[go: up one dir, main page]

JP2004021025A - Image display device and method of driving image display device - Google Patents

Image display device and method of driving image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2004021025A
JP2004021025A JP2002177247A JP2002177247A JP2004021025A JP 2004021025 A JP2004021025 A JP 2004021025A JP 2002177247 A JP2002177247 A JP 2002177247A JP 2002177247 A JP2002177247 A JP 2002177247A JP 2004021025 A JP2004021025 A JP 2004021025A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
image display
period
display device
display element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002177247A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Hatakeyama
畠山 亮
Hiromi Kato
加藤 浩巳
Hiroshi Nakanishi
中西 浩
Takeshi Shibatani
柴谷 岳
Hiroshi Hamada
浜田 浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2002177247A priority Critical patent/JP2004021025A/en
Publication of JP2004021025A publication Critical patent/JP2004021025A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

【課題】画像シフト素子を備えた表示装置において、画像表示素子における表示タイミングと画像シフト素子における画像シフトとのタイミングのずれを低減する。
【解決手段】本発明の表示装置は、配列された複数の画素を有し、表示すべき画像が入力信号に基づいて順次書き込まれる画像表示素子2と、画像表示素子2の光出射側に配置され、画像表示素子2に表示された画像を光学的にシフトさせる画像シフト素子3とを備えている。1垂直期間内における前記画像表示素子への画像書き込み期間が、入力信号の原信号の1垂直期間内における有効画像表示期間よりも短縮されているため、画像シフト素子3の動作を面内で分割しない場合であっても。することができる。
【選択図】 図14
In a display device including an image shift element, a shift in timing between display timing in the image display element and image shift in the image shift element is reduced.
A display device according to the present invention includes an image display element having a plurality of pixels arranged therein, in which images to be displayed are sequentially written based on an input signal, and an image display element disposed on a light emitting side of the image display element. And an image shift element 3 for optically shifting an image displayed on the image display element 2. Since the image writing period to the image display element in one vertical period is shorter than the effective image display period in one vertical period of the original signal of the input signal, the operation of the image shift element 3 is divided in a plane. Even if not. can do.
[Selection diagram] FIG.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像シフト素子を備えた画像表示装置に関しており、特に、ヘッド・マウント・ディスプレイ(以下、「HMD」と称する。)や投影型表示装置(プロジェクタ)などの画像表示装置に関している。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示素子は、一対の基板と、これらの基板間に挟まれた液晶層とを備えている。基板は、行および列(マトリクス)状に規則的に配列された複数の画素電極を有しており、画像信号に対応した駆動電圧が画素電極のそれぞれに印加される。この電圧印加によって液晶層の光学特性(光の透過率や反射率)が画素ごとに変化するため、画像や文字などを表示することができる。
【0003】
基板上の各画素電極に独立した駆動電圧を印加する方式には、「単純マトリクス方式」と「アクティブマトリクス方式」とがある。
【0004】
アクティブマトリクス方式の場合、各画素電極に対応するスイッチング素子が基板上に配列される。このようなスイッチング素子が配列された基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。アクティブマトリクス基板上のスイッチング素子は、対応する画素電極と信号配線との間で電気的な導通/非導通状態を切り替える働きをする。このようなスイッチング素子には、金属−絶縁体−金属(MIM)素子や薄膜トランジスタ(TFT)などが好適に用いられている。
【0005】
スイッチング素子は、非導通状態のとき、可能な限り高い電気抵抗を示すことが要求される。しかし、非導通状態にあるスイッチング素子に対して強い光が入射すると、スイッチング素子の電気抵抗が低下し、リーク電流が発生するため、画素電極に蓄えられていた電荷が放電されてしまうという問題が生じる。また、画素電極に適切なレベルの駆動電圧が印加されず、本来の表示動作が実行されなくなり、黒状態でも光が漏れてコントラスト比が低下するという問題も生じる。
【0006】
液晶表示素子が透過型の場合は、上記問題を解決するため、アクティブマトリクス基板上、または、アクティブマトリクス基板とは液晶層を挟んで対向する対向基板に、ブラックマトリクス(BM)と呼ばれる遮光層が配置される。このブラックマトリクスの存在は、画素開口部の面積割合(開口率)を小さくしてしまう。ブラックマトリクスの占有面積を縮小して高精細化を達成するには、スイッチング素子や配線を微細化すればよいが、スイッチング素子や配線を微細化すると、駆動力の低下や配線抵抗の増加を招くことになる。また、製造技術上の制約からも、スイッチング素子や配線を微細化するのは難しい。
【0007】
ブラックマトリクス上の非表示領域を利用して高精細化をはかる目的で、表示画像を画素ピッチ程度だけ光学的に移動させる技術が米国特許第4、984、091号に開示されている。この技術によれば、画素の移動に同期させ、移動した画素位置に対応する映像を表示される。その結果、見かけ上の画素数が増えるため、解像度の低い表示素子を用いても、高精細の表示パネルを用いた場合と同様の表示が可能となる。
【0008】
米国特許第6、0643号は、赤、緑、青(以下、「RGB」と称する。)の各画素をシフト素子によって光学的に順次シフトさせ、シフトした画素を重ね合わせて表示する方法を開示している。この方法では、1つの画素に対応する領域において、RGBの各画素が時分割で表示される。その結果、表示パネル上の画素ピッチを縮小せずに、見かけの解像度を3倍に向上させることができる。
【0009】
上記米国特許第6、0643には、画像を光学的にシフトさせる手段として、液晶素子と複屈折素子とを組み合わせた画像シフト素子が開示されている。複屈折素子は、入射する光の偏光方向によって光の屈折方向が変わる材料から形成されたものである。複屈折素子に入射する光の偏光方向を液晶素子によって変えれば、複屈折素子から出る光の光軸をシフトさせることができる。
【0010】
図1は、公知の画像シフト素子を示している。この画像シフト素子は、光線の伝搬方向に沿って直列的に配列された液晶素子10および複屈折素子12を備えている。液晶素子10は、入射してきた直線偏光の電場ベクトル振動面(以下、「偏光面」と称する。)を90°回転させた状態と、回転させずにそのまま透過する状態との間で偏光状態をスイッチングする。複屈折素子12は、入射してきた直線偏光の偏光面の向きに応じて光線をシフトさせることができる。
【0011】
図1に示されている例では、液晶素子10に入射する光の電場ベクトル方向(偏光方向)は紙面に平行である。液晶素子10は屈折率異方性Δεが正のTNモードの液晶(TN液晶)を用いているため、液晶素子10の液晶層に電圧が印加されていない時(電圧OFF状態の時)、液晶分子は90°ねじれた状態にあり、その旋光性によって入射光の偏光面は90°回転する。一方、液晶素子10の液晶層に所定レベル以上の電圧が印加されている時(電圧ON状態の時)、液晶分子の長軸の向きは電界の向きに整合した状態にあるため、入射光の偏光面は紙面に平行なまま出射されることになる。そして、図示されている複屈折素子12は偏光面が紙面に平行な光はそのまま透過させるが、紙面に垂直な光はシフトさせることができる。
【0012】
図1に示すような画像シフト素子内の液晶素子10は、印加される電圧の大きさに応じて、第1の直線偏光を出射する状態と、これに垂直な偏光面を有する第2の直線偏光を出射する状態との間で状態を適切かつ迅速に切り替えることが求められる。
【0013】
このような画像シフト素子を用いた投影型画像表示装置が特開平4−63332号公報に開示されている。
【0014】
また、特開平8−194207号公報には、画像シフト素子を画像表示素子の垂直走査方向に沿って複数の領域に分割することにより、画像表示素子での画像の表示のタイミングと画像シフト素子でのシフトタイミングとのずれを低減する技術が開示されている。
【0015】
図2を参照しながら、画像シフト素子を3つの領域A〜Cに分けて順番に駆動する場合の動作を説明する。図2では、液晶素子と複屈折素子とを区別することなく「画像シフト素子3’」として一体的に記載されている。
【0016】
画像表示素子は、複数の画素が規則的に配列された表示領域を有しており、画素の各行が水平走査線に相当している。画像書き込みは、表示領域の上から下に向かって走査線単位で実行される。上からk番目(kは正の整数)の水平走査線に対して、対応する画像データが書き込まれた後、k+1番目の水平走査線に対して、対応する画像データが書き込まれる。k番目の水平走査線に対する画像データの書き込み開始時点から、k+1番目の水平走査線に対する画像データの書き込み開始時点までの間隔は、「1水平走査期間(1H)」と称されている。1水平走査期間内には、画像データの書き込みが行われないブランキング期間(水平ブランキング期間)が存在するため、各水平走査線に対して実際に画像データが書き込まれる期間を「水平画像書き込み期間」と称し、「1水平走査期間(1H)」とは区別される。
【0017】
表示領域の1番下の水平走査線に対する画像データの書き込みが完了したら、次の画像データの書き込みが開始される。m番目(mは正の整数)の画面を構成する画像データの書き込み開始時点から、m+1番目の画面を構成する画像データの書き込み開始時点までの期間は、「垂直走査期間(1V)」と称される。1垂直走査期間内には、画像データの書き込みが行われないブランキング期間(垂直ブランキング期間)が存在するため、1つの画面を構成する画像データが書き込まれる期間を「垂直画像書き込み期間」と称し、垂直走査期間とは区別される。
【0018】
