(57)【要約】【課題】色分解フィルタを用いることがなく、しかも画面が明るく、且つ画面の色再現性も良好な液晶表示装置を提供する。【解決手段】３原色光を出射する光源４と、アクティブマトリクス回路が形成されたアクティブマトリクス基板と共通電極基板との間に液晶を挿入した液晶パネル２と、前記光源から出射する３原色光を前記アクティブマトリクス回路の走査に同期させて前記液晶パネルに照射した際、前記液晶パネルで光変調された画像光を拡大投影する光学系１６と、を有する液晶表示装置において、前記光源と前記液晶パネルの光路中に配置されて、往復回転振動、或いは回動する分散プリズム２２、又は回折格子を備える。これにより、色分解フィルタを用いることがなく、しかも画面が明るく、且つ画面の色再現性も良好な画像を得る。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３原色光を出射する光源と、
アクティブマトリクス回路が形成されたアクティブマトリクス基板と共通電極基板との間に液晶を挿入した液晶パネルと、
前記光源から出射する３原色光を前記アクティブマトリクス回路の走査に同期させて前記液晶パネルに照射した際、前記液晶パネルで光変調された画像光を拡大投影する光学系と、を有する液晶表示装置において、
前記光源と前記液晶パネルの光路中に配置されて、往復回転振動、或いは回動する分散プリズム、又は回折格子を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に液晶パネルにカラーフィルタを設けることなくカラー表示が可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶と薄膜トランジスタを用いて構成される液晶パネルは、アクテブマトリクス回路が形成されるアクティブマトリクス基板と、これと対向する面上に透明な共通電極が被着形成された共通電極基板との間に液晶を充填することによって構成される。
ここで図３に基づいて液晶パネル２の等価回路の構成の一例を説明する。
ここでは並行に配列された複数本の画像信号線Ｘと同じく並行に配列された複数本の走査信号線Ｙとが互いに直交するように配列され、各信号線Ｘ、Ｙの交差部に１つの画素Ｐが単位画素として配列されている。尚、図示例では各Ｘ、Ｙ、Ｐの符号に添字としてそれぞれ正の正数を表すｉとｊが記されており、任意の位置の画素を一般化して示している。
【０００３】
単位の画素Ｐは、トランジスタＴＲ、電荷蓄積用コンデンサＣ、そして液晶ＬＣ等により構成される。この液晶ＬＣは各画素Ｐに対して共通である。上述のように、この画素Ｐをマトリクス状に配列し、ＸおよびＹ方向に走査することにより画面を構成することが可能である。一般に、Ｘ方向のトランジスタＴＲのゲート端子に走査信号が同時に加わり、トランジスタＴＲを一斉にオンさせて、トランジスタＴＲのソース端子から画像信号をコンデンサＣに電荷として書き込ませるようにし、このコンデンサＣの電圧が液晶ＬＣに印加されて液晶分子の配向状態が変化する。これをＹ方向に順次走査を繰り返す線順次走査によって画面が形成される。
【０００４】
一般に、液晶表示装置のカラー化の手段として、赤色、緑色、青色の画像データで液晶パネルを面順次走査で切り替えて行くと共に、これに同期させて液晶パネル面に照射する光源を、時系列的に順次高速に赤色光、緑色光、青色光で切り替え、各色光に対応した残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得る、いわゆるフィールドシーケンシャル方式（面順次方式）が知られている。このフィールドシーケンシャル方式では、カラーフィルタが不要であり、単一画素で赤色、緑色、青色すべての色を表示できるので、より高い解像度を得ることができる。
【０００５】
ここで従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を図４に示す。この液晶表示装置は、マイクロディスプレイ、或いはミニチュアディスプレイと称する液晶パネルを用いて構成される。具体的には、この液晶表示装置は、上記した液晶パネル２と、白色光を出力する光源４と、この白色光を並行光にする通すコリメータレンズ６と、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタを備えて上記白色光を透過して上記各色光を選択的に取り出すために回転可能になされた色分解フィルタ８と、この色分解フィルタ８を通過した光を並行光にする凸レンズ１０と、所定の偏光方向の光を通す偏光子１２、上記液晶パネル２にて変調された反射光を通過させて変調成分を取り出す検光子１４と、凸レンズのような拡大光学系１６とよりなり、これにより拡大された画像を例えばスクリーン１８上へ投影できるようになっている。
