【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。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device capable of performing color display without providing a color filter on a liquid crystal panel.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal panel composed of liquid crystal and thin film transistors is formed between an active matrix substrate on which an active matrix circuit is formed and a common electrode substrate on which a transparent common electrode is formed on a surface facing the active matrix circuit. Is filled with liquid crystal.
Here, an example of a configuration of an equivalent circuit of the liquid crystal panel 2 will be described with reference to FIG.
Here, a plurality of image signal lines X arranged in parallel and a plurality of scanning signal lines Y arranged in parallel are arranged so as to be orthogonal to each other, and one is provided at the intersection of each signal line X, Y. Pixels P are arranged as unit pixels. In the illustrated example, i and j representing positive positive numbers are respectively written as subscripts to the signs of X, Y, and P, and pixels at arbitrary positions are generalized.
[0003]
Each unit pixel P includes a transistor TR, a charge storage capacitor C, a liquid crystal LC, and the like. This liquid crystal LC is common to each pixel P. As described above, a screen can be formed by arranging the pixels P in a matrix and scanning in the X and Y directions. In general, a scanning signal is simultaneously applied to the gate terminal of the transistor TR in the X direction, the transistors TR are turned on all at once, and an image signal is written as electric charges from the source terminal of the transistor TR to the capacitor C. Is applied to the liquid crystal LC to change the alignment state of the liquid crystal molecules. A screen is formed by line-sequential scanning in which this is repeated in the Y-direction.
[0004]
In general, as a means for colorizing a liquid crystal display device, a liquid crystal panel is switched by plane-sequential scanning with red, green, and blue image data, and a light source that irradiates the liquid crystal panel surface in synchronization with this is chronologically changed. A so-called field-sequential system is known in which the color images are sequentially switched at high speed between red light, green light, and blue light, and afterimages corresponding to the respective color lights are synthesized on a human retina to obtain a color image. In this field sequential system, no color filter is required, and all colors of red, green, and blue can be displayed by a single pixel, so that higher resolution can be obtained.
[0005]
FIG. 4 shows a conventional field-sequential liquid crystal display device. This liquid crystal display device is configured using a liquid crystal panel called a micro display or a miniature display. Specifically, the liquid crystal display device includes the liquid crystal panel 2 described above, a light source 4 that outputs white light, a collimator lens 6 that passes the white light into parallel light, red (R), and green (G). , A blue (B) filter, and a rotatable color separation filter 8 for transmitting the white light and selectively extracting each of the color lights, and converting the light passing through the color separation filter 8 into parallel light. , A polarizer 12 that transmits light in a predetermined polarization direction, an analyzer 14 that passes reflected light modulated by the liquid crystal panel 2 to extract a modulated component, and an enlargement optical system 16 such as a convex lens. Thus, the enlarged image can be projected on the screen 18, for example.
[0006]
In this liquid crystal display device, when image data for each color is applied to the liquid crystal panel 2, the response time of the liquid crystal is delayed when switching is performed by plane-sequential scanning for forming a screen, and the light passes through the color separation filter 8 from the light source 4. The desired color light is sequentially irradiated on the entire surface of the liquid crystal panel 2 by repeating red, green, and blue or in the form of strip light. Accordingly, color display can be performed without providing a color filter on the liquid crystal panel 2.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described apparatus example, desired light of red, green, and blue can be obtained by transmitting light emitted from the light source 4 through the color separation filter 8, but other colored light is absorbed. As a result, the light use efficiency is low, and the screen becomes dark.
Further, the wavelength range of the transmitted three colors of light depends on the characteristics of the color separation filter 8 due to the characteristics of the color separation filter 8, and the color reproducibility of the color image combining these three colors is reduced. In some cases, the characteristics depended on the characteristics, and a problem occurred in the color reproducibility of the screen.
The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving the problems. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that does not use a color separation filter, has a bright screen, and has good color reproducibility of the screen.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a light source that emits light of three primary colors, a liquid crystal panel in which liquid crystal is inserted between an active matrix substrate on which an active matrix circuit is formed, and a common electrode substrate, and three primary colors that are emitted from the light source. An optical system for enlarging and projecting image light light-modulated by the liquid crystal panel when irradiating the liquid crystal panel with light in synchronization with scanning of the active matrix circuit, wherein the light source and the liquid crystal A liquid crystal display device comprising a dispersive prism or a diffraction grating that is disposed in an optical path of a panel and reciprocally rotates or rotates.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the liquid crystal display device of the present invention. FIG. 1 (A) shows a case where an image is projected on a screen, and FIG. 1 (B) shows an image without using a screen. Shows a case where is visually observed directly.
