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JP4241161B2 - Display device and projector - Google Patents

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JP4241161B2
JP4241161B2 JP2003117171A JP2003117171A JP4241161B2 JP 4241161 B2 JP4241161 B2 JP 4241161B2 JP 2003117171 A JP2003117171 A JP 2003117171A JP 2003117171 A JP2003117171 A JP 2003117171A JP 4241161 B2 JP4241161 B2 JP 4241161B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源から放射された照明光を表示素子に照射させて画像を表示する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表示装置において、照明光を表示装置に走査しながら照射することによって動画質の改善をする技術が知られている。
【０００３】
ある表示素子においては、複数の光源を表示素子の背面に配置して、表示素子の応答に基づいて点灯と消灯を時間差で行うことによって、表示素子に照射する光を走査する構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、他の表示装置においては、光源の放射の方向を規定するスリットが形成された集光筒を回転することによって、表示素子に照射する光を走査し、その光の走査に同期して、表示素子の画素の状態を制御する構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７５６０４号公報
【特許文献２】
特開２００２−６７６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のような構成によれば、表示素子の応答に基づいて点灯と消灯を時間差で行うため、表示素子を駆動する回路を特別に変更しなくとも、照明光の制御のみで動画質の改善ができる。しかし、表示素子の背面した複数の光源を時間差で点灯と消灯を繰り返すことで照明光を走査するため、光源は瞬時に点灯や消灯ができることや、照明が均一になるように平面的に配置できるといった制約が必要になる。したがって、例えば、プロジェクタ用の光源であれば高い輝度が必要となるため、放電ランプなどが一般的に使われるが、このような光源を必要とする表示装置においては、瞬時に点灯や消灯をすることや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといった方法が困難であるといった問題がある。
【０００７】
特許文献２のような構成によれば、光源が瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといったことは特に必要ないが、特許文献２のように回転機構を利用して光を走査する構成では、回転運動により発生する速度変化を利用して光を平面上で走査するため、回転機構を等速回転させても光の走査を等速で行うことができないことがある。つまり、光の走査を等速で行えない場合は、表示素子に対して均等に照明光が当たらないため、照度むらや画像の表示むらになり画質が劣化してしまうといった問題が生きる。
【０００８】
よって、本発明の目的は、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような表示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。また、回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させているため、表示素子の形成する画像形成領域を均一に照明することができる。例えば、回転プリズム表面での光の損失が光の入射角度によって変化することで、画像形成領域における照度差が発生するような悪い影響があっても回転プリズムの回転速度を変化させることによって、画像形成領域を均一に照明することが可能となる。他にも、回転機構を利用して光を走査する構成においては、回転運動により発生する速度変化を利用して光を平面上で走査するため、回転機構を等速回転させても光の走査を等速で行うことができない。その場合、画像形成領域に対して均等に照明光が当たらないため、照度むらにより画質が劣化してしまうことがある。しかし、本発明のように回転機構である回転プリズムの回転速度を変化させることによって、光の走査を等速にして、画像形成領域に対して均等に照明光があたるようにすれば、画像形成領域を均一に照明することが可能となる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらのない表示装置を提供することができる。
【００１１】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記回転プリズムは、照明光が走査されながら照明される領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。また、回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されているため、表示素子の画像形成領域を均一に照明することができる。例えば、回転プリズム表面での光の損失が光の入射角度によって変化することで、画像形成領域における照度差が発生するといった悪い影響が発生する可能性があっても、光学多層膜などのコーティングにより回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を光の入射角度毎に最適に設定することによって、画像形成領域における照度差をなくして画像形成領域を均一に照明することが可能となる。よって、画像形成領域を均一に照明できれば、最終的に、スクリーン上にも均一な画像を得ることができる。さらに、回転プリズムの回転速度を変化させて画像形成領域における照度差を軽減させる上記の構成との組み合わせも可能であるが、その場合、画像形成領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定すれば、回転プリズムの速度変化の割合を下げられるので回転プリズムの速度制御の負担を軽くできるといった効果もある。
【００１３】
尚、前記回転プリズムは、前記画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用して、回転を制御してもよい。
【００１４】
