(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を画像情報に基づいて空間光変調し画像光として出射する画像表示素子と、
前記画像光が入射され、当該画像光を選択的に反射又は散乱して画像表示を行う領域である画像表示領域を有している画像表示スクリーンと、
前記画像表示を行う前記画像表示領域の位置を前記画像表示素子と同期して時間的に変化させることで、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示することにより、前記画像表示素子が表示する画像の画像フィールドを当該画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールドで表示する画像表示手段と、
を備えている画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示スクリーンは、前記画素数の増倍をｎ（２以上の整数）倍とするときに、前記画像表示領域の前記画像表示を同時に行う面積が前記画像表示素子の元画素の面積の（ｎ−１）／ｎ倍〜１／ｎ倍の範囲である、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記画像表示素子の元画素の面積に対する前記画像表示領域の前記画像表示を同時に行う面積の割合を可変する第１の可変手段を備えている、
請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画像表示素子の元画素の面積に対する前記画像表示領域の前記画像表示を同時に行う面積の割合を当該画像表示領域の部分ごとに可変する第２の可変手段と、
前記画像表示領域における前記反射又は散乱の特性を当該画像表示領域の部分ごとに可変する特性可変手段と、
を備えている請求項１〜３のいずれかの一に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示スクリーンは、前記画像表示領域が形成された画面を複数枚重ね合わせて備えていて、
前記表示手段は、前記画像表示を行う前記画像表示領域の位置が前記各画面について異なるように、当該各画像表示スクリーンについて前記画像表示を行う前記画像表示領域の位置を前記画像表示素子と同期して時間的に変化させるものである、
請求項１〜４のいずれかの一に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記画像表示スクリーンは、前記画像表示領域を構成する液晶層及び前記画像表示領域ごとに電界を加える電極を有し、
前記画像表示手段は、前記電極に電圧を印加することにより前記画像表示領域に画像表示を行うものである、
請求項１〜５のいずれかの一に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記液晶層は、高分子分散型液晶で構成される、
請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記液晶層は、光硬化型の高分子分散型液晶で構成される、請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像表示スクリーンは、前記画像表示領域の光透過側に光を吸収する光吸収層を設けている、
請求項１〜８のいずれかの一に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像光の元画素を増倍して高精細に画像表示を行う画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を有する画像表示用素子をレンズで拡大した画像を観察する画像表示装置としては、ＣＲＴ、液晶パネル、テキサスインストルメント社のＤＭＤ、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ等を使用したフロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、ヘッドマウンテッドディスプレイ等が知られている。
【０００３】
さらに、小型の画像表示用素子をレンズで拡大した画像を観察するのではなく、等倍で観察する画像表示装置としては、ＣＲＴ、液晶パネル、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、プラズマディスプレイ、蛍光表示管、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）、ＰＡＬＣ（プラズマアドレッシングディスプレイ）等を使用したものが知られている。これらは、自発光型と空間光変調器型の２つに大きく分類されるが、いずれも光を制御可能な複数の画素を備えた構成である。
【０００４】
