
【００１３】
照明光学系３には、第１色分離フィルタである第１ダイクロイックフィルタ１１と、第２色分離フィルタである第２ダイクロイックフィルタ１２と、反射ミラー１３と、偏光子１４ｒ，１４ｇ，１４ｂとを含む。
【００１４】
第１ダイクロイックフィルタ１１及び第２ダイクロイックフィルタ１２としては、例えば第１ダイクロイックフィルタ１１に入射した光束からＢ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過する特性を持たせ、第２ダイクロイックフィルタ１２に入射した光束からＧ光を反射し、Ｒ光を透過する特性を持たせたものを用いることができる。
【００１５】
偏光子１４ｒ，１４ｇ，１４ｂとしては、入射した光を偏光分離面で分光する際に、透過する直線偏光と反射する直線偏光とが直交するように分離する機能を有する偏光ビームスプリッタや、ワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。
ここでは、一例としてワイヤグリッド型偏光板を用いた場合について説明する。
【００１６】
液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂは、ここでは反射型液晶表示素子を用いた場合について説明するが、透過型液晶表示素子を用いることもできる。その際は、適時光学系を変更すればよい
【００１７】
色合成光学系５としては、反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂからのＲ光，Ｇ光，Ｂ光を合成する機能を有するクロスダイクロイックプリズム等を用いることができる。
投射光学系６としては、投射レンズを用いる。
【００１８】
光制御手段７は、入射した光束の偏光状態を揃える偏光変換手段である波長選択性偏光変換素子２２と、入射した光束を入力信号に基づいて遮断する液晶シャッタ２３とを含む。光制御手段７の詳細については、後述する。
【００１９】
次に、光源２から射出された白色光の光束が反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂで光変調され、光制御手段７から射出されるまでの光路について図１を用いて説明する。
【００２０】
光源２から射出された白色光の光束は、白色光の光束の光軸に対して略４５度傾斜して配設された第１ダイクロイックフィルタ１１に入射する。第１ダイクロイックフィルタ１１では、入射した白色光の光束のうち波長帯域が青色であるＢ光の光束が光軸を９０度折り曲げられ反射される。また、第１ダイクロイックフィルタ１１に入射した白色光の光束のうち波長帯域が緑色及び赤色であるＧ光の光束及びＲ光の光束は、第１ダイクロイックフィルタ１１を透過し直進するように射出される。
【００２１】
第１ダイクロイックフィルタ１１で反射したＢ光の光束は、Ｂ光の光束の光軸に対して４５度傾斜して配設された反射ミラー１３に入射し、光軸を９０度折り曲げられ反射される。
【００２２】
一方、第１ダイクロイックフィルタ１１を透過したＧ光の光束及びＲ光の光束は、Ｇ光の光束及びＲ光の光束の光軸に対して略４５度傾斜して配設された第２ダイクロイックフィルタ１２に入射する。第２ダイクロイックフィルタ１２では、入射したＧ光の光束及びＲ光の光束のうちＧ光の光束が光軸を９０度折り曲げられ反射される。また、第２ダイクロイックフィルタ１２に入射したＧ光の光束及びＲ光の光束のうちＲ光の光束は、第２ダイクロイックフィルタ１２を透過し直進するように射出される。
【００２３】
反射ミラー１３で反射したＢ光の光束，第２ダイクロイックフィルタ１２で反射したＧ光の光束及び第２ダイクロイックフィルタ１２を透過したＲ光の光束は、それぞれ光軸に対して略４５度傾斜して配設されたワイヤグリッド型偏光板１４ｒ，１４ｇ，１４ｂに入射する。
ワイヤグリッド型偏光板１４ｒ，１４ｇ，１４ｂにそれぞれ入射したＢ光の光束，Ｇ光の光束及びＲ光の光束のうち、各色所定の方向の直線偏光のみがワイヤグリッド型偏光板１４ｒ，１４ｇ，１４ｂを透過し、反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂに入射する。
ここでは、ワイヤグリッド型偏光板１４ｒ，１４ｇ，１４ｂで直線偏光にするとしているが、より光源２に近い位置で別途直線偏光にする様な光学系であっても良い。
更に、無偏光状態の光を直線偏光に変換した際に、一方の偏光を偏光変換することにより光源から射出された光の利用効率を向上させるような光学系を用いても良い。
【００２４】
反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂでは、図示しない外部から入力された各色光用の素子駆動信号に基づき入射した直線偏光が光変調された後に光変調光束として反射される。