このような構成によれば、画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用しているので、画素が照明光を変調する状態を把握することができる。よって、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明することができる。つまり、画素が照明光を変調する状態を開始してから変調する状態になり終えるまでの間に照明光が照射されると十分な状態で照明光を変調できないと画像が劣化してしまうが、本構成により、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置を提供することができる。
【００１５】
尚、前記表示素子は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有し、前記回転プリズムは、前記出力手段からの信号を利用することで、回転を制御してもよい。
【００１６】
このような構成によれば、照明光を変調するための情報を直接的に利用しているので、画素が照明光を変調する状態を確実に把握することができる。よって、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明することができる。つまり、画素が照明光を変調する状態を開始してから変調する状態になり終えるまでの間に照明光が照射されると十分な状態で照明光を変調できないと画像が劣化してしまうが、本構成により、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置を提供することができる。
【００１７】
本発明による表示装置は、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズムを備え、前記照明光走査手段は、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、前記回転状態検出手段からの情報によって前記回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができることを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、前述の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらのない表示装置を提供することができる。さらに、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。つまり、回転が停止した場合に光源が付いていると、回転プリズムか回転して光を走査している場合に比べて、大きな光が電気光学素子の画像形成領域の一部に照射され続けることになるため、電気光学素子の光の照射されていた一部だけが劣化するなどの問題が起きてしまうが、本構成によれば、回転状態検出手段によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合に、自動的に光源を消すこともできるので、そのような問題が回避できることになる。
【００１９】
そして、本発明によるプロジェクタは、前述のいずれかの表示装置に、表示素子の画像を投写する投写手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、前述の表示装置と同じように光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのないプロジェクタを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系について詳しく述べる。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系を説明する図である。この表示装置の光学系１１００は、光源ランプ１１１０（光源）と、フライアイレンズ１１２１，１１２２，重畳レンズ，平行化レンズ１１２４（照射光学系）と、回転プリズム１１３０（照明光走査手段）と、液晶表示素子１１４０（表示素子）を有している。
【００２４】
各部分について説明する。まず、光源ランプ１１１０は、ランプ１１１１と凹面鏡１１１２とによって構成される。ランプ１１１１は、たとえば、高圧水銀ランプなどの放電ランプからなり、また、凹面鏡１１１２は、放物面鏡からなる。尚、ランプ１１１１と凹面鏡１１２は、この構成に限らず変更が可能である。さらに、光源となるランプは、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置するといった制約はない。
【００２５】
そして、この光源ランプ１１１０では、ランプ１１１１が照明光を放射し、凹面鏡１１１２が照明光をフライアイレンズ１１２１，１１２２に向けて反射するようになっている。このとき、光源がＬＥＤのようなもので全方位へ拡散しなければ、凹面鏡１１１２でなく集光レンズを使って、フライアイレンズ１１２１，１１２２に向けて照明光を放射する構成や複数の光源をアレイ状に配置する構成であってもよい。
【００２６】
次に、フライアイレンズ１１２１，１１２２と重畳レンズ１１２３について説明する。フライアイレンズ１１２１，１１２２は、矩形状の輪郭を有する微小レンズをマトリックス状に配列したレンズアレイである。各微小レンズの外形形状は、光が入射する光軸方向から見た場合には、表示素子である液晶表示素子１１４０の画素形成領域（照明光を変調することが可能な複数の画素が形成する領域）の外形形状とは比率を変えて成形してある。ここでは、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の外形形状が、横縦比４：３の矩形形状であり、各微小レンズの外形形状は横縦比４：１の矩形形状に成形してある。そして、フライアイレンズ１１２１は、光源から放射された照明光を複数の部分光に分割して、部分光毎にフライアイレンズ１１２２の各微小レンズに集光させる。そして、フライアイレンズ１１２２は、複数に分割された部分光を重畳レンズ１１２３に入射させる。そして、重畳レンズ１１２３は、平行化レンズ１１２４を介し、複数に分割された部分光を集光して、フライアイレンズ１１２１の微小レンズの外形形状で規定される像を液晶表示素子１１４０に結像させる。
【００２７】
以上のように、フライアイレンズ１１２１，１１２２と重畳レンズ１１２３、そして、平行化レンズ１１２４により、光源が放射する照明光を液晶表示素子の一部の画素に対して照射することができる。つまり、液晶表示素子１１４０の画素形成領域が４：３に対して、フライアイレンズ１１２１の外形形状の横縦比が４：１となるため、画素形成領域の３分の１の部分に均一な照度分布をもつ照明光を照射することができることになる。
【００２８】