【０００６】
この液晶表示装置では、液晶パネル２に色毎の画像データを印加する際に、画面を形成する面順次走査で切り替えて行く時に液晶の応答時間を遅らせて、光源４から色分解フィルタ８を通過した所望の色光を、赤色、緑色、青色の繰返しにより液晶パネル２の全面に、或いは帯状の光にして順次照射する。これにより、カラーフィルタを液晶パネル２に設けることなくカラー表示が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した装置例にあっては、光源４より発せられた光が色分解フィルタ８を透過することにより赤色、緑色、青色の所望の色は得られるが、その他の色光は吸収されてしまうために光の利用効率が悪く、そのために画面が暗くなるという問題があった。
また、色分解フィルタ８の特性により、透過する３色の光の波長領域は色分解フィルタ８の特性に依存し、それらの３色を合成するカラー画像の色再現性が、色分解フィルタ８の特性に依存し易く、画面の色再現性に問題が生ずる場合があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、色分解フィルタを用いることがなく、しかも画面が明るく、且つ画面の色再現性も良好な液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、３原色光を出射する光源と、アクティブマトリクス回路が形成されたアクティブマトリクス基板と共通電極基板との間に液晶を挿入した液晶パネルと、前記光源から出射する３原色光を前記アクティブマトリクス回路の走査に同期させて前記液晶パネルに照射した際、前記液晶パネルで光変調された画像光を拡大投影する光学系と、を有する液晶表示装置において、前記光源と前記液晶パネルの光路中に配置されて、往復回転振動、或いは回動する分散プリズム、又は回折格子を備えたことを特徴とする液晶表示装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る液晶表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の液晶表示装置の第１実施例を示す構成図であり、図１（Ａ）は画像をスクリーン上に投影する場合を示し、図１（Ｂ）はスクリーンを用いないで画像を直接目視する場合を示す。
この本発明の第１実施例において、液晶表示装置２０の構成は、図４に示す従来の液晶表示装置の色分解フィルタ８の代わりに、分散プリズム２２を用いた点を除き、従来の液晶表示装置と全く同様に形成されている。尚、図４に示す構成部分については同一符号を付している。
【００１０】
すなわち、この液晶表示装置２０は、前述した液晶パネル２と、白色光を出力する光源４と、この白色光を通して並行光にするコリメータレンズ６と、可動的になされた分散プリズム２２と、この分散プリズム２２を通過した光を並行光、或いは集束光にする凸レンズ１０と、所定の偏光方向の光を通す偏光子１２、上記液晶パネル２にて光変調された反射光を通過させて光変調成分を取り出す検光子１４と、光変調成分を画像光として拡大して投影する凸レンズのような光学系１６とよりなり、これにより拡大された画像を、図１（Ａ）に示す場合には例えばスクリーン１８上へ投影できるようになっている。また、図１（Ｂ）に示す場合には、光学系１６からの光を直接的に目で受けて視認するようになっている。尚、液晶パネル２の構成は、図３にて説明した構造と全く同様なので、ここではその説明を省略する。
上記分散プリズム２２は、その中心を軸として高速で回転できるようになっており、白色光を通した時にスネルの法則に従って７色のスペクトルに分解するようになっている。この時、赤色、緑色、青色をそれぞれ中心波長として３つの周波数領域に、すなわち３色に便宜上分け、各領域の光が液晶パネル２の全面を、或いは帯状に順次繰り返し照射するようになっている。
【００１１】
さて、以上のような構成において、光源からの白色光を回転する分散プリズム２２に通すと、光の屈折率が波長によって異なるため、白色光はスネルの法則に従って、紫藍青緑黄橙赤の７色のスペクトルに分かれるが、これらを、上述のように赤色、緑色、青色が中心波長領域の３色とし、分散プリズム２２を回転（回動）させることで、赤色、緑色、青色の繰返しで、液晶パネル２の全面に、或いは帯状に順次照射される。尚、ここで上記分散プリズム２２を周期的に往復回転振動させるようにしてもよい。