反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂで光変調された各色光の光変調光束は、それぞれワイヤグリッド型偏光板１４ｒ，１４ｇ，１４ｂに入射し、光変調された偏光成分が反射され光軸が９０度折り曲げられ射出する。
【００２５】
ワイヤグリッド型偏光板１４ｒ，１４ｇ，１４ｂを射出した各色光の光変調光束は、それぞれクロスダイクロイックプリズム５の射出面５ａを除く３面から入射し、クロスダイクロイックプリズム５の内部で光合成され映像光の光束として射出される。
各色光の光変調光束は、クロスダイクロイックプリズム５から射出される際に、Ｂ光の光変調光束とＲ光の光変調光束とをＳ偏光の直線偏光の状態とし、Ｇ光の光変調光束をＰ偏光の直線偏光の状態とするよう、上述の光学系が設定されている。
【００２６】
クロスダイクロイックプリズム５から射出された映像光の光束は投射レンズ６に入射し、拡大投射される。
投射レンズ６から拡大投射された映像光の光束は、光制御手段７に入射する。光制御手段７では、図示しない外部からの駆動信号に基づき入射した映像光の光束を遮断或は透過する。
光制御手段７を透過した映像光の光束は、図示しないスクリーンに投影され映像となって表示される。
【００２７】
次に、光制御手段７について図２を用いて詳細に説明する。
光制御手段７は、映像光の光束の入射側から反射防止膜付きガラス２１と、波長選択性偏光変換素子２２と、液晶シャッタ２３と、反射防止膜付きガラス２４とを含む。
反射防止膜付きガラス２１及び反射防止膜付きガラス２４は、図１では図示が省略されていたものである。
【００２８】
反射防止膜付きガラス２１は、直線偏光の映像光の光束の入射面に反射防止膜が形成されており、光が入射する際に空気と反射防止膜付きガラス２１との界面で反射するのを防いでいる。
また、反射防止膜付きガラス２４は、直線偏光の映像光の光束の射出面に反射防止膜が形成されており、光が反射防止膜付きガラス２４から射出する際に反射防止膜付きガラス２１と空気との界面で反射するのを防いでいる。
【００２９】
波長選択性偏光変換素子２２は、直線偏光が入射した際に、所定の波長帯域の光束の偏光軸のみを９０度回転させ射出するとともに、それ以外の波長帯域の直線偏光の光束はそのまま射出する特性を有する。
本実施の形態においては、入射した光束の偏光軸を揃えて射出する目的で使用されている。ここでは、入射する直線偏光の映像光の光束は、Ｂ光の帯域及びＲ光の帯域はＳ偏光の直線偏光の状態であり、Ｇ光の帯域はＰ偏光の直線偏光の状態である。そこで、波長選択性偏光変換素子２２にはＧ光の帯域の偏光軸を９０度回転する特性を持たせ、波長選択性偏光変換素子２２から射出する映像光の光束の偏光状態を全ての帯域でＳ偏光とするものである。
【００３０】
液晶シャッタ２３は、外部から入力するシャッタ制御信号に基づき内部の液晶を駆動し、入射する直線偏光の映像光の光束の偏光状態を制御し、射出する直線偏光の映像光の光束を透過または遮断するものである。
【００３１】
ここで、変形例として光制御手段７が波長選択性偏光変換素子２２を含まない例を、図３を用いて説明する。
図３に示す投射型表示装置２５が図１に示した光学系と異なる点は、Ｇ光用の反射型液晶表示素子４ｇにおいて光変調されたＧ光の光変調光束の光路上であって、ワイヤグリッド型偏光板１４ｇとクロスダイクロイックプリズム５との間に、Ｇ光の偏光軸を９０度回転させる偏光変換手段である偏光変換素子２６を設け、光制御手段７から波長選択性偏光変換素子２２を取り除いた点である。
この場合、偏光変換素子２６は、波長選択性偏光変換素子２２である必要は無く、波長に対して特別な特性を有する必要は無い。
これにより、クロスダイクロイックプリズム５に入射するＲ光の光変調光束，Ｇ光の光変調光束、及びＢ光の光変調光束は、全てＳ偏光にすることができる。
【００３２】
次に、図１及び図３に記載の液晶シャッタ２３の詳細について、図４を用いて説明する。
液晶シャッタ２３は、映像光の光束の入射側から反射防止膜付きガラス３１と、入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄと、液晶層３３と、射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄと、反射防止膜付きガラス３５と、偏光板３６とを含む。
【００３３】
反射防止膜付きガラス３１は、その入射面に入射した光束が界面で反射することを防ぐ反射防止膜が形成されており、射出面に入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが形成されている。