ただし、照明光を走査する照明光走査手段として回転プリズム１１３０が配置されているため、照明光の光軸はシフトされながら回転プリズムを通過する。そのため、液晶ライトバルブ１１４０における画素形成領域への照明位置は変化する。尚、回転プリズム１１３０は、ガラス材料からなる正多角柱のプリズムによって構成され、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する機能を有する。また、回転プリズム１１３０は不図示の電磁モーターに接続され、回転速度を制御されながら回転している。
【００２９】
ここで、図２に回転プリズムの作用を詳しく説明する図を示す。図中、紙面に対して垂直な軸を中心にして時計回りに回転プリズムが回転する場合について説明する。
【００３０】
図２において、（ａ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を回転プリズム１１３０に入射する照明光を屈折させずに直進させて射出する位置にある様子を示している。尚、ここでは説明を簡単にするため照明光を光軸に平行な光線として表記している。また、以下の説明では、同じように照明光を光線として表記し説明する。
【００３１】
（ｂ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に０°から４５°の間における回転の様子を示している。この場合は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を図中上側に屈折させて図中右側から射出する。
【００３２】
（ｃ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に４５°から９０°の間における回転の様子を示している。この場合は、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を図中下側に屈折させて図中右側から射出する。
【００３３】
（ｄ）に示す回転プリズム１１３０の回転位置は、（ａ）に示す回転位置から時計回りの方向に９０°回転した様子を示している。この場合は、（ａ）の場合と同様に、図中左側から回転プリズム１１３０に入射する照明光を屈折させずに直進させて射出する位置にある様子を示している。
【００３４】
よって、図２のように照明光は回転プリズムの回転と屈折率の関係から光軸がシフトされながら回転プリズムを通過するため、照明光は、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内で走査しながら照射される。そして、図２（ａ）から（ｂ）は、回転プリズムが連続回転することによって繰り返し行われる。
【００３５】
図３に回転プリズムの回転によって液晶表示素子の画素形成領域内で照明光が走査する様子を説明する図を示す。図３の（ａ）から（ｄ）の照明光の照射領域は、図２に示した（ａ）から（ｄ）回転プリズムの回転位置に対応している。尚、図３（ｅ）は、図３の（ａ）から（ｄ）を繰り返して連続的に液晶表示素子１１４０の画素形成領域内に照明光を照射した場合に、ある一定時間の積分をした照明の様子を示している。
【００３６】
図３の（ａ）に示すように、図２の（ａ）の回転位置において回転プリズムを通過した照明光は、液晶表示素子１１４０の一部の画素、つまり画素形成領域の中央における画素形成領域の３分の１の部分に照射される。そして、回転プリズムが、図２の（ａ）から（ｂ）のように回転すると、図３の（ａ）から（ｂ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の中央から照明光の照射が始まるように遷移する。さらに、回転プリズムが、図２の（ｂ）から（ｃ）のように回転すると、図３の（ｂ）から（ｃ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の上側端から照明光の照射が始まるように遷移する。そして、回転プリズムが、図２の（ｃ）から（ｄ）のように回転すると、図３の（ｃ）から（ｄ）に示すように、液晶表示素子１１４０の画素形成領域の上側端から中央側に向かって照明光の照射領域が遷移する。尚、液晶表示素子１１４０の各画素が照明光を変調するタイミングと照明光を走査するタイミングの関係については後で詳しく述べる。
【００３７】
したがって、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内への照明光の走査が、繰り返し高速に行われることにより、ある一定時間の積分をすれば図３の（ｅ）に示すように、画素形成領域内に均一な照度分布をもつ照明光の照射が行うことができる。また、画素形成領域における各画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。そのため、表示素子が、液晶を使ったホールド型の表示素子であっても、瞬間的な画像を断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するようなホールド型の表示素子でおきる動画像のぼけを軽減し、動画質を改善することができる。尚、画素形成領域に照明する照明領域の大きさに関しては、この構成に限らず変更が可能であるが、走査することによって画素形成領域全体が照明される範囲であれば、できる限り狭い方が瞬間的な画像を更に断続的に表示できるため、動画像のぼけを更に軽減することが可能である。
【００３８】
図１に戻って、液晶表示素子１１４０は、液晶パネルの前後に２枚の偏光板を備え、また、画素形成領域を形成する複数の画素には、赤色、緑色、青色のカラーフィルターが画素毎に規則的に配置された構造である。したがって、液晶表示素子１１４０の画素形成領域内に入射した照明光が、画素毎に変調されると最終的にはフルカラーの画像が液晶表示素子１１４０に表示することができる。
【００３９】
次に、表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成について述べる。図４は、本発明の実施の形態１に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子１１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０と、から主に構成されている。
【００４０】
まず、液晶表示素子１１４０の内部構造について説明する。液晶表示素子１１４０は、第１電極基板，第２電極基板及びこれら基板間に保持された液晶層を備える液晶パネルと、液晶パネルの前後に配置された偏光板と、により構成されている。液晶パネルにおいて、第１電極基板は、透明なガラス基板で構成されており、液晶層と接する側の表面には、走査線、信号線、画素電極、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）、補助容量、及び補助容量線が形成されている。また、第２電極基板は、第１電極基板と同じく透明なガラス基板で構成されており、液晶層と接する側の表面には、画素電極と相対する対向電極及びカラーフィルター層が全面に形成されている。
【００４１】