これらの画像表示装置に共通の課題は、高解像度化、つまりは大画素数化である。そして、ブロードキャストの表示を目的とした走査線１０００本程度のＨＤＴＶ用の表示装置が既に商品化され、ワークステーションコンピュータの高解像度表示を目的とした走査線２０００本程度の液晶パネルを用いた製品が知られている（例えば、’９８フラットパネルディスプレイ展における日本ＩＢＭ社のＱＳＸＧＡは走査線が２０４８本、’９９電子ディスプレイ展における東芝社のＱＵＸＧＡは走査線が２４００本）。
【０００５】
しかしながら、画素数を増加させることは、液晶パネルの歩留まりを低下させ、また開口率を減少するなどにより、コストが増加し、輝度やコントラストが低下し、消費電力が増加する、等の不具合がある。
【０００６】
そこで、これらの不具合に対して、特開平４−１１３３０８号公報、特開平５−２８９００４号公報、特開平６−３２４３２０号公報等には、単一の画像表示用素子を用いて２倍の画素数を有するインタレース表示を行う画像表示装置が提案されている。また、特開平７−３６０５４号公報には、単一の画像表示用素子を用いて４倍以上の画素数を有する表示装置が開示されている。これらの技術においては、画像表示用素子から出射した光路を時分割で高速に変更して見かけ上画素数を増大させる方法、いわゆる画素シフト方式を用いている。
【０００７】
特開平６−３２４３２０号公報では、光路を変更する手段として、電気光学素子と複屈折材料の組合わせ機構、レンズシフト機構、バリアングルプリズム、回転ミラー、回転ガラス等に言及しており、また、特開平７−１０４２７８号公報には、ウエッジプリズムを移動する手段が記述されている。電気光学効果を示す部材と複屈折結晶との組み合わせは、従来から光通信分野での光分配、光スイッチとして用いられている偏向手段として公知の技術である。
【０００８】
特開平５−３１３１１６号公報には、画像表示用素子自体を画素ピッチよりも小さい距離だけ高速に揺動させる画素シフト方式が記載されている。
【０００９】
特開平１０−１３３１３５号公報には、透光性の圧電素子を透明の電極で挟み、電圧を印加することで厚みを変化させて光路をシフトさせる方式が提案されている。
【００１０】
特開平６−２０８３４５号公報、特開平６−３２４３２０号公報には、透明な板状の屈折板の厚さや傾斜角度を切換えることによって光路のシフト量を変化させる技術について開示されており、屈折板の厚さや傾斜角度の切換え方式としては、一枚の円形回転体の屈折板の厚さや傾斜角度が部分的に異なる構成が例示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３２４３２０号公報、特開平７−１０４２７８号公報に開示の技術では、比較的大きな複屈折結晶を必要とし、装置コストがアップするという不具合がある。また、レンズシフト機構、つまりは往復運動させる駆動系としては、ボイスコイル、圧電素子、バイモルフ、ステップモータ、ソレイドコイル等が記載されているが、数十〜数百Ｈｚ程度で往復運動を行うと振動や音の発生が問題となる。また、バリアングルプリズムも基板が往復運動することによっても、振動や音が問題となる。
【００１２】
特開平５−３１３１１６号公報に開示の技術では、光学系は固定されているので諸収差の発生が少ないが、画像表示素子自体を正確かつ高速に平行移動させる必要があるため、可動部の精度や耐久性が要求され、やはり振動や音が問題となる。
【００１３】
特開平１０−１３３１３５号公報に開示の技術では、比較的大きな透明圧電素子を必要とし、装置コストがアップする不具合がある。
【００１４】
特開平６−２０８３４５号公報、特開平６−３２４３２０号公報に開示の技術では、一枚の円形回転体では一次元方向のみの光路シフトしかできず、また、比較的大きな円形回転体を有することから光学系全体が大型化してしまうという不具合がある。
【００１５】
この発明の目的は、機械的な振動機構を設けることなく、光路偏向や画素の縮小等の複雑な操作を行うことなく、また、現行のプロジェクションタイプの画像表示装置の光学系をそれほど変更することなく、画像表示素子の解像度を変えずに、画像表示装置の高解像度、小型化、低製造コストを実現することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、照明光を画像情報に基づいて空間光変調し画像光として出射する画像表示素子と、前記画像光が入射され、当該画像光を選択的に反射又は散乱して画像表示を行う領域である画像表示領域を有している画像表示スクリーンと、前記画像表示を行う前記画像表示領域の位置を前記画像表示素子と同期して時間的に変化させることで、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示することにより、前記画像表示素子が表示する画像の画像フィールドを当該画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールドで表示する画像表示手段と、を備えている画像表示装置である。