反射防止膜付きガラス３５は、その射出面に射出する光束が界面で反射することを防ぐ反射防止膜が形成されており、入射面に射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄが形成されている。
反射防止膜付きガラス３１と反射防止膜付きガラス３５との間の入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄと射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄとの間の空間には、液晶が封入されている。
【００３４】
更に、反射防止膜付きガラス３５の射出面側には、偏光板３６が配設されている。
偏光板３６は、液晶層３３と組合せて使用し、直線偏光の映像光の光束の透過，遮断を制御するものである。
ここでは、シャッタ制御信号で液晶層３３に所定の電圧が印加された際に液晶層３３から射出した直線偏光の映像光の光束を遮断するように偏光板３６の偏光軸が設定されている。
もしくは、液晶層３３に所定の電圧が印加されていない際に液晶層３３から射出した直線偏光の映像光の光束を遮断するように偏光板３６の偏光軸が設定されていてもよい。この場合は、本実施の形態と液晶層３３に印加する電圧のオン，オフを逆にすることが必要である。
【００３５】
液晶シャッタ２３に用いる液晶の一例として、ねじれネマティック（以下「ＴＮ」と称す）液晶をノーマリホワイトモードで用いて際について説明する。
ＴＮ液晶は、光束の入射側と射出側の両端で９０度配向状態がずらすようなカイラル構造で形成されており、液晶を通過する直線偏光の光束は、その回転に沿って偏光の向きが９０度回転する。偏光板３６の透過軸は、９０度回転した直線偏光の光束を透過するように設定されている。このようにして電圧オフの際に、偏光板３６から光束を射出する。
【００３６】
電圧を液晶層３３に印加すると、ＴＮ液晶は入射した直線偏光の光束と同じ方向に配向し、入射した直線偏光の光束の偏光状態のまま液晶層３３を透過する。偏光板３６の透過軸は、液晶層３３に入射した直線偏光の光束の偏光状態と９０度直交した状態で設定されているため、液晶層３３を透過した直線偏光の光束は偏光板３６を通過できない。
つまりこの例においては、液晶層３３に印加される電圧がオンのとき光束は遮断され、オフのとき光束は透過するようになっている。
ここでは、液晶としてＴＮ液晶をノーマリホワイトモードで用いた場合について説明したが、異なる方式の液晶を用いることもできると共に、ノーマリブラックモードを用いることもできる。
【００３７】
図５は、液晶シャッタ２３から反射防止膜付きガラス３１を取り除いた状態を示す図５からわかるように、入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、４つの領域に分割されている。
ここでは、４つに分割した場合について説明するが、分割数は増減することが可能である。
また、同様に射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄも、入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄと同じ形態で４つの領域に分割されている。
【００３８】
透明導電膜は、酸化インジウム・スズ（以下「ＩＴＯ」と称す）や酸化亜鉛などを用いることができる。
分割された透明導電膜を形成する方法としては、それぞれの領域に対応したマスクを用いて所定の領域に透明導電膜を成膜する方法や、基板の全面に透明導電膜を形成して所定の領域の透明導電膜をエッチング処理で除去する方法がある。
【００３９】
液晶シャッタ２３の別の形態である液晶シャッタ３７について図６に示す。
図６に示した液晶シャッタ３７が図４と異なるのは、射出側透明導電膜３８が反射防止膜付きガラス３５の入射面の全面に渡って形成され、分割されていない点である。
全面に渡って形成される透明導電膜は、射出側の反射防止膜付きガラス３５に限らず入射側の反射防止膜付きガラス３１に形成されてもよく、いずれか一方の透明導電膜が分割されていれば、所望の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、投射型表示装置１，２５の電気回路の要部について図７を用いて説明する。ここでは、液晶シャッタとして図４に示す形態の場合について説明する。
図７に示すように電気回路は、同期信号検出回路４１と、素子駆動回路４２と、液晶シャッタ制御部４３を含む。
【００４１】
外部から入力した映像情報である入力信号は、同期信号検出回路４１で画像信号と同期信号に分離され、それぞれ出力される。
同期信号検出回路４１から出力された画像信号は素子駆動回路４２に供給される。
同期信号検出回路４１から出力された同期信号は素子駆動回路４２と液晶シャッタ制御部４３とにそれぞれ供給される。