第１電極基板に形成された表示画素の等価回路図を図５に示す。走査線１１４１及びこれと交差するように配列された信号線１１４２の交差部には、スイッチ素子としてＴＦＴ１１４３が接続されている。そのＴＦＴ１１４３のゲート電極は走査線１１４１に接続され、ソース電極は信号線１１４２に接続され、さらにドレイン電極は画素電極１１４４に接続されている。画素電極１１４４には、充電電荷を保持するための補助容量１１４５が電気的に並列に接続され、補助容量１１４５には、画素電極１１４４と補助容量線１１４６との間に容量を形成している。そして、補助容量線１１４６には図示しない外部の制御回路から一定の電位が与えられている。ここで、図５に示す等価回路図の動作について簡単に説明する。信号線１１４２に画像データがサンプリングされ、これと同期して走査線１１４１に行選択パルスが出力されると、ＴＦＴ１１４３のソース・ドレイン間が導通状態となり、信号線１１４２にサンプリングされた画像データがＴＦＴ１１４３を介して画素電極１１４４に書き込まれる。この画像データは前述の対向電極との間に信号電圧として充電され、これに液晶層が応答することにより、各画素で照明光を変調して画像を表示することができる。
【００４２】
図４に戻って、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００４３】
まず、走査電極駆動回路１２２０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、前述の走査線に行選択パルスを出力する。ここで、行選択パルスが出力されるタイミングにおいて、一列目の走査線に出力するタイミングは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣとが一致するタイミングにより決定され、また、一列目以降の走査線に出力するタイミングは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせて走査線に出力するタイミングが決定される。
【００４４】
そして、画素電極駆動回路１２３０には、画像データと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、が入力される。画像データは、画素電極駆動回路１２３０内部で、１走査線分のデータとしてラインメモリに入力され、前述の信号線にサンプリングされる。そして、画像データは、行選択パルスの出力によって信号線から出力される。ここで、１走査線分の画像データがサンプリングされるタイミングにおいて、一列目の走査線分のデータは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣが一致するタイミングによりサンプリングするタイミングが決定され、また、一列目以降の走査線分のデータは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせてサンプリングするタイミングが決定される。
【００４５】
よって、画素形成領域において、液晶は走査線に平行な画素列毎に応答する。このとき、どの画素に対しどのような周期で液晶を応答させているかを決めているのは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣである。つまり、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣによって決まる。
【００４６】
そして、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０にも入力される。そして、モーター１２７０は、モーター制御回路１２６０を介して、モーター駆動電源１２５０から電力の供給を受けながら回転プリズムを回転させる。このとき、モーター制御回路１２６０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び水平同期信号ＨＳＹＮＣによりモーターの回転のタイミングを制御している。尚、モーターの回転軸と回転プリズムの回転軸は同軸にあり、モーターには、モーターの回転角を検出するためのエンコーダー１２８０が配置してあり、その情報はモーター制御回路１２６０にフィードバックされている。
【００４７】
次に、モーターの駆動について詳しく述べる。図２（ａ）から（ｄ）において、照明光の光軸がシフトされながら回転プリズムを通過する様子を説明したが、これに対応して、図６に、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として回転角０度から９０度までの範囲において、回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す。
【００４８】
図６に示されるように、回転角０度（９０度）付近に比べ、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転角あたりの変化量が大きい。したがって、回転プリズムを等速で回転させると液晶表示素子の上端部付近と下端部付近での照明光の走査速度が速くなってしまうため、液晶表示素子に照度むらが発生してしまう。したがって、本実施の形態では、図７のように、回転角０度（９０度）付近では、回転プリズムの回転速度を早くし、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転速度を遅くしている。これにより、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動することができる。よって、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させることができる。
【００４９】
ただし、照明光が液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動しても、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜などがコーティングされていないときは、一般的に回転プリズム表面は、入射角０度よりも４５度のほうが光の反射が大きくなるため、その分だけ液晶表示素子の上端部付近と下端部付近での照度が下がるといった悪影響が残る。したがって、照明光が液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動することを考慮して、本実施の形態の回転プリズム表面は、図８のように回転プリズム表面への光の入射角０度から４５度において全体的に平坦化して回転プリズム表面の反射率を抑えられるように、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜がコーティングされている。よって結果として、回転プリズムの回転速度の変化と回転プリズム表面における光の反射率特性の組み合わせとの加法的な効果により、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させている。