【００１７】
したがって、画像光を選択的に反射又は散乱して画像表示を行う画像表示スクリーンにより、画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示することができるので、機械的な振動機構を設けることなく、光路偏向や画素の縮小等の複雑な操作を行うことなく、また、現行のプロジェクションタイプの画像表示装置の光学系をそれほど変更することなく、画像表示素子の解像度を変えずに、画像表示装置の高解像度、小型化、低製造コストを実現することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像表示スクリーンは、前記画素数の増倍をｎ（２以上の整数）倍とするときに、前記画像表示領域の前記画像表示を同時に行う面積が前記画像表示素子の元画素の面積の（ｎ−１）／ｎ倍〜１／ｎ倍の範囲である。
【００１９】
したがって、画像表示スクリーンにおける光利用効率の低下を抑制できるので、さらなる高解像度化を可能とすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記画像表示素子の元画素の面積に対する前記画像表示領域の前記画像表示を同時に行う面積の割合を可変する第１の可変手段を備えている。
【００２１】
したがって、文字、絵等画像の種類等に応じて、元画素の面積に対する画像表示領域の画像表示面積を可変することが可能となるので、光利用効率を高めることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの一に記載の発明において、前記画像表示素子の元画素の面積に対する前記画像表示領域の前記画像表示を同時に行う面積の割合を当該画像表示領域の部分ごとに可変する第２の可変手段と、前記画像表示領域における前記反射又は散乱の特性を当該画像表示領域の部分ごとに可変する特性可変手段と、を備えている。
【００２３】
したがって、光反射又は散乱の特性を変えることにより、元画素の面積に対する画像表示領域の画像表示面積の割合を画像表示領域の部分ごとに変えても、輝度ムラを抑制し、また、コントラストを均一にすることができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの一に記載の発明において、前記画像表示スクリーンは、前記画像表示領域が形成された画面を複数枚重ね合わせて備えていて、前記表示手段は、前記画像表示を行う前記画像表示領域の位置が前記各画面について異なるように、当該各画像表示スクリーンについて前記画像表示を行う前記画像表示領域の位置を前記画像表示素子と同期して時間的に変化させるものである。
【００２５】
したがって、画面ごとに各画像表示領域に同時に画像表示することができるので、各画面はパターニングしたベタ電極などで駆動することが可能となり、装置構成を簡易にすることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの一に記載の発明において、前記画像表示スクリーンは、前記画像表示領域を構成する液晶層及び前記画像表示領域ごとに電界を加える電極を有し、前記画像表示手段は、前記電極に電圧を印加することにより前記画像表示領域に画像表示を行うものである。
【００２７】
したがって、液晶の駆動により画像表示スクリーンを実現することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記液晶層は、高分子分散型液晶で構成される。
【００２９】
したがって、偏光板を不要とし、高解像度の画像表示を行うことができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記液晶層は、光硬化型の高分子分散型液晶で構成される。
【００３１】
したがって、画像表示スクリーンの製作が容易となり、高解像度の画像表示を行うことができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかの一に記載の発明において、前記画像表示スクリーンは、前記画像表示領域の光透過側に光を吸収する光吸収層を設けている。
【００３３】
したがって、画像表示領域を透過した光が光透過側で反射して戻るなどの不具合を防止することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態について説明する。
【００３５】