画像シフト素子3’の3つの領域A〜Cは、同時にではなく、別々のタイミングで駆動される。具体的には、画像シフト素子3’内の液晶素子(図2において不図示)に設けられた透明電極が3つの領域に分離され、液晶素子内の液晶層の3つの領域に対して異なる電圧を独立して印加することが可能である。液晶層の各領域を駆動するタイミングは、画像表示素子の表示部において、液晶素子の3つの領域A〜Cの各々が対応する領域への画像書き込みが半分完了した時点である。すなわち、1垂直画像書き込み期間をn秒とすると、画面を3つに分割したときの1番上の領域への画像書き込みは、垂直画像書き込み期間の開始からn/3秒経過するまでの期間だけ実行される。真ん中の領域への画像書き込みは、経過時間がn/3〜2n/3秒の期間だけ実行される。1番下の領域への画像書き込みは、経過時間が2n/3〜n秒の期間だけ実行される。従って、各領域への画像書き込みが半分完了した時点とは、それぞれ、垂直画像書き込み期間内における経過時間がn/6秒、3n/6秒、5n/6秒の時点であり、これらの各時点で画像シフト素子3’による画像のシフトが実行される。
【0019】
以上のことから明らかなように、各水平走査線に画素データが書き込まれるタイミングと画像シフトのタイミングとの間に生じるずれは、最大の場合でn/6秒となる。これに対し、画像シフト素子の液晶素子を3つの領域に分割しない場合は、各水平走査線に画素データが書き込まれるタイミングと画像シフトのタイミングとの間に生じるずれは、最大でn/2秒になる。このように、シフトする領域を複数に分割することにより、タイミングのずれが低減され、表示品位が改善される。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像表示素子2の垂直方向に沿って複数に分割した領域毎に画像をシフトすると、以下に説明する問題が生じる。
【0021】
図3に示すように、画像表示素子2からの出射光は完全な平行光ではなく、ある程度の広がり角をもって画像シフト素子3’に入射する。また、現実の画像表示素子2と画像シフト素子3’の間にはガラス基板や偏光板が介在するため、両者の間には、ある程度の間隔が必要となる。このため、画像シフト素子3’における分割領域の境界に対応した画像表示素子2の表示領域から出射した光は、画像シフト素子3’の2つの領域に入射し、各領域に入射した光は、それぞれ異なるタイミングでシフトする。このため、同じ画素から出た光が異なる2つの位置に表示されることになる。言い換えると、1水平走査線に相当する画像(1行の画素)が異なるタイミングで1垂直期間内に2回シフトされるので、ある期間、2重画像が形成され、画像品位が劣化することになる。
【0022】
図3の例では、画像表示素子2のある走査線から出た光が、画像シフト素子3’の領域Bおよび領域Cに入射している。この走査線から出た光は、本来、領域Bに入射し、領域Bによってシフトされるべきものであるとする。また、領域Bに入射した光は時刻t2にシフトされ、領域Cに入射した光は時刻t3にシフトされるとする。このため、領域Bおよび領域Cの両方に入射した光は、t3−t2で決まる時間だけ、2つの位置に表示され、2重像が生じる。
【0023】
このような問題をできるたけ小さくするには、光が2つの領域に入射しにくくすればよい。このため、画像シフト素子3’を画像表示素子2の出射面にできるだけ隣接させることが好ましい。しかしながら、前述したように画像表示素子2と画像シフト素子3’の間にはガラス基板や偏光板が存在するため、画像表示素子2と画像シフト素子3’との間隔をある程度以下には近づけることができない。
【0024】
また、画像表示素子を3枚用いる3板式液晶プロジェクタの場合、図4に示すように、R(赤光)、G(緑光)、B(青光)の3枚の表示素子に隣接した位置にそれぞれ1枚ずつ画像シフト素子を配置させねばならなくなる。すならち、3枚の画像シフト素子が必要となり、コストが上昇してしまう。なお、図4に示す装置は、R(赤光)、G(緑光)、B(青光)の各々の光路上に配置された画像表示素子2および画像シフト素子3’を備え、これらの素子を透過した光は、光合成プリズムで合成された後、投影レンズ6によって不図示のスクリーン上に投影される。
【0025】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、明るく、高解像度で、均一な表示を行うことができる画像表示装置を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、配列された複数の画素を有し、表示すべき画像が入力信号に基づく順次走査によって書き込まれる画像表示素子と、前記画像表示素子の光出射側に配置され、前記画像表示素子に表示された画像を光学的にシフトさせる画像シフト素子とを備えた画像表示装置であって、1垂直期間内における前記画像表示素子への画像書き込み期間が、前記入力信号の原信号の1垂直期間内における画像書き込み期間よりも短縮されている。
【0027】
好ましい実施形態において、前記画像シフト素子は、前記画像表示素子に表示された画像の全体を同時にシフトする。
【0028】
好ましい実施形態において、前記入力信号の原信号を受け取り、前記原信号の1垂直期間内における画像書き込み期間を半分以下に短縮した入力信号を生成する信号変換回路を備えている。
【0029】
好ましい実施形態において、前記画像書き込み期間は、前記原信号における有効画像表示期間の1/3以下に設定されている。
【0030】
好ましい実施形態において、前記入力信号の垂直ブランキング期間は、前記原信号の垂直ブランキング期間よりも長く設定されている。
【0031】
好ましい実施形態において、前記入力信号の1水平期間は、前記原信号の1水平期間よりも短縮されている。
【0032】
好ましい実施形態において、前記入力信号の水平ブランキング期間は、前記原信号の水平ブランキング期間よりも短縮されている。
【0033】
好ましい実施形態において、前記画像表示素子に表示される画像のデータを格納するメモリ部を備え、前記メモリ部へのデータの書き込み時および/またはデータの読み出し時において、予め設定された期間、前記画像表示装置への画像書き込み期間を調整する。
【0034】
好ましい実施形態において、前記画像シフト素子による画像シフトは、前記画像表示素子に対する画像書き込みが約半分行われた時点に同期して実行される。
【0035】
好ましい実施形態において、光源からの光を赤、緑、および青の光に分離し、1つの画像表示素子に照射する色分離光学系と、前記画像表示素子の光入射側に設けられ、前記色分離手段で分離された赤、緑、および青の光を、それぞれ、前記画像表示素子において対応する画素領域に集光させる光制御手段と、前記画像シフト素子からの出射光を投影する投影手段とを備えている。
【0036】
好ましい実施形態において、光源からの光を赤、緑、および青の光に分離する色分離光学系と、前記赤、緑、および青の光を合成する色合成手段と、前記色合成手段からの出射光を投影する投影手段とを備えており、前記画像表示素子は、前記赤、緑、および青の各光路を横切るように配置され、前記画像シフト素子は、前記色合成手段と前記投影手段との間に配置されている。
【0037】
本発明による画像表示装置の駆動方法は、配列された複数の画素を有し、表示すべき画像が入力信号に基づいて順次書き込まれる画像表示素子と、前記画像表示素子の光出射側に配置され、前記画像表示素子に表示された画像を光学的にシフトさせる画像シフト素子とを備えた表示装置の駆動方法であって、前記入力信号の原信号を受けとるステップと、1垂直期間内における前記画像表示素子への画像書き込み期間が前記原信号の1垂直期間内における有効画像表示期間よりも短縮された入力信号を前記原信号に基づいて生成するステップと、前記入力信号に基づいて画像を前記画像表示素子に書き込むステップとを含む。
【0038】
【発明の実施の形態】
本発明の画像表示装置は、表示すべき画像(画像データ)が入力信号に基づく順次走査によって書き込まれる画像表示素子と、この画像表示素子に表示された画像を光学的にシフトさせる画像シフト素子とを備え、1垂直期間内における画像表示素子への画像書き込み期間(有効画像表示期間)を、入力信号の原信号の1垂直期間内における画像書き込み期間(有効画像表示期間)よりも短縮している点に特徴を有している。
【0039】
画像表示素子への画像書き込み期間が短縮されると、画像の書き込み開始時点から書き込み終了時点までの期間(=有効画像表示期間)が短くなるので、画面一括型の画像シフトが行われた場合でも、画像書き込みのタイミングと画像シフトのタイミングとの間にある最大ずれ量を縮小することが可能となる。
【0040】
以下、本発明による画像表示装置の好ましい実施形態を説明する。
【0041】
(実施形態1)
まず、図5から図6を参照しながら、本発明による画像表示装置の第1の実施形態について、その基本的な構成を説明する。
【0042】
図5に示す画像表示装置は、バックライト1、画像表示素子2、画像シフト素子3、および観察光学系4を備えている。本実施形態の画像表示素子2は、透過型の液晶表示パネルであり、バックライト1は、この画像表示素子2を照明する光源である。画像表示素子2は、駆動回路から駆動信号および映像信号などの信号を受け取り、映像信号などに応じた内容を持つ画像を表示することができる。画像表示素子2の前後には、画像表示素子2への入出射光の偏光を規制する偏光板(不図示)がクロスニコル状態で配置されている。なお、本明細書における「画像」とは、2次元的な情報の配列を広く含むものであり、イメージや映像だけではなく、テキストその他のデータ(情報)であってもよい。
【0043】
観察光学系4は、画像表示素子2で表示された画像を光学的に拡大するための光学系である。観察者は、画像シフト素子3および観察光学系4を介して、画像表示装置2で表示された画像を観察することができる。
【0044】
本実施形態では、バックライト1の必要な透過型液晶表示パネルを用いて画像表示素子2を構成しているが、画像を表示できる素子であれば、反射型の液晶表示であってもよく、また、有機EL素子やプラズマスディスプレスパネル(PDP)などの自発光型の表示素子を用いることもできる。
【0045】
画像シフト素子3の動作は、画像シフト素子用の駆動回路(不図示)によって制御される。この駆動回路は、液晶画像表示素子2の映像表示に同期した駆動信号を画像シフト素子3に供給する。画像シフト素子用の駆動回路は画像シフト素子3に含まれる複数の液晶素子に対して個別に複数レベル(High/Low)の電圧を印加するための電圧印加部を有している。
【0046】
図6は、本実施形態の画像シフト素子3の構成例を示している。図示されている画像シフト素子3は、2つの光路シフト部、すなわち、第1シフト部150と第2シフト部200とを有しているが、1つの光路シフト部だけを有していても良い。本実施形態では、このように2つのシフト部を直列的に配列した画像シフト素子3を備えているため、同一直線上の異なる3つの位置の間で画像をウォブリングさせることができる。また、第1シフト部150によるシフト方向を第2シフト部200によるシフト方向と直交させるような構成を採用すれば、図18に示すように、位置A→位置B→位置C→位置D→位置Aと巡回する画像シフトを実現することもできる。
【0047】
第1シフト部150は、液晶素子10と複屈折素子12を用いて作製されており、第2シフト部200は、液晶素子11と複屈折素子12を用いて作製されている。液晶素子10および11の各々は、液晶層と、液晶層の光入射面および光出射面を挟み込む一対の透明電極(不図示)と、これらを挟み込む一対の透明基板とを備えている。液晶素子10および複屈折素子12は、接着剤などによって一体化され、第1シフト部150がひとつの部品として機能するように構成されていても良い。第2シフト部200についても同様である。また、第1シフト部150と第2シフト部200とが一体化されていてもよい。
【0048】
本実施形態における液晶素子10および11は、TNモードの液晶を用いて作製されており、印加電圧のHigh/Lowに応じて、入射光の偏光面を約90°回転させる状態(第1の状態)と、入射光の偏光面を実質的に回転させずにそのまま出射する状態(第2の状態)との間でスイッチングする。上記の液晶素子に用いることのできる液晶の種類は、TN液晶に限定されず、例えばOCBモードやECBモードの液晶、あるいは強誘電液晶などを用いることもできる。なお、本明細書における「直線偏光」とは、可視光帯域に含まれる全ての範囲において完全な直線偏光である必要は無く、所定の波長域内において実質的に直線偏光であればよい。
【0049】