【００５０】
以下に、回転プリズムの回転速度の制御について説明する。図９は、モーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である。前述に説明したように、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０に入力される。モーター制御回路１２６０内部において、水平同期信号ＨＳＹＮＣは、カウンタ回路１２６１に入力され、あらかじめ設定してあったデータベースを基に、水平同期信号ＨＳＹＮＣの一部のパルスを間引いて疎密なパルスとして出力される。そして、疎密なパルスは、駆動電力制御回路１２６２に入力され、駆動電力制御回路１２６２は、疎密なパルスに連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。このとき、モーターがパルス駆動のモーターであれば、駆動電力制御回路１２６２によりパルス信号による電力がモーターに供給され、モーターがアナログ電圧駆動のモーターであれば、疎密なパルスに連動してアナログ信号が作られ、アナログ信号による電力がモーターに供給される。これによって、モーターは、図７に示すような回転速度により、回転プリズムを回転することができる。よって、照明光の走査速度を一定にできる。
【００５１】
そして、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０内部の角度位置補正回路１２６３に入力される。また、角度位置補正回路１２６３には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣも入力される。
【００５２】
そして、角度位置補正回路１２６３は、回転プリズムの回転角度において、あらかじめ設定された９０度刻みの位置を検出する機能を有し、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差をとって、差がある場合には、差がなくなるように補正する信号を生成して、駆動電力制御回路１２６２に補正信号を入力する。そして、駆動電力制御回路１２６２は、補正信号に連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。
【００５３】
以上のように、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差が無くなれば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期に合わせて、回転プリズムの回転位置も同じ位置に決まる。したがって、必然的に液晶表示素子の決まった場所に照明光を照射することができる。また、液晶表示素子は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して駆動しているため、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期に同期して照明光を走査させることになる。
【００５４】
以上の構成を具体的に説明するために、図１０に、ある画素における行選択パルスの入力と当画素における透過率の変化と照明光が照射するとタイミングを示すタイミングチャートを示す。尚、図１０において、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動している。また、角度位置補正回路に設定された９０度刻みの基準位置は、図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度とする。つまり、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが入力されるとき、回転プリズムの回転状態は図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度の位置にあり、その後、９０度回転する毎に、垂直同期信号ＶＳＹＮＣが入力され、回転プリズムは同様の回転角度の状態にあることを意味する。そして、照明光が走査される方向は、液晶表示素子内部の信号線と平行で、行選択パルスが液晶表示素子内部の走査線を選択して信号を順に発生して行く方向と一致している。よって、回転プリズムの回転状態は図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度の位置にある場合、行選択パルスは図３（ｃ）に対応する液晶表示素子の上端で信号を発生し、その後、行選択パルスと照明光は走査を繰り返す。また、図１０においては、例として、最初の行選択パルスの入力により透過率０％から透過率１００％になるように液晶を応答させ、次の行選択パルスの入力により透過率１００％から透過率０％になるように液晶を応答させている。
【００５５】
よって、図１０に示した画素の透過率の曲線からも分かるように、液晶の応答が十分な状態で照明光を照射されている。したがって、本実施の形態においては、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらが少なくなっている。
【００５６】
尚、本実施の形態では、角度位置補正回路に設定された９０度刻みの基準位置は、図２（ｃ）に対応する回転状態で５０度としたが、本実施の形態のように回転プリズムが正四角柱ということであれば、頂角の半分である４５度以上９０度未満に設定することにより、照明光が当画素に照明し始められるまでの時間を、照明光が当画素に照明し終わってから次に行選択パルスが当画素に送られるまでの時間以上にすることもできる。ただし、照明領域の大きさを考慮して、行選択パルスが入力されている画素に照明光が照射されないように設定する必要がある。
【００５７】
また、本実施の形態では、照明光は、液晶表示素子の画素形成領域を等速で移動するように、回転プリズムの回転を制御しているが、回転プリズムに吸収される光の損失や光学系の光の損失なども含めて、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズムの回転速度を変化させてもよい。その場合は、カウンタ回路１２６１の設定したデータベースを変更すれば容易に実現できる。
【００５８】
最後に、本実施の形態の光学系は、図１１に示したプロジェクタの光学系１１０１のように、図１の表示装置の光学系１１００とほぼ同じ構成に投写手段として投写レンズ１１５０を配置して、液晶表示素子に表示された画像を、不図示のスクリーンに投写して表示する構成であってもよい。このときの投写方式は、スクリーンの前面から投写する方式とスクリーンの背面から投写する方式のいずれであってもよい。また、投写手段は、投写レンズ１１５０のようにレンズではなく曲面ミラーを用いたものであってもよい。
【００５９】