素子駆動回路４２では、入力した同期信号から生成した水平同期信号と垂直同期信号とに基づいて画像信号からＲ光用，Ｇ光用及びＢ光用それぞれの素子駆動信号を生成してＲ光用反射型液晶表示素子４ｒ，Ｇ光用反射型液晶表示素子４ｒ及びＢ光用反射型液晶表示素子４ｂに供給し、反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ及び４ｂに入射した光束を光変調する。
【００４２】
液晶シャッタ制御部４３では、入力した同期信号に基づいて液晶シャッタ２３の
液晶層３３を駆動するためのシャッタ制御信号を液晶シャッタ２３に供給する。
液晶シャッタ２３では、入力したシャッタ制御信号に基づき液晶層３３を駆動し、液晶層３３を透過する映像光の光束の偏光状態を制御し、偏光板３６によって映像光の光束を透過または遮断する。
【００４３】
次に、図７におけるＸで示した液晶シャッタ２３とシャッタ制御部４３との回路について図８を用いて詳細に説明する。
シャッタ制御部４３は、垂直同期信号抽出回路５１と、波形整形回路５２と、遅延回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄと、シャッタ駆動回路５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄとを含む。
【００４４】
シャッタ制御部４３に入力した同期信号は垂直同期信号抽出回路５１で垂直同期信号が抽出され波形整形回路５２に出力される。
波形整形回路５２では、入力した垂直同期信号に基づき液晶シャッタ２３の液晶層３３を駆動する駆動波形信号を形成する。
【００４５】
波形整形回路５２で形成された駆動波形信号は、遅延回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄにそれぞれ供給される。遅延回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄは、それぞれ入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ及び射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄに対応して４つの回路に分かれている。液晶表示素子では画像は垂直走査により表示されるため、１フレームの画像を表示する場合、画素の位置によって表示されるタイミングが異なる。そこで、本実施の形態では、液晶シャッタ２３の液晶層３３を駆動する透明電極を分割し、映像光の光束における投影画像のそれぞれの位置での走査タイミングに合わせて液晶層３３を駆動するようにしている。
このように、液晶シャッタ２３の映像光の光束に対応する領域を上下方向に４分割し、それぞれの領域の走査タイミングに合わせて液晶層３３を駆動するため、遅延回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄが設けられている。
【００４６】
遅延回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄでそれぞれ所定の時間たけ遅延させた駆動波形信号が、シャッタ駆動回路５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄに入力される。
シャッタ駆動回路５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄに入力した駆動波形信号は、液晶層３３の駆動電圧に合わせて電圧変換されシャッタ駆動信号として入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ及び射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄに供給され、液晶層３３を駆動する。
【００４７】
この際、一般的に入射側透明導電膜３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ及び射出側透明導電膜３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄに供給される信号の一方をグランド電位とし、他方の電圧を変化させて駆動させることが多い。特に、図６の液晶シャッタ３７の場合は、反射防止膜付ガラス３５の全面に形成した射出側透明導電膜３８をグランド電位とする必要がある。
【００４８】
次に、液晶シャッタ２３の駆動について説明する前に、液晶層３３に印加する駆動信号についての概要について図９を用いて説明する。
図９に示すように、ｅ点からｆ点の間を入力画像の垂直表示期間（以下、「１フレーム」と称す）とすると、液晶に１フレーム期間中直流を印加し続けると、液晶内のイオンが電極側に蓄積し焼き付き現象の発生や、液晶の電気分解などによる材料の変質の発生が起こる虞がある。