図１は、この発明の一実施の形態である画像表示装置の概要を示すブロック図である。図１において、照明用の光源１は、白色あるいは任意の色の光を高速にＯＮ、ＯＦＦできるものであるならば、いかなる種類や型の光源であっても利用することができる。たとえば、ＬＥＤランプやレーザ光源、あるいは、白色のランプ光源などを２次元アレイ状に配列して、かかる光源に対して高速動作するシャッタを組み合わせたものなどを照明用の光源として用いることができる。
【００３６】
光源から出た光を均一に画像表示素子３に照射させるための照明装置２は、拡散板２ａ、コンデンサレンズ２ｂなどから構成される。
【００３７】
画像表示素子３は、画像表示制御回路１０により制御され、表示駆動回路８により駆動される。そして、照明装置２から入射した均一の照明光を画像情報に基づいて空間光変調して、画像光として出射する。画像表示素子３としては、透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、ＤＭＤ素子などを用いることができる。
【００３８】
光源１から放出された光は、拡散板２ａにより均一化された照明光となり、コンデンサレンズ２ｂにより画像表示素子３をクリティカル照明する。ここでは、画像表示素子３の一例として透過型液晶ライトバルブを用いている。この液晶ライトバルブで空間光変調された照明光は、画像光として投射レンズ５で拡大され画像表示スクリーン４に投射される。
【００３９】
画像表示スクリーン４は、画像表示制御回路１０により制御され、画素表示領域制御回路９により駆動される。そして、図２に示すように、画像表示パネル上で光散乱又は反射が起きる領域（以下、「画素表示領域」という）１１が時間的に変化し、画像表示素子３から投射された光は、この画像表示領域１１でのみ散乱又は反射される。従って、投影された画像光の画素（元画素）１２の一部分が実際に画像表示スクリーン４に表示される画素１３（画像表示領域１１）となり（図２参照）、元画素１２のその他の領域１４（図４参照）は光吸収層６により吸収される。この場合に、画像表示スクリーン４によっては、画像表示スクリーン４を透過した光がその後方で反射して戻ってくる等の問題がある場合には、背面に透過した光を吸収する光吸収層６を設けることが望ましい。
【００４０】
そして、画像表示制御回路１０により、表示駆動回路８及び画素表示領域制御回路９を介して、画像表示素子３と画像表示スクリーン４を駆動し、画像表示素子３と画像表示スクリーン４との同期をとり（画像表示制御回路１０、表示駆動回路８、画素表示領域制御回路９により画像表示手段を実現している）、画像表示素子３からの画像パターンに対し、画像表示領域１１において画像光を散乱又は反射する領域を高速に切換えることにより、画像表示素子３が表示する元画素１２から画像表示スクリーン４が表示する画素１３へ、見かけ上画素が増倍することとなって、高精細画像を得ることができる。このように、見かけ上画素が増倍することにより、画像表示素子３が出力する画像の画像フィールドは、画像表示スクリーン４において、時間的に分割された複数のサブフィールドで表示されることとなる。
【００４１】
以下では、画像表示スクリーン４の構成、動作等を中心にさらに詳細に説明する。
【００４２】
まず、画像表示スクリーン４として、高分子分散型液晶セルを用いた透過型液晶ライトバルブの例について説明する。図３は、高分子分散型液晶セルの模式図を示すもので、図３（ａ）は電圧非印加時の、図３（ｂ）は電圧印加時の状態をそれぞれ示している。図３に示すように、高分子分散型液晶セルは、一対の基板２１，２１間の高分子領域２２中に液晶を分散させて液晶領域２３とした液晶高分子複合膜２８を用いるものである。図示しない透明電極により電界を印加しないときは、図３（ａ）に示すように、高分子領域２２中に分散している液晶分子２４がランダムに配向しており、高分子領域２２の屈折率と液晶領域２３との屈折率の差により、界面で入射光２５が屈折し、液晶高分子複合膜２８全体では多数のドロプレットを通過することになり、散乱光２６として出射される。
【００４３】
これに対して電界を印加した場合は、図３（ｂ）に示すように、液晶分子２４が基板２と垂直に配向し、液晶領域２３の屈折率と高分子領域２２の屈折率が一致することにより透明となって、透過光２７が出力される。このように高分子分散型液晶を用いる場合は、偏光板が不要であり、光利用効率が高く明るい表示ができる。
【００４４】
これらの液晶高分子複合膜２８の構造は、液晶の分布する領域が互いに独立に存在するものや、連続的に分布するものがある。このような液晶高分子複合膜２８の製造方法としては、大きく分けて３つ考えられる。その第１は、液晶をランダムに配向させることができる多孔質ポリマーに液晶を含浸させる方法であり、第２は、溶媒にポリマーと液晶を混合して乳化させた後、溶媒を蒸発させることによりポリマーを硬化させる方法であり、第３は、モノマーやオリゴマーまたはそれらの混合物と液晶とを混合してなる重合性組成物を熱または紫外線照射等の手段を用いて重合させ、重合されたポリマーと液晶とを相分離させる重合相分離法である。