【００１２】
一方、液晶パネル２の駆動方法は、順次走査により、上記分散プリズム２２の回転に同期させて赤色、緑色、青色の３色の画面を順次形成する。この時、画面を形成する順次走査に対する液晶の応答時間に相当する時間だけ遅らして、光源４から分散プリズム２２を通過して分光された所望の色光を、赤色、緑色、青色の繰返しにより液晶パネル２の全面に、或いは帯状に順次照射する。
これにより、赤色、緑色、青色の各色光に対応した画像の残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得ることができる。
【００１３】
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図２は本発明の液晶表示装置の第２実施例を示す構成図であり、図２（Ａ）は画像をスクリーン上に投影する場合を示し、図２（Ｂ）はスクリーンを用いないで画像を直接視認する場合を示す。
ここでは、図１に示す第１実施例で用いた分散プリズム２２に代えて、多数のスリットを並列に形成してなる回折格子２４を用いている。この回折格子２４は、例えば反射型のものを用いており、この中心を中心軸として周期的に例えば往復回転振動、或いは回転（回動）し得るようになっている。
【００１４】
さて、このように構成された装置で、回折格子２４に光源４からの白色光を当てると、回折現象で白色光はあらゆる方向に進み、それぞれのスリットから出た光が互いに干渉するので、隣り合った２つのスリットから出た光の光路差が、光の波長の整数倍になる方向では光が強め合い、その条件を満たさない方向では弱め合い、この結果、光を波長別に７色に分解する。そして、これらの７色のスペクトルを、第１実施例の場合と同様に、赤色、緑色、青色が中心波長領域となる３色とし、この回折格子２４を周動させることで、赤色、緑色、青色の繰返しにより液晶パネル２の全面に、或いは帯状に順次照射する。
【００１５】
一方、液晶パネル２の駆動方法は、順次走査により、上記回折格子２４の周動に同期させて赤色、緑色、青色の３色の画面を順次形成する。この時、画面を形成する順次走査に対する液晶の応答時間に相当する時間だけ遅らして、光源４から回折格子２４で反射して分光された所望の色光を、赤色、緑色、青色の繰返しにより液晶パネル２の全面に、或いは帯状に順次照射する。
これにより、赤色、緑色、青色の各色光に対応した画像の残像を人の網膜上で合成してカラー画像を得ることができる。
以上のように、光源４からの光を可動する分散プリズム２２や回折格子２４を介して液晶パネル２に照射し、画像を可視化するフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が実現できるので、光の利用効率が高く、色再現のよいカラー表示が可能になる。
尚、上記装置例においては反射型の液晶パネルを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、透過型の液晶パネルを用いた場合にも本発明を適用することができるのは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、液晶パネルの画面を形成する線順次走査に同期して、液晶パネル面内に照射する異なる波長領域の光を分散プリズムや回折格子により分光し、照射位置を可動することができるので、光源からの光の利用効率が高く、色再現のよいカラー表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の第２実施例を示す構成図である。
【図３】液晶パネルの等価回路の構成の一例を示す図である。
【図４】従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を示す構成図である。
【符号の説明】
２…液晶パネル、４…光源、１２…偏光子、１４…検光子、１６…光学系、１８…スクリーン、２０…液晶表示装置、２２…分散プリズム、２４…回析格子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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