以上のように、この表示装置およびプロジェクタは、照明光を放射する光源と、照明光を変調することが可能な複数の画素を有する液晶表示素子１１４０と、光源が放射する照明光を一部の画素に対して照射する照射光学系と、照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズム１１３０を備え、回転プリズム１１３０は、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させている。また、回転プリズム１１３０は、液晶表示素子１１４０の画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号である垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣを利用して、回転を制御している。これにより、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供している。
【００６０】
（実施の形態２）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００６１】
また、実施の形態２は、回転プリズムが等速で回転するように回転が制御されている点と、それに対応して照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定している点が先に説明した実施の形態１と大きく異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成の変更点についてのみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態２では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００６２】
図１２は、本発明の実施の形態２に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子１１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０から主に構成されている。
【００６３】
図１２において、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００６４】
そして、走査電極駆動回路１２２０と画素電極駆動回路１２３０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、それに応じて液晶が応答する。
【００６５】
そして、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０にも入力される。そして、モーター１２７０は、モーター制御回路１２６０を介して、モーター駆動電源１２５０から電力の供給を受けながら回転プリズムを回転させる。このとき、モーター制御回路１２６０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び水平同期信号ＨＳＹＮＣによりモーターの回転のタイミングを制御している。尚、モーターの回転軸と回転プリズムの回転軸は同軸にあり、モーターには、モーターの回転角を検出するためのエンコーダー１２８０が配置してあり、その情報はモーター制御回路１２６０にフィードバックされている。
【００６６】
次に、モーターの駆動について詳しく述べる。図２（ａ）から（ｄ）において、照明光の光軸がシフトされながら回転プリズムを通過する様子を説明したが、これに対応して、図６に、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として回転角０度から９０度までの範囲において、回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す。
【００６７】
図６に示されるように、回転角０度（９０度）付近に比べ、回転角４５度付近では、回転プリズムの回転角あたりの変化量が大きい。したがって、回転プリズムを等速で回転させると液晶表示素子の上端部と下端部での照明光の走査速度が速くなってしまうため、液晶表示素子に照度むらが発生してしまう。したがって、本実施の形態では、回転プリズムが等速で回転することによって照明光が液晶表示素子の画素形成領域を速度変化しながら移動することを考慮して、図１３のように、光の入射角０度付近では回転プリズム表面の反射率が高く、光の入射角４５度付近では回転プリズム表面の反射率が低くなるように、回転プリズム表面に反射率制御用の光学多層膜をコーティングしてある。よって、最終的に、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させている。
【００６８】
以下に、回転プリズムの等速回転の制御について説明する。図１４は、モーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である。前述に説明したように、液晶制御回路１２１０から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは、モーター制御回路１２６０に入力される。モーター制御回路１２６０内部において、水平同期信号ＨＳＹＮＣは、カウンタ回路２２６１に入力され、あらかじめ設定してあったデータベースを基に、水平同期信号ＨＳＹＮＣの一部のパルスを間引いて等間隔なパルスとして出力される。そして、等間隔なパルスは、駆動電力制御回路１２６２に入力され、駆動電力制御回路１２６２は、等間隔なパルスに連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。このとき、モーターがパルス駆動のモーターであれば、駆動電力制御回路１２６２によりパルス信号による電力がモーターに供給され、モーターがアナログ電圧駆動のモーターであれば、等間隔なパルスに連動してアナログ信号が作られ、アナログ信号による電力がモーターに供給される。これによって、モーターは、回転プリズムを等速回転で回転することができる。尚、等間隔なパルスは、液晶表示素子１１４０の画像形成領域に画像情報が４回書き込まれる時間の間に、正四角柱の回転プリズムが一回転するように作られている。
【００６９】
そして、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０内部の角度位置補正回路１２６３に入力される。また、角度位置補正回路１２６３には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣも入力される。
【００７０】