液晶素子10および11は、典型的には、一対の透明基板と、透明基板間に位置する液晶層と、液晶層に電圧を印加する透明電極(透明導電膜)とを有している。本実施形態で用いる液晶素子10および11は、いずれも、面内で略一様な分布の電圧与える電極構造を有している。液晶層に一様な電圧分布を与えるには、液晶素子10および11が、それぞれ、各液晶層を挟みこむ一対の電極を有していることが好ましい。ただし、面内で分割された電極パターンを有していても、各電極パターンに同じレベルの電圧が同時に印加されれば、一様な電極を有する場合と略同様の効果を得ることができる。本実施形態では、図2に示すように分割した領域毎に別個に画像シフトを行わずに、画面一括的な画像シフトを行う。このため、本実施形態では、図3を参照しながら説明した問題が本来的に発生しない。
【0050】
画像シフト素子3内の各複屈折素子12は、一軸結晶材料(例えば水晶など)から作製された素子である。複屈折素子12に用いられる材料は、一軸結晶であれば、如何なるものであってもよい。例えば、ニオブ酸リチウム、方解石、雲母、ルチル(TiO)、チリ硝石(NaNO)などの材料を用いることができる。ただし、HMDのように、表示装置の総重量を小さくする必要がある場合、屈折率異方性(Δn)が相対的に大きなニオブ酸リチウムやルチルを用いることが好ましい。Δnが大きい材料であれば、必要な画像シフト量を得るために必要な複屈折素子120の厚さを薄くできるため、小型化および軽量化に適している。
【0051】
液晶素子10および11の各々の液晶層に印加する電圧のレベルを周期的に変化させることにより、入射光の偏光方向を複屈折素子12の主断面に対して垂直または水平な方向にスイッチングすれば、複屈折素子12の主断面内において、入射光線をシフトさせることができる。そして、その結果、画像表示素子2に表示された画像を入射光軸に垂直な方向へシフトさせることができる。
【0052】
本実施形態では、図7の右側部分に示すフィールド1〜3の画像を順番に画像表示素子2に表示するとともに、表示されたフィールド1〜3の画像を図8に示すようにシフトさせる。なお、1フレームを構成するフィールド数は3つに限定されるわけではない。
【0053】
まず、図7を参照しながら、フィールド1〜3の構成を詳細に説明する。
【0054】
図7の左側部分には、あるフレームを構成するR、G、およびB用信号の内容が示されており、図7の右側部分には、R、G、およびB用信号に基づいて作成されたフィールド1〜3の内容が示されている。本実施形態によれば、或るフレームの最初の3分の1の期間(第1フィールド期間)において、被投影面上にはフィールド1の画像が被投影面上に表示される。そして、次の3分の1の期間(第2フィールド期間)には、フィールド2の画像が表示され、最後の3分の1の期間(第3フィールド期間)には、フィールド3の画像が表示される。本実施形態では、これら3つのフィールド画像が図8に示すように上下にシフトし、時間的にずれながら合成される結果、人間の目には図7の左側部分に示す3つの画像を単純に重ね合わせた画像(原画像)が認識されることになる。なお、本明細書では、1フレーム期間内に表示される複数の画像(サブフレーム画像)を、インタレース駆動で用いられる「フィールド」と同様の用語で表現するものとする。
【0055】
次に、フィールド1を例にとり、フィールド画像のデータ構成を詳細に説明する。まず、フィールド1の第1行画素領域用データは、図7に示すように、R用信号の第1行目画素(R1)に関するデータから形成される。フィールド1の第2行画素領域用データは、G用信号の第2行目画素(G2)に関するデータから形成される。フィールド1の第3行画素領域用データは、B用信号の第3行目画素(B3)に関するデータから形成される。フィールド1の第4行画素領域用データは、R用信号の第4行目画素(R4)に関するデータから形成される。以下、同様の手順でフィールド1のデータが構成される。
【0056】
フィールド2および3のデータも、フィールド1の場合と同様にして構成される。例えばフィールド2の場合、第0行画素領域用データは、B用信号の第1行目画素(B1)に関するデータから形成され、フィールド2の第1行画素領域用データはR用信号の第2行目画素(R2)に関するデータから形成される。フィールド2の第2行画素領域用データはG用信号の第3行目画素(G3)に関するデータから形成され、フィールド2の第3行画素領域用データはB用信号の第4行目画素(B4)に関するデータから形成される。
【0057】
このようにしてR、G、およびB用信号を予め設定された順序で組み合わせることによって、時分割表示されるフィールドの各々のデータが生成される。この結果、フィールド用データの各々は、R、G、およびBの全ての色に関する情報を含んでいるが、R、G、およびBのそれぞれについて、空間的には全体の3分の1の領域に関する情報を有しているだけである。より詳細に述べれば、フィールド1の場合、Rの情報は、図7から明らかにように、形成すべきフレーム画像の第1、4、7、10…行の画素に関するものだけである。フレーム画像の他の行における画素に関するRの情報はフィールド2および3に割り振られている。
【0058】
本実施形態では、画像表示素子2の各画素領域には常に同じ色の情報が表示されることになるが、各フィールド間で画像をシフトさせて投影させることによって、フレーム画像を合成することができる。
【0059】
本実施形態では、このようにして作成したフィールド1〜3の信号を原信号と呼ぶことにする。
【0060】
次に、図9を参照しながら、本実施形態における画像表示装置のシステム構成例を説明する。
【0061】
本システムは、図9に示されるように、主に、映像信号処理回路100、照明光学系(光源など)102、表示素子(液晶表示パネル)2、画像シフト素子3、画像シフト素子制御回路108、および観察光学系4から構成されている。
【0062】
照明光学系102、画像表示素子2、画像シフト素子3、および観察光学系4は、図5におけるバックライト1、画像表示素子2、画像シフト素子3、および観察光学系4に対応しているので、それらの詳細な説明は、ここでは省略する。以下においては、映像信号処理回路100および画像シフト素子制御回路108を中心にして各構成要素の関係を説明する。
【0063】
本実施形態での映像信号処理回路100は、入力信号選択回路120、映像復調回路122、Y/C分離回路124、フレームレート変換回路126、フレーム変速回路128、システム制御回路132、およびフレームメモリ回路134から構成されている。 入力信号選択回路120は、複数の種類の映像信号を受けとることができ、その映像信号の種類に応じた処理を行う。映像信号には、R、G、Bに分離された信号(RGB信号)、輝度信号Yと色差信号B−YおよびR−Yに分離された信号(Y/C信号)、色搬送波を色差信号で変調した色信号Cと輝度信号Yを周波数多重化した複合映像信号(コンポジット信号)などがある。
【0064】
Y/C信号は、入力信号選択回路120を経て映像復調回路122で復調される。また、コンポジット信号は、入力信号選択回路120を経てY/C分離回路124で輝度信号Yと色信号に分離されてから映像復調回路122に送られ、復調される。映像復調回路122からは、映像信号から復調されたRGB信号が出力される。
【0065】
入力信号選択回路120に入力されたRGB信号、および映像復調回路122から出力されたRGB信号は、フレームレート変換回路126に送られる。フレームレート変換126は、フレームレート変換回路128は、入力された映像信号のフレームレートを本システムの動作に適合したフレームレートに変換する。
【0066】
フレーム変速回路128は、1垂直期間(=1フィールド期間)において画像表示素子へ画像を書き込む期間(垂直画像書き込み期間)を原信号の1垂直期間内における垂直画像書き込み期間よりも短縮する機能を有している。本実施形態では、このフレーム変速回路128により、垂直画像書き込みが原信号の1/3に変化させられる。フレーム変速回路128から出力された信号は、フレームメモリに入力された後、画像表示素子2に入力される。
【0067】
フレーム変速回路128によって垂直画像書き込み期間が短縮される前の原信号は、図10(a)および(b)に示す波形を有しているが、フレーム変速回路128から出た信号の波形は、図11(a)および(b)に示す波形を有している。両者を比較してわかるように、1フィールドの長さは等しいままであるが、垂直画像書き込み期間cが5.29msecから1.76msecへ短くなっている。図11(a)および(b)に示す例では、垂直バックポーチ期間bと垂直フロントポーチ期間dとを原信号に比べて長くするとともに、1水平期間(1H)を原信号に比べて短くすることにより、垂直画像書き込み期間cを短くしている。なお、本実施形態では、1水平期間(1H)を短くしながら、充分な水平画像書き込み期間c’を確保するため、水平ブランキング期間(=水平同期間a’+水平バックポーチ期間b’+水平フロントポーチ期間d’)を短縮している。なお、図10および図11に示している具体的な数値は、あくまでも一例に過ぎない。
【0068】
フレーム変速回路128によって垂直画像書き込み期間cが短縮された信号(入力信号)は、フレームメモリ回路134に入力される。フレームメモリ回路134は、入力信号を格納する複数のフレームメモリを備えている。各フレームメモリは1垂直期間(1フィールド期間)分の入力信号を蓄える機能を有する。図12および図13を参照しながら、フレームメモリ回路134の機能を説明する。
【0069】
フレームメモリ回路134は、図12に示すように、フレームメモリAおよびBと、スイッチAおよびBとを備えている。スイッチAおよびスイッチBは、フレームメモリAおよびフレームメモリBに交互に接続される。具体的には、図13に示す信号(制御信号)がスイッチAおよびスイッチBに入力されるため、最初の1垂直期間(V)の間、フレームレート変換回路128によって垂直画像書き込み期間が短くなった入力信号がスイッチAを介してフレームメモリAに入力される。次の1垂直期間のあいだ、この入力信号は、スイッチAを介してフレームメモリBに入力されるが、その間、スイッチBを介してフレームメモリAが画像表示装置2と接続される。その結果、画像表示素子2には、フレームメモリAに格納されていた信号が送出され、その信号に基づいて表示画像が形成されることになる。
【0070】
更に次の1垂直期間、フレームレート変換回路128から送られてきた入力信号は、スイッチAを介してフレームメモリAに入力されるが、その間、スイッチBを介してフレームメモリBが画像表示素子2と接続される。画像表示素子2には、フレームメモリBに格納されていた信号が送出され、その信号に基づいて表示画像が形成される。
【0071】
このようなスイッチAおよびBによるスイッチング動作により、各フレームメモリは、1フレーム分の信号を蓄える動作と出力する動作とを交互に行う。なお、フレームメモリ回路134内のフレームメモリの個数や組み合わせ方は、図12に示す例に限定されるものではない。なお、本実施形態では、垂直画像書き込み期間を短縮したあとの入力信号をフレームメモリに書き込んだが、本発明は、これに限定されない。フレームメモリに書き込む際、またはフレームメモリから読み出す際に、垂直画像書き込み期間を短縮するようにしてもよい。
【0072】
システム制御回路132は、入力信号選択回路120、フレームレート変換回路126、フレーム変速回路128、フレームメモリ回路134、および画像シフト素子制御回路108などの動作を制御する。
【0073】
画像シフト素子制御回路108は、システム制御回路132から出力される信号に基づき、フィールド1〜3の表示と同期するように画像シフト素子3の動作を制御する。
【0074】
本実施形態では、垂直ブランキング時間を長くすることによって各垂直期間内における有効画像表示期間(画像書き込み期間)を短縮している。また、垂直ブランキング時間を長くするとともに、水平ブランキング期間を短くすれば、水平画像書き込み期間を充分に確保できるので、好ましい。
【0075】
本実施形態では、上記のフレームメモリ回路134から読み出された3つのフィールド信号を、順次、画像表示素子2に書き込み、表示する。その表示のタイミングと同期させて、図8に示すように画像シフト素子によって画像をシフトさせることにより、1つの画素でR、G、Bの画像表示を行うことができる。
【0076】
このとき、画像シフト素子のスイッチングのタイミングは、図14に示すように、画像表示素子2への画像書き込みが画面の約半分だけ行われた時点で、画面全体の画像がシフトするようにする。前述したように、1垂直画像書き込み期間をn秒とすると、画垂直画像書き込み期間の開始からn/2秒経過時点で画像シフト素子3による画像シフトが実行される。ここで、画面上端の走査線に画像データが書き込まれてから画像シフトが実行されるまでの時間はn/2秒であり、また、画像シフトが行われてから、画面下端の走査線に画像データが書き込まれるまでの時間も、n/2秒である。従って、画像データの書き込みタイミングと画像シフトのタイミングとの間に発生するずれの最大は、n/2秒となる。本実施形態では、この垂直画像書き込み期間nを原信号に比べて短縮しているため1/3に短縮している。すなわち、原信号における垂直画像書き込み期間が5.29m秒であるのに対し、フレーム変速後の入力信号における垂直画像書き込み期間は1.76m秒である。このため、n/2秒で示されるタイミングのずれがフレーム変速を行わない従来例に比べて1/3に減少している。