【００４５】
これらの方法の中では、材料選択の幅が最も大きいことから、重合相分離法を用いるのが最も望ましい。また、光硬化型の高分子分散型液晶による光重合法を用いれば、作成が容易なため、さらに好適である。
【００４６】
次に、高分子領域２２に使用する重合性組成物について説明する。この重合性組成物としては、種々の重合性化合物を組み合わせて使用することができる。例えば、アクリル酸アルキルエステル、アクリルアミド、アクリル酸ヒドロキシエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリルアミド、メタクリル酸ヒドロキシエステル、ビニルピロリドン、スチレンおよびその誘導体、アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、ブタジエン、イソプレン、ビニルピリジン等の単官能および多官能モノマーが好ましく用いられる。
【００４７】
また、この重合性組成物には、重合性化合物を重合させるための重合開始剤が含まれる。重合開始剤は、内部で周期的に屈折率が変化する高分子分散型液晶素子を作成する際に用いる定在波の波長に感度を有する材料の中から選択することができる。
【００４８】
次に、液晶領域２３に用いる低分子液晶について説明する。液晶領域２３に用いる低分子液晶化合物としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、あるいは強誘電性液晶など、一般的に電界駆動型表示材料として使用されている種々の低分子液晶材料が使用可能である。具体的には、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリミジン系、シクロヘキシルピリミジン系等の各種低分子液晶化合物があげられる。これらの低分子液晶化合物は、一般に使用されている低分子液晶材料と同様に、単一の組成である必要はなく、複数の成分から構成される化合物であってよい。
【００４９】
液晶高分子複合膜２８として用いられる重合性組成物は、前記の重合性化合物と前記の低分子液晶から構成される。重合性化合物と低分子液晶との混合比は、用いられる材料の種類にもよるが、１：１〜５：１の範囲が望ましい。この範囲以外の混合比では、液晶成分や重合性化合物成分の量的なバランスが壊れてしまい、高分子領域２２と液晶領域２３との積層構造の作成が困難となる。
【００５０】
基板２１，２１の液晶高分子複合膜２８側の表面には、図示しない複数本の透明のライン電極が形成されている。そして、例えば、一方の基板２１の表面に形成したライン電極をＸ電極（走査電極）とし、他方の基板２１の表面に形成したライン電極はＹ電極（信号電極）として、双方の交点の位置が実際に画像表示スクリーン４に表示される画素１３（画像表示領域１１）となるマトリックス駆動等を用いることができる。基板２１としては、例えば、表面にＩＴＯ膜を施したガラス基板やプラスチックフィルム、あるいはネサガラス基板等の透明電極を形成した基板とするのが望ましい。
【００５１】
例えば以上のような構成の画像表示スクリーン４を用い、元画素１２をｎ倍（ｎは２以上の整数）の画素１３に増倍したい場合には、画像表示領域１１の面積を元画素１２の面積の（ｎ−１）／ｎ以下とし、画像表示領域１１を変化させながら、一定の極短時間の間に画像表示領域１１に対応した画像をｎ回投影し、この極短時間を、人の視覚上の残像を利用して１番目の画素１３からｎ番目の画素１３までが同時に表示されていると見せることができる時間とすれば、元画素１２を、見かけ上、ｎ倍の画素１３に増倍することができる。しかし、画像表示領域１１の面積を元画素１２の面積の１／ｎ以下とすると、画像表示スクリーン４での光利用効率が低くなりすぎるため、実用的でないので、１／ｎまでにとどめるのが望ましい。なお、元画素１２の面積とは、画像表示素子３での画素面積に投射倍率を掛けた面積である。
【００５２】
元画素１２を例えば４倍に増倍するときは、図４に示すように、画像表示スクリーン４の画面１５上の２×２で４個の画素１３を１つの元画素１２に対応させる。
【００５３】
そして、図５に示すように、画像表示領域１１の面積を元画素１２の１／４とし（１度に１つの画素１３に画像を表示し）、それぞれの画像表示領域１１が重ならないように、画像表示する画像表示領域１１を４カ所に時間的に移動させることにより、見かけ上の画素１３を４倍にする効果が得られ、使用した透過型液晶ライトバルブの解像度以上の高精細な画像を表示することができる。
【００５４】
また、図６に示すように、画像表示領域１１の面積を大きくし、光利用効率を上げることもできる。すなわち、図６の例では、元画素１２を４倍に増倍する場合に、各画像表示領域１１を元画素１２の大きさの３／４として（１度に３つの画素１３に画像を表示して）、光利用効率を上げることもできる。
【００５５】