In the first embodiment of the present invention, the configuration of the liquid crystal display device 20 is the same as that of the conventional liquid crystal display device except that a dispersing prism 22 is used instead of the color separation filter 8 of the conventional liquid crystal display device shown in FIG. It is formed just like the device. The components shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
[0010]
That is, the liquid crystal display device 20 includes the above-described liquid crystal panel 2, the light source 4 that outputs white light, the collimator lens 6 that converts the white light into parallel light, the movable dispersion prism 22, and the dispersion prism 22. A convex lens 10 for converting light passing through the prism 22 into parallel light or convergent light; a polarizer 12 for passing light in a predetermined polarization direction; and a light modulation component for passing reflected light modulated by the liquid crystal panel 2. 1 and an optical system 16 such as a convex lens for projecting a light modulation component as image light while enlarging the image as an image light. In the case shown in FIG. 18 can be projected. In the case shown in FIG. 1B, the light from the optical system 16 is directly received by the eyes and visually recognized. Note that the configuration of the liquid crystal panel 2 is exactly the same as the configuration described with reference to FIG. 3, and a description thereof will be omitted.
The dispersing prism 22 can rotate at a high speed with its center as an axis. When passing white light, the dispersing prism 22 is decomposed into seven color spectra according to Snell's law. At this time, red, green, and blue are each used as a central wavelength and divided into three frequency regions, that is, three colors for convenience, and the light in each region is repeatedly irradiated on the entire surface of the liquid crystal panel 2 or in a strip shape. .
[0011]
Now, in the above configuration, when white light from the light source is passed through the rotating dispersing prism 22, the refractive index of the light varies depending on the wavelength, so that the white light is purplish blue-blue-green-yellow-orange-red according to Snell's law. Although the spectrum is divided into seven colors, these are three colors of red, green and blue in the central wavelength region as described above, and by rotating (rotating) the dispersing prism 22, the red, green and blue are repeated. The liquid crystal panel 2 is sequentially irradiated with the entire surface or in a strip shape. Here, the dispersion prism 22 may be reciprocally rotated and vibrated periodically.
[0012]
On the other hand, the driving method of the liquid crystal panel 2 sequentially forms three color screens of red, green, and blue in synchronization with the rotation of the dispersion prism 22 by sequential scanning. At this time, the desired color light that has passed through the dispersing prism 22 from the light source 4 is delayed by a time corresponding to the response time of the liquid crystal to the sequential scanning for forming the screen, and the desired color light is repeated by repeating red, green, and blue. Irradiation is performed on the entire surface of the panel 2 or sequentially in a strip shape.
Thereby, a color image can be obtained by synthesizing the afterimages of the images corresponding to the red, green, and blue light components on the human retina.
[0013]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention. FIG. 2 (A) shows a case where an image is projected on a screen, and FIG. 2 (B) shows an image without using a screen. Shows a case in which is viewed directly.
Here, instead of the dispersion prism 22 used in the first embodiment shown in FIG. 1, a diffraction grating 24 in which a number of slits are formed in parallel is used. The diffraction grating 24 is, for example, of a reflection type, and is capable of periodically reciprocating rotational vibration or rotation (rotation) with the center as a central axis.
[0014]
Now, when the white light from the light source 4 is applied to the diffraction grating 24 in the device configured as described above, the white light travels in all directions due to the diffraction phenomenon, and the lights emitted from the respective slits interfere with each other. In the direction where the optical path difference of the light exiting the two slits is an integral multiple of the light wavelength, the light reinforces each other, and weakens in the direction that does not satisfy the conditions. As a result, the light is decomposed into seven colors by wavelength. I do. Then, similarly to the case of the first embodiment, the spectra of these seven colors are set to three colors in which red, green, and blue are the central wavelength regions, and by rotating the diffraction grating 24, red, green, and Irradiation is performed on the entire surface of the liquid crystal panel 2 or sequentially in a strip shape by repeating blue.
[0015]
On the other hand, the driving method of the liquid crystal panel 2 sequentially forms three color screens of red, green, and blue in synchronization with the rotation of the diffraction grating 24 by sequential scanning. At this time, the desired color light reflected and diffracted by the diffraction grating 24 from the light source 4 is delayed by a time corresponding to the response time of the liquid crystal to the sequential scanning for forming the screen, and the liquid crystal is repeated by red, green, and blue. Irradiation is performed on the entire surface of the panel 2 or sequentially in a strip shape.
Thereby, a color image can be obtained by synthesizing the afterimages of the images corresponding to the red, green, and blue light components on the human retina.
As described above, a field-sequential liquid crystal display device that irradiates the liquid crystal panel 2 with the light from the light source 4 through the movable dispersing prism 22 or the diffraction grating 24 and visualizes an image can be realized. Color display with good color reproduction.
In the above example of the apparatus, a case where a reflection type liquid crystal panel is used has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a case where a transmission type liquid crystal panel is used. Of course.
[0016]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, light in different wavelength regions irradiated on the liquid crystal panel surface is dispersed by the dispersion prism or the diffraction grating in synchronization with the line-sequential scanning forming the screen of the liquid crystal panel. Since the irradiation position can be moved, the use efficiency of light from the light source is high, and a color display with good color reproduction can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of an equivalent circuit of a liquid crystal panel.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional field sequential type liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
2 liquid crystal panel, 4 light source, 12 polarizer, 14 analyzer, 16 optical system, 18 screen, 20 liquid crystal display device, 22 dispersion prism, 24 diffraction grating.