【0077】
本実施形態のように、画像表示素子に対する画像書き込みが約半分行われた時点に同期して画像シフト素子による画像シフトを実行すれば、タイミングのずれを画面の上下で略等しくでき、その結果、ずれの最大値を小さくしやすくなる。
【0078】
本実施形態では、原信号における垂直画像書き込み期間を1/3に短縮した入力信号を生成し、画像表示に用いているが、本発明は、これに限定されない。原信号における垂直画像書き込み期間の半分以下に短縮すれば、本発明の効果は充分に得られるが、タイミングずれを更に小さくするには、原信号における垂直画像書き込み期間を1/3よりも短くすることが好ましい。
【0079】
なお、画像シフト素子3に用いる液晶素子には応答の遅れが生じるので、採用する液晶層の応答速度を考慮し、画像シフト素子によるシフトタイミングを調節することが好ましい。こうすることにより、画面の上下でのタイミングずれのバランスをとることができる。
【0080】
本実施形態によれば、画像表示素子2に表示された画像と、画像シフト素子3の間に生じるタイミングのずれ量は、従来の方式(画像シフト素子を分割しない方式)と比べ、1/3となり、ほとんど視認できない高解像度画像を得るることができる。また、画像シフト素子を分割した時に発生する分割領域をまたいだ光による2重像の発生は、原理的に発生しない。
【0081】
本実施形態は、HMDのような接眼レンズによって画像表示素子に表示された画像の虚像を観察するシステムを有しているが、本発明は、これに限定されるわけではなく、液晶表示素子の画像を直接観察する場合に適用することも可能である、また、図15および図16に示すように、画像表示素子2のR、G、Bに対応した3つの画素に1つのマイクロレンズ(光制御手段)が対応させた投影型画像表示装置に適用することもできる。図15および図16に示す投影型画像表示装置は、単板式であり、1つの液晶パネルの光入射側に設けられたマイクロレンズアレイ2aにより、ダイクロイックミラー(色分離光学系)で分離されたR、G、Bの光を、それぞれ、1つの画像表示装置2における対応する画素領域へ照射することができる。このような画像表示装置によれば、1枚の画像表示素子2を用いて、フルカラーの投影画像を形成することができる。
【0082】
また、本発明は、R、G、Bのカラーフィルタを有する液晶表示素子を単純に投影するシステムにも適用可能である。
【0083】
本実施形態では、R、G、Bの画素が重畳するように画素をシフトさせたが、精細度を高める目的で、画素と画素の間にシフトさせてもよく、シフト方向も上下、左右、斜めのいかなる方向にシフトさせても良い。
【0084】
(実施形態2)
図17は、本発明による表示装置の他の実施形態における主要部を示している。本実施形態の表示装置は3つの画像表示素子(液晶表示素子)2を備えた3板式投影型である。本実施形態では、各画像表示素子2が赤光、青光、または緑光を画像信号に合わせて変調する。各画像表示素子2から出た光は、色合成プリズム5で合成された後、画像シフト素子3でシフトされ、投影レンズ6によって投影される。
【0085】
画像シフト素子3の基本構成は、実施形態1で用いたものと同じであるが、本実施形態では、3つの画像表示素子2の画素を図18に示すように、位置A→位置B→位置C→位置D→の順にシフトさせる。シフト位置は画素と画素との間にある。
【0086】
本実施形態では、画素シフトのタイミングを実施形態1と同様に行う。また、本実施形態では、実施形態1と同様に、フレームレート変換回路で各シフト位置に対するフィールド信号を作成し、フレーム変速回路で垂直ブランキング期間及び水平ブランキング期間を調整することにより、原信号(フィールド信号)の1フィールド内での有効画像表示期間を1/3に短縮している。
【0087】
本実施形態によれば、画像シフト素子3を各表示素子2の光出射側に3つ配置する必要がある。また、画像表示素子2に表示された画像の表示と画像シフト素子3による画像シフトの間に生じるタイミングのずれが、従来の方式(画像シフト素子を分割しない方式)と比べ、1/3となり、画面上下でのタイミングのずれがほとんど視認できない高解像度な画像をより安価に実現することができる。
【0088】
なお、本実施形態では、画像表示素子2の画素を位置A→位置B→位置C→位置Dの順にシフトさせているが、画像シフトの順序はこれに限定されず、また、シフト方向も上下、左右、斜めのいかなる方向にシフトさせても良い。
【0089】
【発明の効果】
画像表示素子に入力する信号の1垂直期間に占める垂直画像書き込み期間の長さを原信号の1垂直期間に占める有効画像表示期間の長さよりも短縮することにより、画像表示素子における表示タイミングと画像シフト素子における画像シフトとのタイミングのずれを低減することができるため、表示品位が向上する。本発明によれば、画像シフト素子を面内で分割しないでも、分割した場合と同等のタイミングずれ低減効果が得られる。
【0090】
また、画像シフト素子を面内で分割しなければ、画像表示素子からは離れた位置に画像シフト素子を配置できるため、例えば3板式液晶プロジェクタに本発明を適用する場合、1つの画像シフト素子を用いて画像シフトが実行可能となるため、装置の製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶素子および複屈折素子から構成されたシフト素子の構成を示す断面図である。
【図2】画像をシフトする領域が3つの領域A〜Cに分割され、3つの領域A〜Cが順番に駆動される画像シフト素子の動作を説明するための斜視図である。
【図3】図2の画像シフト素子の問題点を示す断面図である。
【図4】図2の画像シフト素子を3つ備えた投影型画像表示装置の主要な構成を示す図である。
【図5】本発明による表示装置の第1実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図6】上記実施形態で用いられるシフト素子の構成図である。
【図7】本発明の実施形態で採用するフィールドの構成例を示す図である。
【図8】本発明の実施形態におけるフィールドのシフトを示す断面図である。
【図9】本実施形態におけるシステムの構成例を示す図である。
【図10】(a)は、原信号の1フィールドを示す波形図であり、(b)は、原信号の1水平期間を示す波形図である。
【図11】(a)は、フレーム変速回路によって有効画像書き込み期間が短縮された信号の1フィールドを示す波形図であり、(b)は、上記信号の1水平期間を示す波形図である。
【図12】本発明の実施形態で用いるフレームメモリ回路の構成例を示す図である。
【図13】フレームメモリ回路のスイッチAおよびBに入力される信号を示す波形図である。
【図14】上記実施形態で用いるシフト素子によるシフトタイミングと画像表示装置の画像書き込みタイミングとの関係を示す斜視図である。
【図15】本発明による表示装置の更に他の構成例を示す図である。
【図16】図15の装置に用いられる液晶表示素子を示す断面図である。
【図17】本発明による表示装置の他の実施形態を示す図である。
【図18】本発明による表示装置に用いる画像シフト素子によるシフト前後の画素配列を示す平面図である。
【符号の説明】
1   バックライト
2   画像表示素子(液晶表示パネルまたは液晶素子)
3   画像シフト素子
4   観察光学系
10  液晶素子
11  液晶素子
12  複屈折素子
120  入力信号選択回路
122  映像復調回路
124  Y/C分離回路
126  フレームレート変換回路
128  フレーム変速回路
132  システム制御回路
134  フレームメモリ回路
150 第1シフト部
200 第2シフト部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device including an image shift element, and more particularly, to an image display device such as a head-mounted display (hereinafter, referred to as “HMD”) or a projection display device (projector).
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display device includes a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates. The substrate has a plurality of pixel electrodes regularly arranged in rows and columns (matrix), and a driving voltage corresponding to an image signal is applied to each of the pixel electrodes. The application of this voltage changes the optical characteristics (light transmittance and reflectance) of the liquid crystal layer for each pixel, so that images and characters can be displayed.
[0003]
Methods for applying an independent drive voltage to each pixel electrode on the substrate include a "simple matrix method" and an "active matrix method".
[0004]
In the case of the active matrix system, switching elements corresponding to each pixel electrode are arranged on a substrate. A substrate on which such switching elements are arranged is called an active matrix substrate. A switching element on the active matrix substrate functions to switch between an electrically conductive state and a non-conductive state between a corresponding pixel electrode and a signal wiring. As such a switching element, a metal-insulator-metal (MIM) element, a thin film transistor (TFT), or the like is suitably used.
[0005]
The switching element is required to exhibit as high an electrical resistance as possible when in a non-conductive state. However, when strong light enters the non-conductive switching element, the electric resistance of the switching element decreases and a leak current is generated, so that the charge stored in the pixel electrode is discharged. Occurs. In addition, an appropriate level of drive voltage is not applied to the pixel electrode, so that the original display operation is not performed. Even in a black state, light leaks and the contrast ratio decreases.