ただし、この場合には、画像表示領域１１の面積を元画素１２の面積の１／ｎ以上とするため、増倍された個々の画素１３が図２に示すように完全に隣の画素１３と独立とはならないので、多少のぼけが生じることがあるが、文字以外の写真や絵等の表示にはこちらの方式が好まれる場合もあり、文字、絵等、表示画像の種別によって画像表示領域１１の面積を適切に選択することが望ましい。
【００５６】
図７に示すように、各画像表示領域１１を元画素１２の大きさの１／２として（１度に２つの画素１３に画像を表示して）、元画素１２を２倍に増倍することなども考えられる。
【００５７】
ここで、画像表示素子３及び画像表示スクリーン４のより具体的な駆動例について説明する。図８に示すように、画像表示素子３のある１つの画素（元画素）１２を駆動する場合に、Ｘ電極の１番目の電極Ｘｄ１とＹ電極の１番目の電極Ｙｄ１との間に電圧を印加するものとする。また、この画素１２には画像表示スクリーン４の２×２の４個の画素１３（画素１３ａ〜１３ｄとする）が対応していて、この画素１３ａ〜１３ｄを駆動するのに、Ｘ電極の１，２番目の電極Ｘｓ１，Ｘｓ２と、Ｙ電極の１，２番目の電極Ｙｓ１，Ｙｓ２とを使用するものとする。
【００５８】
図９は、この場合に、１つの元画素１２を４倍に増倍して表示するときの各電極（Ｘ電極Ｘｄ１、Ｙ電極Ｙｄ１、Ｘ電極Ｘｓ１，Ｘｓ２、Ｙ電極Ｙｓ１，Ｙｓ２）の動作のタイミングチャートである。この例では、画像表示素子３の各画素１２を６０Ｈｚで切換え、画像表示スクリーン４の画素１３を２４０Ｈｚで切換えることにより、１つの元画素１２を４倍に増倍して表示する例である。すなわち、１フィールドが１／６０sec、１サブフィールドが１／２４０secとなる。そして、画像表示制御回路１０は、１つの元画素１２の表示開始時点と、Ｘ電極Ｘｓ１及びＹ電極Ｙｓ１による画素１３ａの表示開始時点とが一致するように同期をとる。
【００５９】
この場合には、図１０に示すように、（ａ）で示す元画素１２の１フィールド（１／６０sec）の表示の間に、（ｂ）で示す画素１３ａ〜１３ｄのうちのひとつが各サブフィールド（１／２４０sec）で順次選択されて、（ｃ）で示す▲１▼〜▲４▼の画素１３が順次表示される。そして、時間平均の結果、（ｄ）で示すように画素１２が▲１▼〜▲４▼の画素１３に４倍に増倍される。以上が図５の駆動の例である。
【００６０】
また、図９の動作に代えて図１１のように駆動すれば、図１２に示すように、（ａ）で示す元画素１２の１フィールド（１／６０sec）の表示の間に、（ｂ）で示す画素１３ａ〜１３ｄのうち同時に２つが各サブフィールド（１／２４０sec）で順次選択されて、（ｃ）で示す▲１▼〜▲４▼の画素１３が順次表示される。その他、画素１３ａ〜１３ｄのうち同時に３つが各サブフィールド（１／２４０sec）で順次選択されるように駆動してもよい（図６の例）。
【００６１】
図９の駆動と、図１１の駆動とは、画像表示制御回路１０において切換える、すなわち、元画素１２に対して、画像を同時に表示している画像表示領域１１の面積の割合を可変することができる。これにより第１の可変手段を実現している。具体的には、ユーザの操作により、画像表示制御回路１０が画素表示領域制御回路９を制御することにより、図９の駆動と、図１１の駆動とが選択的に実行される。あるいは、画像信号に、その画像の高精細化の必要性に関する情報を付与しておいて、当該情報により、画像表示制御回路１０が自動切換えを行うようにしてもよい。
【００６２】
このように、同時に画像を表示する画像表示領域１１の面積を変化させるようにすれば、表示画像等に応じて、画像表示スクリーン４の画面上の領域ごとに、元画素１２に対して、画像を同時に表示している画像表示領域１１の面積の割合を変化させるようにすることもできる。これにより第２の可変手段を実現する。この場合には、画像表示スクリーン４上の画面の各領域で光利用効率が異なるため、輝度ムラやコントラストの均一性が落ちてくるという不具合が生じる。
【００６３】
そこで、画像表示制御回路１０で元画像の種類を判断し、画像表示スクリーン４のマトリクス電極の電圧を制御するなどして、画像表示領域１１の光反射又は散乱効率を各画像表示領域１１で制御することによって、輝度やコントラストを均一に保つようにすることが望ましい。これにより特性可変手段を実現する。この場合の、画像表示領域１１の光反射又は散乱効率の制御は、具体的には、画像表示スクリーン４への電圧の印可強度や印可時間を調整することにより行うことができる。
【００６４】