そこで、一定の周期ごとに電圧を反転させる反転駆動と呼ばれる手法が採用されている。図９では、１フレーム期間を２つのフィールドに分割し、それぞれのフィールドで電圧の極性を反転している。
ここで、垂直同期信号は、垂直方向の表示の同期を取り、１フレームを正しいタイミングで表示するための信号であり、フレーム間に挿入されるものである。
【００４９】
次に、図１０を用いて反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ及び４ｂにおける入力信号と、実際の画素位置での印加電圧の違いについて説明する。
図１０に示した入力信号は、素子駆動回路４２から反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ及び４ｂに出力される素子駆動信号のことである。
液晶表示素子では、１フィールド期間に画素を順次駆動する表示方法をとるため、一度に全ての画素が駆動することはない。本実施の形態では、垂直方向の画素の走査は図５におけるａからｄ方向に向けて行われる。
そこで、反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ及び４ｂのそれぞれの画素領域における図５のａ，ｂ，ｃ，ｄ各位置に対応した位置の画素に印加される信号のタイミングを印加信号として図１０に示している。
【００５０】
図１０に示すように入力信号に対して印加信号は、ａ，ｂ，ｃ，ｄ各位置に対応した位置の画素において、ａからｄに向けて立ち上がりのタイミングが遅くなり、位相のずれが大きくなる。
【００５１】
また、図１１には、反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ及び４ｂに印加される印加信号と液晶の光応答波形を示す。
図１１に示すように、反射型液晶表示素子４ｒ，４ｇ及び４ｂに電圧が印加されると、直ちに液晶は立ち上がるのではなく初期は急激に立ち上がるものの、その後徐々に反応し所定時間を経たところで完全に飽和する。一方、電圧の印加が停止すると、液晶は徐々に初期状態に戻る形となっている。
【００５２】
従って、液晶シャッタ２３の液晶層３３を全面で駆動した場合、投影された映像が投影画面内の場所によって正常に表示されてない領域が発生する。
そこで、図５の入射側透明導電膜３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのように、液晶層３３も駆動する領域を分割する必要がある。
【００５３】
実際に液晶層３３を駆動する信号について図１２を用いて説明する。
ここで、入射側透明導電膜３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの垂直走査方向におけるそれぞれの領域の中心位置をａ，ｂ，ｃ，ｄとする。
入射側透明導電膜３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄに対応する領域の液晶層３３の駆動は、図１０のａ，ｂ，ｃ，ｄに対応したタイミングで行うことにより、投影画像が前面に渡って正しく表示される。
【００５４】
液晶層３３に印加するシャッタ駆動信号を図１２（Ａ）に示す。図１２（Ａ）には、光応答波形も合わせて示す。シャッタ駆動信号において、＋Ｖまたは−Ｖの電圧が印加されている領域は液晶層３３に電圧が印加されており、透過する光束の偏光が９０度回転し偏光板３６によって光束が遮断され投影画像が表示されない。一方、０Ｖと電圧が印加されていない領域は、液晶層３３が駆動されておらず、液晶層３３を透過する光束は偏光板３６によって遮断されず投影画像が表示される。
図１２（Ａ）のシャッタ駆動信号及び光応答波形からわかるように、シャッタ駆動信号が０Ｖと電圧が印加されていない領域は、光応答波形の立ち上がり期間及び立下り期間にかかっていない。
【００５５】
次に、図１２（Ｂ）に入射側透明導電膜３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄそれぞれにおけるシャッタ駆動信号を示す。
入射側透明導電膜３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄにおけるシャッタ駆動信号は、図１０のａ，ｂ，ｃ，ｄの印加信号に対応して、図１２（Ａ）のシャッタ駆動信号の位相をずらしたものとなる。
【００５６】
図１２（Ｃ）には、図１２（Ｂ）のシャッタ駆動信号で駆動した液晶シャッタ２３の図５のａ，ｂ，ｃ，ｄに対応した投影画像の表示タイミングを示す。
図１２（Ｃ）に示すように液晶シャッタ２３は、ａ，ｂ，ｃ，ｄの順に投影画像を表示する。
【００５７】