[0006]
In the case where the liquid crystal display element is a transmission type, a light-blocking layer called a black matrix (BM) is provided on an active matrix substrate or on a counter substrate facing the active matrix substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween in order to solve the above problem. Be placed. The presence of the black matrix reduces the area ratio (opening ratio) of the pixel opening. In order to achieve high definition by reducing the occupied area of the black matrix, the switching elements and wirings may be miniaturized. However, miniaturization of the switching elements and wirings causes a decrease in driving force and an increase in wiring resistance. Will be. Also, it is difficult to miniaturize the switching elements and wirings due to restrictions on manufacturing technology.
[0007]
U.S. Pat. No. 4,984,091 discloses a technique for optically moving a display image by a pixel pitch for the purpose of achieving higher definition using a non-display area on a black matrix. According to this technique, an image corresponding to the moved pixel position is displayed in synchronization with the movement of the pixel. As a result, the apparent number of pixels increases, so that even when a display element with a low resolution is used, a display similar to that when a high-definition display panel is used can be performed.
[0008]
U.S. Patent No. 6,0643 discloses a method in which red, green, and blue (hereinafter, referred to as "RGB") pixels are sequentially shifted optically by a shift element, and the shifted pixels are superimposed and displayed. are doing. In this method, RGB pixels are displayed in a time-division manner in a region corresponding to one pixel. As a result, the apparent resolution can be tripled without reducing the pixel pitch on the display panel.
[0009]
U.S. Pat. No. 6,0643 discloses an image shift element which combines a liquid crystal element and a birefringent element as means for optically shifting an image. The birefringent element is formed of a material whose light refraction direction changes depending on the polarization direction of incident light. If the polarization direction of the light incident on the birefringent element is changed by the liquid crystal element, the optical axis of the light emitted from the birefringent element can be shifted.
[0010]
FIG. 1 shows a known image shift element. The image shift element includes a liquid crystal element 10 and a birefringent element 12 that are arranged in series along the light propagation direction. The liquid crystal element 10 changes the polarization state between a state in which an incident electric field vector vibration plane of linearly polarized light (hereinafter, referred to as a “polarization plane”) is rotated by 90 ° and a state in which the plane is transmitted without being rotated. Switching. The birefringent element 12 can shift the light beam according to the direction of the plane of polarization of the linearly polarized light that has entered.
[0011]
In the example shown in FIG. 1, the electric field vector direction (polarization direction) of light incident on the liquid crystal element 10 is parallel to the paper. Since the liquid crystal element 10 uses a TN mode liquid crystal (TN liquid crystal) having a positive refractive index anisotropy Δε, when no voltage is applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal element 10 (when the voltage is OFF), Molecules are twisted by 90 °, and their optical rotation rotates the plane of polarization of incident light by 90 °. On the other hand, when a voltage higher than a predetermined level is applied to the liquid crystal layer of the liquid crystal element 10 (when the voltage is ON), the direction of the major axis of the liquid crystal molecules is aligned with the direction of the electric field, so that the incident light The light is emitted while the polarization plane is parallel to the paper. The illustrated birefringent element 12 allows light having a polarization plane parallel to the paper surface to pass through as it is, but can shift light perpendicular to the paper surface.
[0012]
The liquid crystal element 10 in the image shift element as shown in FIG. 1 emits the first linearly polarized light according to the magnitude of the applied voltage and the second linearly polarized light having a plane of polarization perpendicular to the first linearly polarized light. It is required to appropriately and quickly switch the state between the state of emitting polarized light and the state of emitting polarized light.
[0013]
A projection type image display device using such an image shift element is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-63332.
[0014]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-194207 discloses that the image shift element is divided into a plurality of regions along the vertical scanning direction of the image display element, so that the image display timing of the image display element and the image shift element A technique for reducing the deviation from the shift timing is disclosed.
[0015]
With reference to FIG. 2, an operation when the image shift element is divided into three areas A to C and driven sequentially will be described. In FIG. 2, the liquid crystal element and the birefringent element are integrally described as "image shift element 3 '" without distinction.
[0016]
The image display element has a display area in which a plurality of pixels are regularly arranged, and each row of pixels corresponds to a horizontal scanning line. Image writing is performed in units of scanning lines from the top to the bottom of the display area. After the corresponding image data is written on the k-th horizontal scanning line from the top (k is a positive integer), the corresponding image data is written on the (k + 1) -th horizontal scanning line. The interval from the start of writing the image data to the k-th horizontal scanning line to the start of writing the image data to the (k + 1) -th horizontal scanning line is called "one horizontal scanning period (1H)". Since there is a blanking period (horizontal blanking period) in which image data is not written in one horizontal scanning period, a period in which image data is actually written to each horizontal scanning line is referred to as “horizontal image writing”. This is referred to as a “period” and is distinguished from “one horizontal scanning period (1H)”.
[0017]
When the writing of the image data to the bottom horizontal scanning line in the display area is completed, the writing of the next image data is started. A period from the start of writing the image data forming the m-th (m is a positive integer) screen to the start of writing the image data forming the (m + 1) -th screen is referred to as a “vertical scanning period (1 V)”. Is done. Since there is a blanking period (vertical blanking period) in which image data is not written in one vertical scanning period, a period in which image data forming one screen is written is referred to as a “vertical image writing period”. And is distinguished from the vertical scanning period.
[0018]
The three areas A to C of the image shift element 3 'are driven not at the same time but at different timings. Specifically, a transparent electrode provided on a liquid crystal element (not shown in FIG. 2) in the image shift element 3 'is divided into three regions, and different voltages are applied to three regions of the liquid crystal layer in the liquid crystal element. Can be applied independently. The timing of driving each area of the liquid crystal layer is a point in time when half of the writing of the image to the area corresponding to each of the three areas A to C of the liquid crystal element is completed in the display section of the image display element. That is, assuming that one vertical image writing period is n seconds, image writing to the uppermost area when the screen is divided into three is performed only during a period from the start of the vertical image writing period until n / 3 seconds have elapsed. Be executed. The image writing in the middle area is executed only for a period of elapsed time of n / 3 to 2n / 3 seconds. Image writing to the bottom area is executed only during the period of elapsed time of 2n / 3 to n seconds. Accordingly, the point in time when image writing to each area is half completed is the point in time when the elapsed time in the vertical image writing period is n / 6 seconds, 3n / 6 seconds, and 5n / 6 seconds, respectively. Then, the image is shifted by the image shift element 3 '.
[0019]
As is apparent from the above, the difference between the timing at which the pixel data is written to each horizontal scanning line and the timing of the image shift is n / 6 seconds at the maximum. On the other hand, when the liquid crystal element of the image shift element is not divided into three regions, the difference between the timing of writing pixel data on each horizontal scanning line and the timing of image shift is n / 2 seconds at the maximum. become. As described above, by dividing the region to be shifted into a plurality of parts, the timing shift is reduced, and the display quality is improved.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an image is shifted for each of a plurality of divided areas along the vertical direction of the image display element 2, the following problem occurs.
[0021]
As shown in FIG. 3, the light emitted from the image display element 2 is not perfectly parallel light, but enters the image shift element 3 'with a certain spread angle. Further, since a glass substrate or a polarizing plate is interposed between the actual image display element 2 and the image shift element 3 ', a certain distance is required between them. For this reason, the light emitted from the display area of the image display element 2 corresponding to the boundary of the divided area in the image shift element 3 ′ is incident on two areas of the image shift element 3 ′, and the light incident on each area is Each shifts at a different timing. Therefore, light emitted from the same pixel is displayed at two different positions. In other words, since the image (pixels in one row) corresponding to one horizontal scanning line is shifted twice within one vertical period at different timings, a double image is formed for a certain period, and the image quality is degraded. Become.
[0022]
In the example of FIG. 3, light emitted from a certain scanning line of the image display element 2 is incident on the areas B and C of the image shift element 3 ′. It is assumed that light emitted from this scanning line originally enters the area B and should be shifted by the area B. Further, it is assumed that the light incident on the area B is shifted at time t2 and the light incident on the area C is shifted at time t3. Therefore, light incident on both the region B and the region C is displayed at two positions for a time determined by t3−t2, and a double image is generated.
[0023]
In order to reduce such a problem as much as possible, it is only necessary to make light hard to enter the two regions. For this reason, it is preferable that the image shift element 3 ′ is as close as possible to the emission surface of the image display element 2. However, as described above, since the glass substrate and the polarizing plate exist between the image display element 2 and the image shift element 3 ′, the distance between the image display element 2 and the image shift element 3 ′ should be reduced to a certain value or less. Can not.
[0024]
In the case of a three-panel type liquid crystal projector using three image display elements, as shown in FIG. 4, the liquid crystal projector is positioned adjacent to three display elements of R (red light), G (green light), and B (blue light). It is necessary to arrange the image shift elements one by one. That is, three image shift elements are required, which increases the cost. The apparatus shown in FIG. 4 includes an image display element 2 and an image shift element 3 ′ arranged on respective optical paths of R (red light), G (green light), and B (blue light). Are transmitted by the light combining prism, and then projected on a screen (not shown) by the projection lens 6.
[0025]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide an image display device that can perform bright, high-resolution, and uniform display.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The image display device of the present invention has a plurality of pixels arranged, an image display element in which an image to be displayed is written by sequential scanning based on an input signal, and is disposed on a light emission side of the image display element, An image shift element for optically shifting an image displayed on the image display element, wherein an image writing period to the image display element within one vertical period is equal to an original signal of the input signal. Is shorter than the image writing period in one vertical period.
[0027]
In a preferred embodiment, the image shift element simultaneously shifts the entire image displayed on the image display element.
[0028]
In a preferred embodiment, a signal conversion circuit is provided for receiving an original signal of the input signal and generating an input signal in which an image writing period within one vertical period of the original signal is reduced to half or less.
[0029]
In a preferred embodiment, the image writing period is set to be 1/3 or less of an effective image display period of the original signal.
[0030]
In a preferred embodiment, a vertical blanking period of the input signal is set longer than a vertical blanking period of the original signal.
[0031]
In a preferred embodiment, one horizontal period of the input signal is shorter than one horizontal period of the original signal.
[0032]
In a preferred embodiment, a horizontal blanking period of the input signal is shorter than a horizontal blanking period of the original signal.
[0033]
In a preferred embodiment, a memory unit for storing data of an image displayed on the image display element is provided, and when the data is written to the memory unit and / or the data is read, the image is stored for a predetermined period. The period for writing an image to the display device is adjusted.
[0034]
In a preferred embodiment, the image shift by the image shift element is performed in synchronization with a point in time when about half of the image writing to the image display element is performed.