画像表示スクリーン４は、前記のように、一枚の画面１５でマトリクス状の電極等により、同時に表示する画像表示領域１１の位置を時間によって変化させるようにすることも可能であるが、図１３に示すように、複数枚の画像表示スクリーン４を用いて、各画像表示スクリーン４の画面１５ａ〜１５ｄを重ね合わせることにより画像表示領域１１を変化させるようにしてもよい。すなわち、図１３の例は、各画像表示スクリーン４の４枚の画面１５ａ〜１５ｄを重ね合わせて、単一の画面１６を構成するものである。この場合には、基板２１にパターン電極をベタに形成しておけばよいため、前記した画像表示スクリーン４が一枚の場合のようにマトリクス状の電極等を形成する必要はなく、画像表示領域１１の時間によって表示する領域を変化させる制御は、各画面１５ａ〜１５ｄのうち、画像を表示するものを選択し、そのパターン電極に電圧を印加するするだけでよいので（マトリックス駆動のようにライン電極を選択する必要がない）、極めて単純なシステム構成とすることができる。
【００６５】
なお、画像表示スクリーン４は、顔料等を高分子領域２２中に分散させるなどして着色がされていてもよいし、適当なパターン状に着色がされていてもよい。この場合には、白色の投射であってもカラーの表示が可能となる。
【００６６】
また、図１には、単板の透過型液晶ライトバルブなどからなる画像表示素子３と、単色ＬＥＤランプの光源１とを用いた単色の画像表示装置の例を示したが、３原色にそれぞれ対応している複数の光源１及び照明装置２と、３枚の画像表示素子３とを用いて、３原色の画像を混合してフルカラー画像を表示させることもできる。さらに、単板の画像表示素子３を時間順次に３原色光で照明するフィールドシーケンシャル方式でもフルカラー画像を表示することができる。このとき、３色の光源からの光路をクロスプリズムで混合して照明しても良いし、白色ランプの光源１と回転カラーフィルターを組み合わせて、時間順次の３原色光を生成するようにしてもよい。
【００６７】
【実施例】
次に、実施例について説明する。
【００６８】
［実施例１］
図１を参照して説明した画像表示装置を作成した。なお、光源１としてＬＥＤランプ、画像表示素子３として対角０．９インチＶＧＡ（600×480ドット）のポリシリコンＴＦＴ液晶パネルを用いた。画像表示素子３の画素ピッチは縦横ともに約１８μｍである。スクリーンは２００μｍ幅のライン電極が、上下基板でマトリックス状となる高分子分散型液晶セルを用いた。
【００６９】
高分子分散型液晶セルの作成は、次のように行った。すなわち、重合性化合物としてジペンタエリスルトールヘキサアクリレート（日本化薬社製）０．５ｇ及びヘキサデシルジアクリレート（日本化薬社製）０．２ｇ、重合性化合物の重合開始剤としてローズベンガル（日本化薬社製）３．５ｍｇ及びＮ−フェニルグリシン（和光純薬社製）０．０１ｇ、並びに、低分子液晶Ｅ７（メルク社製）０．３ｇを混合し、重合性組成物を調液した。
【００７０】
そして、この重合性組成物を２００μｍ幅のライン状の透明電極（ＩＴＯ膜）付きガラス基板を上下がマトリクス状となるように対向して張り合わせて構成したセルに注入した。このセルに高圧水銀灯により光照射を行い、高分子分散型液晶セルを作成した。
【００７１】
画像表示素子３から画像表示スクリーン４上に投射される画素の大きさは４００μｍ×４００μｍとした。画像表示スクリーン４の上下のライン電極間に印加する電圧をコントロールすることにより、図５を参照して説明したように、投射された画素の４分の１が散乱するようにして、他の光は光吸収層６で吸収させた。
【００７２】
図５の各サブフィールドを短時間の間に切換え、画像表示領域１１に対応したサブフィールドの画像信号で画像表示スクリーン４を駆動することにより、見た目には元画素１２が４倍の解像度になったように観察された。
【００７３】
［実施例２］
光学系は実施例１と同様に作成し、画像表示スクリーン４として電極パターンを変えた高分子分散型液晶セルを４枚用いた。電極パターンは、図１３を参照して説明したように、各液晶セルにおいて元画素１２の４分の１の面積のある領域を散乱させることができるようにした。
【００７４】
画像表示領域１１に対応したサブフィールドの画像信号で画像表示スクリーン４を駆動することにより、見た目には元画素１２が４倍の解像度になったよう観察された。この構成によれば、４枚の液晶セルを選択的に駆動することで元画素１２が４倍の解像度が実現できるので、制御が簡単で、クロストーク等の発生が全くないコントラストのよい画像が得られた。
【００７５】
［実施例３］
光学系は実施例１と同様に作成し、画像表示スクリーン４を作成する際に、高分子分散型液晶セルに青顔料を混ぜた。
【００７６】
この画像表示スクリーン４に白色の画像を投射し、図５に示すように元画素１２の４分の１の面積の領域を短い時間の間に切換え、画像表示領域１１に対応したサブフィールドの画像信号で画像表示スクリーン４を駆動することにより、見た目には元画素１２が４倍の解像度となった青色の画像が観察された。
【００７７】
［実施例４］