そして、角度位置補正回路１２６３は、回転プリズムの回転角度において、あらかじめ設定された９０度刻みの位置を検出する機能を有し、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差をとって、差がある場合には、差がなくなるように補正する信号を生成して、駆動電力制御回路１２６２に補正信号を入力する。そして、駆動電力制御回路１２６２は、補正信号に連動してモーター駆動電源１２５０からの電力をモーターに供給する。
【００７１】
よって、９０度刻みの位置を検出したタイミングと垂直同期信号ＶＳＹＮＣとのタイミングの差が無くなれば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期に合わせて、回転プリズムの回転位置も同じ位置に決まる。したがって、必然的に液晶表示素子の決まった場所に照明光を照射することができる。また、液晶表示素子は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣに同期して駆動しているので、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明でき、画像の表示むらが少なくすることができる。
【００７２】
以上のように、この表示装置およびプロジェクタは、照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する回転プリズム１１３０を備え、回転プリズム１１３０は、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されている。また、回転プリズム１１３０は、液晶表示素子１１４０の画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号である垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣを利用して、回転を制御している。これにより、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供している。
【００７３】
尚、本実施の形態では、回転プリズムが等速回転した場合に対応して回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率が設定されているが、回転プリズムが等速で無い場合や、回転プリズムに吸収される光の損失や、光学系の光の損失なども含めて、回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定してもよい。
【００７４】
（実施の形態３）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００７５】
また、実施の形態３は、表示素子が照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有する点と、信号モーター制御回路に入力される信号が液晶制御回路から出力された水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣの代わりに当出力手段から出力された信号を利用する点が先に説明した実施の形態１や２と異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成の変更点についてのみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態３では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００７６】
図１５は、本発明の実施の形態３に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。表示素子周り及び回転プリズム周りの回路は、液晶制御回路１２１０と、走査電極駆動回路１２２０と、画素電極駆動回路１２３０と、液晶表示素子３１４０と、モーター駆動電源１２５０と、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０と、行選択パルス検出回路３２９０（出力手段）から構成されている。
【００７７】
図１５において、液晶制御回路１２１０は、外部から信号を取り込み、画像データ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。
【００７８】
まず、走査電極駆動回路１２２０には、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣが入力され、液晶表示素子内部の走査線に行選択パルスを出力する。ここで、行選択パルスが出力されるタイミングにおいて、一列目の走査線に出力するタイミングは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣとが一致するタイミングにより決定され、また、一列目以降の走査線に出力するタイミングは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせて走査線に出力するタイミングが決定される。
【００７９】
そして、画素電極駆動回路１２３０には、画像データと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、が入力される。画像データは、画素電極駆動回路１２３０内部で、１走査線分のデータとしてラインメモリに入力され、液晶表示素子内部の信号線にサンプリングされる。そして、画像データは、行選択パルスの出力によって信号線から出力される。ここで、１走査線分の画像データがサンプリングされるタイミングにおいて、一列目の走査線分のデータは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと水平同期信号ＨＳＹＮＣが一致するタイミングによりサンプリングするタイミングが決定され、また、一列目以降の走査線分のデータは、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期に合わせてサンプリングするタイミングが決定される。
【００８０】
よって、画素形成領域において、液晶は走査線に平行な画素列毎に応答する。このとき、どの画素に対しどのような周期で液晶を応答させているかを決めているのは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣである。つまり、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣによって決まる。
【００８１】
また、液晶表示素子３１４０は、各走査線に接続された行選択パルス検出回路３２９０を備えている。そして、行選択パルス検出回路３２９０は、一列目の走査線に行選択パルスが入力されると、同じタイミングで検出パルス出力線３２９１と検出パルス出力線３２９２にパルス信号を出力し、一列目以降の走査線に行選択パルスが入力されると、同じタイミングで検出パルス出力線３２９２にパルス信号を出力する。よって、検出パルス出力線３２９１から出力されるパルス信号は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣと同じタイミングになり、検出パルス出力線３２９２から出力されるパルス信号は、水平同期信号ＨＳＹＮＣと同じタイミングになる。