[0035]
In a preferred embodiment, light from a light source is separated into red, green, and blue light, and a color separation optical system that irradiates one image display element with the light is provided on a light incident side of the image display element. Light control means for condensing the red, green, and blue lights separated by the separation means on corresponding pixel regions in the image display element, and projection means for projecting light emitted from the image shift element, It has.
[0036]
In a preferred embodiment, a color separation optical system that separates light from a light source into red, green, and blue light; a color combining unit that combines the red, green, and blue light; Projecting means for projecting outgoing light, wherein the image display element is arranged so as to cross each of the red, green, and blue optical paths, and the image shift element is provided with the color synthesizing means and the projecting means. And is located between.
[0037]
A method of driving an image display device according to the present invention includes an image display element having a plurality of pixels arranged, an image to be displayed is sequentially written based on an input signal, and an image display element disposed on a light emitting side of the image display element. An image shift element for optically shifting an image displayed on the image display element, the method comprising: receiving an original signal of the input signal; and Generating, based on the original signal, an input signal in which an image writing period to a display element is shorter than an effective image display period within one vertical period of the original signal; and forming an image based on the input signal. Writing to the display element.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An image display device according to the present invention includes an image display element in which an image to be displayed (image data) is written by sequential scanning based on an input signal, and an image shift element that optically shifts an image displayed on the image display element. The image writing period (effective image display period) to the image display element in one vertical period is shorter than the image writing period (effective image display period) in one vertical period of the original signal of the input signal. It is characterized by points.
[0039]
When the image writing period to the image display element is shortened, the period from the image writing start point to the writing end point (= effective image display period) is shortened. Therefore, even when the screen batch type image shift is performed. In addition, it is possible to reduce the maximum deviation amount between the timing of image writing and the timing of image shift.
[0040]
Hereinafter, preferred embodiments of the image display device according to the present invention will be described.
[0041]
(Embodiment 1)
First, a basic configuration of a first embodiment of the image display device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0042]
The image display device shown in FIG. 5 includes a backlight 1, an image display element 2, an image shift element 3, and an observation optical system 4. The image display element 2 of the present embodiment is a transmissive liquid crystal display panel, and the backlight 1 is a light source that illuminates the image display element 2. The image display element 2 can receive a drive signal and a signal such as a video signal from the drive circuit and display an image having contents corresponding to the video signal and the like. Before and after the image display element 2, a polarizing plate (not shown) that regulates the polarization of light entering and exiting the image display element 2 is arranged in a crossed Nicols state. The “image” in the present specification broadly includes a two-dimensional array of information, and may be not only an image or a video but also text or other data (information).
[0043]
The observation optical system 4 is an optical system for optically enlarging an image displayed on the image display element 2. An observer can observe an image displayed on the image display device 2 via the image shift element 3 and the observation optical system 4.
[0044]
In the present embodiment, the image display element 2 is configured using a transmissive liquid crystal display panel required for the backlight 1, but a reflective liquid crystal display may be used as long as the element can display an image. Further, a self-luminous display element such as an organic EL element or a plasma display panel (PDP) can be used.
[0045]
The operation of the image shift element 3 is controlled by a drive circuit (not shown) for the image shift element. This drive circuit supplies a drive signal synchronized with the image display of the liquid crystal image display element 2 to the image shift element 3. The drive circuit for the image shift element has a voltage application unit for individually applying a plurality of levels (High / Low) of voltages to a plurality of liquid crystal elements included in the image shift element 3.
[0046]
FIG. 6 shows a configuration example of the image shift element 3 of the present embodiment. Although the illustrated image shift element 3 has two optical path shift units, that is, the first shift unit 150 and the second shift unit 200, it may have only one optical path shift unit. . In this embodiment, since the image shift element 3 in which the two shift units are arranged in series as described above is provided, an image can be wobbled between three different positions on the same straight line. In addition, if a configuration in which the shift direction of the first shift unit 150 is made orthogonal to the shift direction of the second shift unit 200 is adopted, as shown in FIG. 18, position A → position B → position C → position D → position It is also possible to realize an image shift that circulates with A.
[0047]
The first shift unit 150 is manufactured using the liquid crystal element 10 and the birefringent element 12, and the second shift unit 200 is manufactured using the liquid crystal element 11 and the birefringent element 12. Each of the liquid crystal elements 10 and 11 includes a liquid crystal layer, a pair of transparent electrodes (not shown) sandwiching a light incident surface and a light emitting surface of the liquid crystal layer, and a pair of transparent substrates sandwiching these. The liquid crystal element 10 and the birefringent element 12 may be integrated by an adhesive or the like, and the first shift unit 150 may be configured to function as one component. The same applies to the second shift unit 200. Further, the first shift unit 150 and the second shift unit 200 may be integrated.
[0048]
The liquid crystal elements 10 and 11 according to the present embodiment are manufactured using TN mode liquid crystal, and rotate the polarization plane of the incident light by about 90 ° according to the applied voltage High / Low (first state). ) And a state (a second state) of emitting the incident light without substantially rotating the polarization plane of the incident light. The type of liquid crystal that can be used for the above-described liquid crystal element is not limited to a TN liquid crystal, and for example, an OCB mode or ECB mode liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, or the like can be used. The “linearly polarized light” in the present specification does not need to be completely linearly polarized light in the entire range included in the visible light band, and may be substantially linearly polarized light within a predetermined wavelength range.
[0049]
The liquid crystal elements 10 and 11 typically include a pair of transparent substrates, a liquid crystal layer located between the transparent substrates, and a transparent electrode (transparent conductive film) for applying a voltage to the liquid crystal layer. Each of the liquid crystal elements 10 and 11 used in this embodiment has an electrode structure for applying a voltage having a substantially uniform distribution in the plane. In order to provide a uniform voltage distribution to the liquid crystal layer, it is preferable that each of the liquid crystal elements 10 and 11 has a pair of electrodes sandwiching each liquid crystal layer. However, even with the electrode patterns divided in the plane, if the same level of voltage is applied to each electrode pattern at the same time, substantially the same effect as in the case of having uniform electrodes can be obtained. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, image shift is performed on the entire screen without separately performing image shift for each of the divided areas. Therefore, in the present embodiment, the problem described with reference to FIG. 3 does not inherently occur.
[0050]
Each birefringent element 12 in the image shift element 3 is an element manufactured from a uniaxial crystal material (for example, quartz). The material used for the birefringent element 12 may be any material as long as it is a uniaxial crystal. For example, lithium niobate, calcite, mica, rutile (TiO 2 ), Chile saltpeter (NaNO 3 ) Can be used. However, when it is necessary to reduce the total weight of the display device like the HMD, it is preferable to use lithium niobate or rutile having a relatively large refractive index anisotropy (Δn). If the material has a large Δn, the thickness of the birefringent element 120 required to obtain a required image shift amount can be reduced, which is suitable for miniaturization and weight reduction.
[0051]
By periodically changing the level of the voltage applied to each of the liquid crystal layers of the liquid crystal elements 10 and 11, the polarization direction of the incident light can be switched in a direction perpendicular or horizontal to the main section of the birefringent element 12. In the main cross section of the birefringent element 12, the incident light can be shifted. As a result, the image displayed on the image display element 2 can be shifted in a direction perpendicular to the incident optical axis.
[0052]
In the present embodiment, the images of fields 1 to 3 shown on the right side of FIG. 7 are sequentially displayed on the image display element 2, and the displayed images of fields 1 to 3 are shifted as shown in FIG. Note that the number of fields constituting one frame is not limited to three.
[0053]
First, the configuration of the fields 1 to 3 will be described in detail with reference to FIG.
[0054]
The left part of FIG. 7 shows the contents of the R, G, and B signals that constitute a certain frame, and the right part of FIG. 7 is created based on the R, G, and B signals. The contents of fields 1 to 3 are shown. According to the present embodiment, in the first third period (first field period) of a certain frame, the image of field 1 is displayed on the projection surface on the projection surface. Then, in the next third period (second field period), the image of field 2 is displayed, and in the last third period (third field period), the image of field 3 is displayed. Is done. In the present embodiment, these three field images are shifted up and down as shown in FIG. 8 and are synthesized with a time lag. As a result, the three images shown in the left part of FIG. The superimposed image (original image) is recognized. In this specification, a plurality of images (sub-frame images) displayed within one frame period are expressed by the same term as "field" used in interlace driving.
[0055]
Next, taking the field 1 as an example, the data configuration of the field image will be described in detail. First, as shown in FIG. 7, the data for the first-row pixel area in the field 1 is formed from data on the first-row pixels (R1) of the R signal. The data for the second row pixel area in the field 1 is formed from data relating to the second row pixels (G2) of the G signal. The data for the third row pixel area of the field 1 is formed from data on the third row pixels (B3) of the B signal. The data for the fourth-row pixel area in the field 1 is formed from data on the fourth-row pixels (R4) of the R signal. Hereinafter, the data of the field 1 is configured in the same procedure.
[0056]
The data of fields 2 and 3 are also configured in the same manner as in the case of field 1. For example, in the case of field 2, the data for the 0th row pixel area is formed from the data for the first row pixels (B1) of the B signal, and the data for the 1st row pixel area of the field 2 is the second signal of the R signal. It is formed from data on the row pixel (R2). The data for the second row pixel area in the field 2 is formed from the data for the third row pixel (G3) of the G signal, and the data for the third row pixel area in the field 2 is the fourth row pixel (B) of the B signal. B4).
[0057]
In this manner, by combining the R, G, and B signals in a preset order, data of each field displayed in a time-division manner is generated. As a result, each of the field data includes information on all the colors of R, G, and B, but each of R, G, and B is spatially one-third of the entire area. They only have information about More specifically, in the case of field 1, the information of R is only related to the pixels in the first, fourth, seventh, tenth,... Rows of the frame image to be formed, as is apparent from FIG. The R information for the pixels in the other rows of the frame image is assigned to fields 2 and 3.
[0058]
In the present embodiment, information of the same color is always displayed in each pixel area of the image display element 2. However, it is possible to synthesize a frame image by shifting and projecting an image between fields. it can.
[0059]
In the present embodiment, the signals of fields 1 to 3 created in this way are referred to as original signals.
[0060]
Next, an example of a system configuration of the image display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0061]
As shown in FIG. 9, the present system mainly includes a video signal processing circuit 100, an illumination optical system (light source or the like) 102, a display element (liquid crystal display panel) 2, an image shift element 3, and an image shift element control circuit 108. , And the observation optical system 4.
[0062]
The illumination optical system 102, the image display element 2, the image shift element 3, and the observation optical system 4 correspond to the backlight 1, the image display element 2, the image shift element 3, and the observation optical system 4 in FIG. The detailed description thereof is omitted here. In the following, the relationship between the components will be described with a focus on the video signal processing circuit 100 and the image shift element control circuit 108.