これにより、投射型表示装置１，２５によって投影される投影画像には、１フィールドの中に画像が表示される期間と、画像が液晶シャッタ２３により遮断されて黒表示をする期間とが少なくとも１対は存在する。さらに、図１２（Ａ）から明らかなように、１フレーム期間においては、フレーム毎に画像が切り替わっていくため、フレームとフレームの区切りでは、必ず液晶シャッタ２３により画像が遮断されている。
結果として、投影される画像は、異なる画像が表示される際には、切り替わりの期間に液晶シャッタ２３により画像が遮断されているため、画像を拡大投影した場合でも、残像感を感じることを減らすことができる。
【００５８】
図１３に本実施形態にかかる投射型表示装置１，２５の外観図の一例を示す。
図１３に示した投射型表示装置１，２５は、液晶シャッタ２３を投射レンズ６から射出した画像光束の光路から退避させた状態を示している。また、液晶シャッタ２３は、投射型表示装置１，２５の内部に設置された液晶シャッタ制御部４３とケーブルにて配線されている。
実際に動きの早い映像を表示する場合、液晶シャッタ２３を投射レンズ６の前面に移動可能に設置されている。
一般に液晶シャッタ２３を用いた場合、液晶シャッタ２３を透過する投影画像の明るさは、波長選択性偏光変換素子２２や偏光板３６によって低下する。そのため、静止画やゆっくりした動きの映像のように残像感をあまり気にしない投影画像を表示する場合、液晶シャッタ２３を投射レンズ６の前から退避させ、明るい投影画像を表示することができる。
【００５９】
液晶シャッタ２３を退避させる方法としては、投影画像に応じて手動で投射レンズ６の前から動かす方法や、入力信号から投影画像の動きベクトル等を検出しその量に応じて液晶シャッタ２３を退避させるかどうか判断し、図示しない液晶シャッタ退避手段により退避させることなどがある。
【００６０】
本実施の形態では、クロスダイクロイックプリズム５から射出される際の各色の光変調光束の偏光状態は、Ｂ光とＲ光ではＳ偏光の直線偏光の状態であり、Ｇ光ではＰ偏光の直線偏光の状態としたが、それぞれ異なる偏光状態であっても良い。その場合、各色の光変調光束の偏光状態に合わせて、波長選択性偏光変換素子の選択波長及び設置場所を設定すれば良いことは言うまでもない。
【００６１】
更に、本実施の形態では、液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂの垂直走査方向は、図５のａ，ｂ，ｃ，ｄ位置におけるａからｄ方向に対応して走査される場合について説明したが、投射型表示装置１，２５反転をさせて天井から吊下げて投影した場合など投影画像を上下反転して表示する場合は、以下のようにする。
投影画像を上下反転して表示する場合は、液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂにおける垂直走査方向は、図５のｄからａ方向とする必要がある。そこで、液晶シャッタ２３の駆動順序は３２Ｄ，３２Ｃ，３２Ｂ，３２Ａとする必要がある。
【００６２】
また、液晶表示素子４ｒ，４ｇ，４ｂの駆動が垂直走査方向の中央部から互いに離隔する方向に走査される場合は、液晶シャッタ２３の駆動順序は初めに３２Ｃと３２Ｂとを駆動し、その後３２Ｄと３２Ａとを駆動する必要がある。
【符号の説明】
【００６３】
１…投射型表示装置、２…光源、３…照明光学系、４ｒ，４ｇ，４ｂ…液晶表示素子、５…色合成光学系（クロスダイクロイックプリズム）、６…投射光学系（投射レンズ）、７…光制御手段、１１…第１ダイクロイックフィルタ、１２…第２ダイクロイックフィルタ、１３…反射ミラー、１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ…ワイヤグリッド型偏光板、２２…波長選択性偏光変換素子、２３…液晶シャッタ、２５…投射型表示装置、２６…偏光変換素子、３２Ａ、３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ…入射側透明導電膜、３３…液晶層、３４Ａ、３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ…射出側透明導電膜、３６…偏光板、３７…液晶シャッタ、３８…射出側透明導電膜、４１…同期信号検出回路、４２…素子駆動回路、４３…液晶シャッタ制御部、５１…垂直同期信号抽出回路、５２…波形整形回路、５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ…遅延回路、５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ…シャッタ駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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