光学系は実施例１と同様に作成し、画像表示スクリーン４としてライン電極が上下基板でマトリックス状となる高分子分散型液晶セルを２枚重ねて用いた。このとき、２枚の高分子分散型液晶セルの内一枚はシアン顔料を、もう一枚にはイエロー顔料を高分子中に分散した。２枚のスクリーンを重ね合わせて、その背後には光吸収層６を設けた。
【００７８】
この画像表示スクリーン４に白色の画像を投射し、各高分子分散型液晶セルの上下のライン電極間に印加する電圧をコントロールすることにより、見た目には元画素１２が４倍の解像度になったよう観察された。さらに、２枚の液晶層がシアンとイエローに着色され、各色ごとに画像表示領域１１をコントロールしているので、白色の投射光でマルチカラーの画像が得られた。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、機械的な振動機構を設けることなく、光路偏向や画素の縮小等の複雑な操作を行うことなく、また、現行のプロジェクションタイプの画像表示装置の光学系をそれほど変更することなく、画像表示素子の解像度を変えずに、画像表示装置の高解像度、小型化、低製造コストを実現することができる。
【００８０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、さらなる高解像度化を可能とすることができる。
【００８１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、光利用効率を高めることができる。
【００８２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの一に記載の発明において、元画素の面積に対する画像表示領域の画像表示面積の割合を画像表示領域の部分ごとに変えても、輝度ムラを抑制し、また、コントラストを均一にすることができる。
【００８３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの一に記載の発明において、装置構成を簡易にすることができる。
【００８４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの一に記載の発明において、液晶の駆動により画像表示スクリーンを実現することができる。
【００８５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、高解像度の画像表示を行うことができる。
【００８６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、画像表示スクリーンの製作が容易となり、高解像度の画像表示を行うことができる。
【００８７】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれかの一に記載の発明において、画像表示領域を透過した光が光透過側で反射して戻るなどの不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態である画像表示装置の概要を示すブロック図である。
【図２】画像表示装置による画素増倍について説明する説明図である。
【図３】高分子分散型液晶セルの模式図である。
【図４】画像表示装置の画像表示スクリーンでの画素の増倍について説明する説明図である。
【図５】画像表示スクリーンでの画素を４倍に増倍する場合の一例について説明する説明図である。
【図６】画像表示スクリーンでの画素を４倍に増倍する場合の他例について説明する説明図である。
【図７】画像表示スクリーンでの画素を２倍に増倍する場合の一例について説明する説明図である。
【図８】画像表示スクリーンの駆動について説明する説明図である。
【図９】画像表示スクリーンの駆動について説明するタイミングチャートである。
【図１０】画像表示スクリーンの駆動について説明する説明図である。
【図１１】画像表示スクリーンの駆動について説明するタイミングチャートである。
【図１２】画像表示スクリーンの駆動について説明する説明図である。
【図１３】複数の画面を重ね合わせて構成される画像表示スクリーンの説明図である。
【符号の説明】
１      光源
３      画像表示素子
４      画像表示スクリーン
６      光吸収層
８      画像表示手段
９      画像表示手段
１０    画像表示手段
１１    画像表示領域
１２    元画素
１３    画素
１３ａ  画素
１３ｂ  画素
１３ｃ  画素
１３ｄ  画素
１５    画面
１５ａ  画面
１５ｂ  画面
１５ｃ  画面
１５ｄ  画面
２８    液晶層
Ｘｄ１  電極
Ｙｄ１  電極
Ｘｓ１  電極
Ｘｓ２  電極
Ｙｓ１  電極
Ｙｓ２  電極
【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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