[0063]
The video signal processing circuit 100 according to the present embodiment includes an input signal selection circuit 120, a video demodulation circuit 122, a Y / C separation circuit 124, a frame rate conversion circuit 126, a frame transmission circuit 128, a system control circuit 132, and a frame memory circuit. 134. The input signal selection circuit 120 can receive a plurality of types of video signals, and performs processing according to the types of the video signals. The video signal includes a signal (RGB signal) separated into R, G, and B, a signal (Y / C signal) separated into a luminance signal Y and color difference signals BY and RY, and a color difference signal including a color carrier. There is a composite video signal (composite signal) obtained by frequency-multiplexing the color signal C and the luminance signal Y modulated by.
[0064]
The Y / C signal is demodulated by the video demodulation circuit 122 via the input signal selection circuit 120. The composite signal passes through an input signal selection circuit 120, is separated into a luminance signal Y and a chrominance signal by a Y / C separation circuit 124, is sent to a video demodulation circuit 122, and is demodulated. The video demodulation circuit 122 outputs RGB signals demodulated from the video signal.
[0065]
The RGB signals input to the input signal selection circuit 120 and the RGB signals output from the video demodulation circuit 122 are sent to a frame rate conversion circuit 126. The frame rate conversion circuit 128 converts the frame rate of the input video signal into a frame rate suitable for the operation of the present system.
[0066]
The frame transmission circuit 128 has a function of shortening a period of writing an image to the image display element (vertical image writing period) in one vertical period (= 1 field period) than a vertical image writing period in one vertical period of the original signal. are doing. In the present embodiment, the frame transmission circuit 128 changes the vertical image writing to の of the original signal. The signal output from the frame transmission circuit 128 is input to the image display element 2 after being input to the frame memory.
[0067]
The original signal before the vertical image writing period is shortened by the frame transmission circuit 128 has the waveforms shown in FIGS. 10A and 10B. The waveform of the signal output from the frame transmission circuit 128 is as follows. It has the waveforms shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). As can be seen from a comparison between the two, the length of one field remains the same, but the vertical image writing period c is reduced from 5.29 msec to 1.76 msec. In the examples shown in FIGS. 11A and 11B, the vertical back porch period b and the vertical front porch period d are made longer than the original signal, and one horizontal period (1H) is made shorter than the original signal. Thus, the vertical image writing period c is shortened. In this embodiment, in order to secure a sufficient horizontal image writing period c ′ while shortening one horizontal period (1H), a horizontal blanking period (= horizontal synchronization period a ′ + horizontal back porch period b ′ + The horizontal front porch period d ') is shortened. The specific numerical values shown in FIGS. 10 and 11 are only examples.
[0068]
The signal (input signal) whose vertical image writing period c has been shortened by the frame transmission circuit 128 is input to the frame memory circuit 134. The frame memory circuit 134 has a plurality of frame memories for storing input signals. Each frame memory has a function of storing input signals for one vertical period (one field period). The function of the frame memory circuit 134 will be described with reference to FIGS.
[0069]
As shown in FIG. 12, the frame memory circuit 134 includes frame memories A and B and switches A and B. The switches A and B are alternately connected to the frame memories A and B. Specifically, since the signal (control signal) shown in FIG. 13 is input to the switches A and B, the vertical image writing period is shortened by the frame rate conversion circuit 128 during the first vertical period (V). The input signal is input to the frame memory A via the switch A. During the next one vertical period, this input signal is input to the frame memory B via the switch A, during which the frame memory A is connected to the image display device 2 via the switch B. As a result, the signal stored in the frame memory A is sent to the image display element 2, and a display image is formed based on the signal.
[0070]
In the next one vertical period, the input signal sent from the frame rate conversion circuit 128 is input to the frame memory A via the switch A, during which the frame memory B is connected to the image display element 2 via the switch B. Is connected to A signal stored in the frame memory B is sent to the image display element 2, and a display image is formed based on the signal.
[0071]
By such a switching operation by the switches A and B, each frame memory alternately performs an operation of storing a signal for one frame and an operation of outputting a signal. The number and combination of the frame memories in the frame memory circuit 134 are not limited to the example shown in FIG. In the present embodiment, the input signal after shortening the vertical image writing period is written in the frame memory, but the present invention is not limited to this. When writing to or reading from the frame memory, the vertical image writing period may be shortened.
[0072]
The system control circuit 132 controls operations of the input signal selection circuit 120, the frame rate conversion circuit 126, the frame transmission circuit 128, the frame memory circuit 134, the image shift element control circuit 108, and the like.
[0073]
The image shift element control circuit 108 controls the operation of the image shift element 3 based on the signal output from the system control circuit 132 so as to synchronize with the display of the fields 1 to 3.
[0074]
In the present embodiment, the effective image display period (image writing period) in each vertical period is shortened by increasing the vertical blanking time. In addition, it is preferable that the vertical blanking time be lengthened and the horizontal blanking period be shortened, since the horizontal image writing period can be sufficiently ensured.
[0075]
In the present embodiment, the three field signals read from the frame memory circuit 134 are sequentially written to the image display element 2 and displayed. By synchronizing the display timing with the image shift element as shown in FIG. 8, an R, G, and B image can be displayed by one pixel.
[0076]
At this time, as shown in FIG. 14, the switching timing of the image shift element shifts the image of the entire screen when the image writing to the image display element 2 is performed about half of the screen. As described above, assuming that one vertical image writing period is n seconds, an image shift by the image shift element 3 is executed when n / 2 seconds elapse from the start of the image vertical image writing period. Here, the time from the writing of the image data to the scanning line at the upper end of the screen to the execution of the image shift is n / 2 seconds. The time until data is written is also n / 2 seconds. Accordingly, the maximum shift generated between the timing of writing the image data and the timing of the image shift is n / 2 seconds. In the present embodiment, since the vertical image writing period n is shorter than the original signal, it is reduced to 1/3. That is, while the vertical image writing period of the original signal is 5.29 ms, the vertical image writing period of the input signal after the frame shift is 1.76 ms. For this reason, the shift in timing indicated by n / 2 seconds is reduced to 1/3 as compared with the conventional example in which no frame shift is performed.
[0077]
As in the present embodiment, if the image shift by the image shift element is performed in synchronization with the time when the image writing to the image display element is performed about half, the timing shift can be made substantially equal between the upper and lower sides of the screen, and as a result, It becomes easy to reduce the maximum value of the deviation.
[0078]
In the present embodiment, an input signal in which the vertical image writing period of the original signal is shortened to 1/3 is generated and used for image display, but the present invention is not limited to this. If the vertical image writing period in the original signal is reduced to half or less of the vertical image writing period, the effect of the present invention can be sufficiently obtained. However, in order to further reduce the timing shift, the vertical image writing period in the original signal is made shorter than 1/3. Is preferred.
[0079]
Since a response delay occurs in the liquid crystal element used for the image shift element 3, it is preferable to adjust the shift timing by the image shift element in consideration of the response speed of the liquid crystal layer employed. This makes it possible to balance the timing shift between the upper and lower parts of the screen.
[0080]
According to the present embodiment, the amount of timing shift generated between the image displayed on the image display element 2 and the image shift element 3 is one-third that of the conventional method (a method in which the image shift element is not divided). Thus, a high-resolution image that can hardly be visually recognized can be obtained. In addition, generation of a double image due to light straddling a divided region which occurs when the image shift element is divided does not occur in principle.
[0081]
Although the present embodiment has a system for observing a virtual image of an image displayed on an image display device by an eyepiece such as an HMD, the present invention is not limited to this. It can be applied to the case of directly observing an image. Further, as shown in FIGS. 15 and 16, one micro lens (light) is provided for three pixels corresponding to R, G, and B of the image display element 2. The present invention can also be applied to a projection type image display device associated with the control means). The projection type image display device shown in FIGS. 15 and 16 is a single-panel type, in which R is separated by a dichroic mirror (color separation optical system) by a microlens array 2a provided on the light incident side of one liquid crystal panel. , G, and B light can be applied to corresponding pixel regions in one image display device 2 respectively. According to such an image display device, a full-color projection image can be formed using one image display element 2.
[0082]
The present invention is also applicable to a system that simply projects a liquid crystal display device having R, G, and B color filters.
[0083]
In the present embodiment, the pixels are shifted so that the R, G, and B pixels are superimposed. However, the pixels may be shifted between the pixels for the purpose of enhancing the definition. It may be shifted in any oblique direction.
[0084]
(Embodiment 2)
FIG. 17 shows a main part of another embodiment of the display device according to the present invention. The display device of the present embodiment is a three-panel projection type including three image display elements (liquid crystal display elements) 2. In this embodiment, each image display element 2 modulates red light, blue light, or green light in accordance with an image signal. Light emitted from each image display element 2 is synthesized by a color synthesis prism 5, then shifted by an image shift element 3, and projected by a projection lens 6.
[0085]
Although the basic configuration of the image shift element 3 is the same as that used in the first embodiment, in the present embodiment, the pixels of the three image display elements 2 are moved from position A to position B to position as shown in FIG. Shift in the order of C → position D →. The shift position is between pixels.
[0086]
In the present embodiment, the pixel shift timing is performed in the same manner as in the first embodiment. In the present embodiment, as in the first embodiment, the field signal for each shift position is generated by the frame rate conversion circuit, and the vertical and horizontal blanking periods are adjusted by the frame transmission circuit, whereby the original signal is adjusted. The effective image display period in one field of (field signal) is reduced to 1/3.
[0087]
According to the present embodiment, it is necessary to arrange three image shift elements 3 on the light emission side of each display element 2. In addition, the timing shift that occurs between the display of the image displayed on the image display element 2 and the image shift by the image shift element 3 is 1/3 of the conventional method (a method in which the image shift element is not divided), and It is possible to realize a high-resolution image at which the timing shift between the upper and lower parts of the screen is hardly visually recognized, at a lower cost.
[0088]
In the present embodiment, the pixels of the image display element 2 are shifted in the order of position A → position B → position C → position D, but the order of image shift is not limited to this, and the shift direction is also up and down. , Left, right and oblique directions.
[0089]
【The invention's effect】
By reducing the length of the vertical image writing period occupying one vertical period of the signal input to the image display element to be shorter than the length of the effective image display period occupying one vertical period of the original signal, the display timing of the image display element and the image Since the shift in timing from the image shift in the shift element can be reduced, display quality is improved. According to the present invention, even if the image shift element is not divided in a plane, the same timing shift reduction effect as in the case of division can be obtained.
[0090]
If the image shift element is not divided in the plane, the image shift element can be arranged at a position distant from the image display element. For example, when the present invention is applied to a three-panel liquid crystal projector, one image shift element is required. Since the image shift can be performed by using the apparatus, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a shift element including a liquid crystal element and a birefringent element.
FIG. 2 is a perspective view for explaining an operation of an image shift element in which a region for shifting an image is divided into three regions A to C, and the three regions A to C are sequentially driven.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a problem of the image shift element of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of a projection-type image display device including three image shift elements shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a display device according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a shift element used in the embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a field employed in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a shift of a field in the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a system according to the present embodiment.
FIG. 10A is a waveform diagram showing one field of an original signal, and FIG. 10B is a waveform diagram showing one horizontal period of the original signal.
FIG. 11A is a waveform diagram showing one field of a signal in which the effective image writing period has been shortened by the frame transmission circuit, and FIG. 11B is a waveform diagram showing one horizontal period of the signal.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a frame memory circuit used in an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a waveform diagram showing signals input to switches A and B of the frame memory circuit.
FIG. 14 is a perspective view showing a relationship between a shift timing by a shift element used in the embodiment and an image writing timing of an image display device.
FIG. 15 is a diagram showing still another configuration example of the display device according to the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a liquid crystal display element used in the device of FIG.
FIG. 17 is a view showing another embodiment of the display device according to the present invention.
FIG. 18 is a plan view showing a pixel arrangement before and after a shift by an image shift element used in the display device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Backlight
2 Image display device (liquid crystal display panel or liquid crystal device)
3 Image shift element
4 Observation optical system
10 Liquid crystal element
11 Liquid crystal element
12 Birefringent element
120 Input signal selection circuit
122 Video demodulation circuit
124 Y / C separation circuit
126 Frame rate conversion circuit
128 frame transmission circuit
132 System control circuit
134 frame memory circuit
150 First shift unit
200 Second shift unit

Claims (12)

配列された複数の画素を有し、表示すべき画像が入力信号に基づく順次走査によって書き込まれる画像表示素子と、
前記画像表示素子の光出射側に配置され、前記画像表示素子に表示された画像を光学的にシフトさせる画像シフト素子と、
を備えた画像表示装置であって、
1垂直期間内における前記画像表示素子への画像書き込み期間が、前記入力信号の原信号の1垂直期間内における画像書き込み期間よりも短縮されている画像表示装置。
An image display element having a plurality of pixels arranged, and an image to be displayed is written by sequential scanning based on an input signal,
An image shift element that is arranged on a light emission side of the image display element and optically shifts an image displayed on the image display element;
An image display device comprising:
An image display device wherein an image writing period to the image display element in one vertical period is shorter than an image writing period in one vertical period of the original signal of the input signal.
前記画像シフト素子は、前記画像表示素子に表示された画像の全体を同時にシフトする請求項1に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 1, wherein the image shift element simultaneously shifts an entire image displayed on the image display element. 前記入力信号の原信号を受け取り、前記原信号の1垂直期間内における画像書き込み期間を半分以下に短縮した入力信号を生成する信号変換回路を備えている請求項1または2に記載の画像表示装置。3. The image display device according to claim 1, further comprising a signal conversion circuit that receives an original signal of the input signal and generates an input signal in which an image writing period within one vertical period of the original signal is reduced to half or less. . 前記短縮された画像書き込み期間は、前記原信号における前記画像書き込み期間の1/3以下に設定されている請求項1から3のいずれかに記載の画像表示装置。4. The image display device according to claim 1, wherein the shortened image writing period is set to be equal to or less than 1 / of the image writing period of the original signal. 5. 前記入力信号の垂直ブランキング期間は、前記原信号の垂直ブランキング期間よりも長く設定されている請求項1から4のいずれかに記載の画像表示装置。The image display device according to claim 1, wherein a vertical blanking period of the input signal is set longer than a vertical blanking period of the original signal. 前記入力信号の1水平期間は、前記原信号の1水平期間よりも短縮されている請求項1から5のいずれかに記載の画像表示装置。The image display device according to claim 1, wherein one horizontal period of the input signal is shorter than one horizontal period of the original signal. 前記入力信号の水平ブランキング期間は、前記原信号の水平ブランキング期間よりも短縮されている請求項6に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 6, wherein a horizontal blanking period of the input signal is shorter than a horizontal blanking period of the original signal. 前記画像表示素子に表示される画像のデータを格納するメモリ部を備え、
前記メモリ部へのデータの書き込み時および/またはデータの読み出し時において、前記画像表示装置への画像書き込み期間を調整する請求項1から7のいずれかに記載の画像表示装置。
A memory unit that stores data of an image displayed on the image display element,
The image display device according to claim 1, wherein an image writing period to the image display device is adjusted when writing data to the memory unit and / or when reading data.
前記画像シフト素子による画像シフトは、前記画像表示素子に対する画像データの書き込みが約半分行われた時点に同期して実行される請求項1から8のいずれかに記載の画像表示装置。9. The image display device according to claim 1, wherein the image shift by the image shift element is performed in synchronization with a point in time when writing of image data to the image display element is performed about half. 光源からの光を赤、緑、および青の光に分離し、1つの画像表示素子に照射する色分離光学系と、
前記画像表示素子の光入射側に設けられ、前記色分離手段で分離された赤、緑、および青の光を、それぞれ、前記画像表示素子において対応する画素領域に集光させる光制御手段と、
前記画像シフト素子からの出射光を投影する投影手段と、
を備えている請求項1から9のいずれかに記載の画像表示装置。
A color separation optical system that separates light from a light source into red, green, and blue light and irradiates one image display element;
Light control means provided on the light incident side of the image display element, for condensing red, green, and blue light separated by the color separation means, respectively, into a corresponding pixel region in the image display element,
Projecting means for projecting light emitted from the image shift element,
The image display device according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
光源からの光を赤、緑、および青の光に分離する色分離光学系と、
前記赤、緑、および青の光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段からの出射光を投影する投影手段と、
を備えており、
前記画像表示素子は、前記赤、緑、および青の各光路を横切るように配置され、
前記画像シフト素子は、前記色合成手段と前記投影手段との間に配置されている請求項1から9のいずれかに記載の画像表示装置。
A color separation optical system that separates light from the light source into red, green, and blue light;
A color synthesizing unit that synthesizes the red, green, and blue light;
Projecting means for projecting light emitted from the color synthesizing means,
With
The image display element is arranged to cross each of the red, green, and blue optical paths,
The image display device according to claim 1, wherein the image shift element is arranged between the color synthesizing unit and the projecting unit.
配列された複数の画素を有し、表示すべき画像が入力信号に基づいて順次書き込まれる画像表示素子と、
前記画像表示素子の光出射側に配置され、前記画像表示素子に表示された画像を光学的にシフトさせる画像シフト素子と、
を備えた画像表示装置の駆動方法であって、
前記入力信号の原信号を受けとるステップと、
1垂直期間内における前記画像表示素子への画像書き込み期間が前記原信号の1垂直期間内における有効画像表示期間よりも短縮された入力信号を前記原信号に基づいて生成するステップと、
前記入力信号に基づいて画像を前記画像表示素子に書き込むステップと、
を含む画像表示装置の駆動方法。
An image display element having a plurality of pixels arranged, and an image to be displayed is sequentially written based on an input signal,
An image shift element that is arranged on a light emission side of the image display element and optically shifts an image displayed on the image display element;
A method for driving an image display device comprising:
Receiving an original signal of the input signal;
Generating, based on the original signal, an input signal in which an image writing period to the image display element in one vertical period is shorter than an effective image display period in one vertical period of the original signal;
Writing an image to the image display element based on the input signal;
A method for driving an image display device, comprising:
JP2002177247A 2002-06-18 2002-06-18 Image display device and method of driving image display device Pending JP2004021025A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002177247A JP2004021025A (en) 2002-06-18 2002-06-18 Image display device and method of driving image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002177247A JP2004021025A (en) 2002-06-18 2002-06-18 Image display device and method of driving image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004021025A true JP2004021025A (en) 2004-01-22

Family

ID=31175330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002177247A Pending JP2004021025A (en) 2002-06-18 2002-06-18 Image display device and method of driving image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004021025A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004258125A (en) * 2003-02-24 2004-09-16 Ricoh Co Ltd Information display device
JP2006154798A (en) * 2004-11-02 2006-06-15 Ricoh Co Ltd Image display device and image projection device
JP2007219282A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Sony Corp Video projection device
WO2007116550A1 (en) * 2006-04-10 2007-10-18 Olympus Corporation Image display apparatus
WO2016017114A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electronic mirror device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004258125A (en) * 2003-02-24 2004-09-16 Ricoh Co Ltd Information display device
JP2006154798A (en) * 2004-11-02 2006-06-15 Ricoh Co Ltd Image display device and image projection device
JP2007219282A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Sony Corp Video projection device
WO2007116550A1 (en) * 2006-04-10 2007-10-18 Olympus Corporation Image display apparatus
WO2016017114A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electronic mirror device
JPWO2016017114A1 (en) * 2014-07-31 2017-05-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electronic mirror device
US10325550B2 (en) 2014-07-31 2019-06-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electronic mirror device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7202917B2 (en) Projection type image display device
KR100478804B1 (en) Optical shifter and optical display system
JP5876635B2 (en) Electro-optical device drive device, electro-optical device, and electronic apparatus
JP5505308B2 (en) Image display system, image display device, and optical shutter
WO2012063830A1 (en) Liquid crystal display device, display device, and gate signal line drive method
JP6492427B2 (en) Liquid crystal display device, electronic apparatus, and driving method of liquid crystal display device
JP3784279B2 (en) Projection-type image display device
US20040085486A1 (en) Optical shifter and projection type optical display system
JP2001042283A (en) Image display device
US20200145627A1 (en) Projector and method for controlling projector
JP3891000B2 (en) Liquid crystal display device and driving method thereof
KR20110001959A (en) Electro-optical devices and electronic devices
CN111726595B (en) Optical module, control method thereof, and projection type display device
JP5059446B2 (en) Display device, projection display device, optical path shift element control circuit, and optical path shift element
JP2004021025A (en) Image display device and method of driving image display device
JP3973524B2 (en) Image shift element and image display device
CN100385288C (en) Projection type image display device
JP4620933B2 (en) Information display device
JP2004004502A (en) Optical device and display device
JP6969198B2 (en) LCD panels, projectors and electronics
JP2006065334A (en) Projection-type image display device
JP2025075467A (en) Projection type display device
JP2004198693A (en) Optical shift element and display device provided with the optical shift element
JP2025075486A (en) Projection type display device
CN119920183A (en) Projection display device