【００８２】
よって、モーター制御回路１２６０に、検出パルス出力線３２９１，３２９２からの信号が入力されると、最終的には、実施の形態１や２に示した表示装置のように回転プリズムの回転を制御できる。
【００８３】
したがって、実施の形態３の表示装置は、実施の形態１や２の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができる。
【００８４】
また、液晶表示素子３１４０は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段として行選択パルス検出回路３２９０を有し、行選択パルス検出回路からの信号を利用している。つまり、照明光を変調するための情報を直接的に利用しているので、画素が照明光を変調する状態を確実に把握しながら、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できる。
【００８５】
（実施の形態４）
以下に説明する本実施の形態において、前に説明した実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、共通する動作や作用の説明については省略する。また、同一名称を付している場合には、符号が相違しても機能はほとんど同一であるため基本的な説明は省略する。
【００８６】
また、実施の形態４は、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができる点が先に説明した実施の形態１や２や３と異なる。よって、光学系については変更がないため、回路構成について付加される部分のみ詳しく述べる。したがって、本実施の形態４では表示装置として記載して説明するが、プロジェクタとして考えても構わない。
【００８７】
よって、表示装置の光源周り及び回転プリズム周りの回路構成について述べる。図１６は、本発明の実施の形態４に関する光源周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。光源周りの回路は、光源ランプ１１１０と、光源制御回路４３１０と、光源駆動電源４３５０と、から主に構成され、回転プリズム周りの回路は、モーター制御回路１２６０と、モーター１２７０と、エンコーダー１２８０（回転状態検出手段）と、から主に構成されている。
【００８８】
まず、不図示の電源スイッチが入れられると、光源ランプ１１１０は、光源制御回路４３１０を介して、光源駆動電源４３５０から電力の供給を受けながら照明光を放射する。
【００８９】
また、回転プリズムが回転すると、エンコーダー１２８０によりモーターの回転角を検出される。モーターの回転角の情報は、モーター制御回路１２６０と光源制御回路４３１０の内部にある電力遮断回路４３１１に入力される。つまり、エンコーダー１２８０によって、回転プリズムの回転の状態を検出できる。
【００９０】
そして、電力遮断回路４３１１に入力されるモーターの回転角の情報が変化しなった場合、つまり、回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、電力遮断回路４３１１は、光源に供給される電力を遮断し、自動的に前記光源を消す。
【００９１】
以上のように、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段としてエンコーダー１２８０が備え付けられ、エンコーダー１２８０からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができる。
【００９２】
したがって、前述の表示装置と同様に光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができると同時に、回転プリズムが回転されない場合に、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。
【００９３】
尚、本発明は、各実施の形態で使われた表示装置およびプロジェクタの光学系に限定されるものではなく、照明光を照明光走査手段によって走査することが可能な光学系であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、回転プリズムは、正四角柱以外に、その他の正多角柱の形状であってもよい。
【００９４】
また、本発明は、各実施の形態で使われた表示装置およびプロジェクタの回路構成に限定されるものではなく、照明光を変調するための情報が画素に送られる周期を利用して回転プリズムの回転を制御するような回路構成であれば、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣの片方だけを利用する構成にするなどしてもよい。さらに、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ以外の同期信号があれば、それを利用した回路構成であってもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の表示装置およびプロジェクタでは、瞬間的な時間においては、表示素子の一部の画素にしか照明光の照射が行われないが、ある時間の範囲内においては、照明光走査手段によって照明光が走査されるため、表示素子の全体の画素へ均一な照度分布をもつ照明光の照射を行うことができる。そのため、人間の目には表示素子全体に表示された画像などを認識できるようになる。このとき、ある画素に注目すると照明光が当たったり当たらなかったりするため、間欠表示と同じ現象が起きることになる。したがって、表示素子が一定時間の間に表示に必要な明るさ分だけの光を画素毎に表示するホールド型の表示素子や一定時間の間に照射される照明光を時間毎に変調して画素毎に表示する時間積分型の表示素子であっても、本発明の構成により瞬間的な画像を非常に断続的に表示できるため、単純に連続的な画像を表示するような示素子でおきる動画像のぼけが軽減し、動画像の表示性能が高くなる。
【００９６】
また、照明光走査手段によって照明光を走査することで瞬間的な画像を断続的に表示するため、光源は、瞬時に点灯や消灯することや、照明が均一になるよう平面的に複数配置することが必要なくなり、光源に対する制約が少なくなる。
【００９７】
また、照明光走査手段である回転プリズムは、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転速度を変化させたり、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させるように回転プリズム表面の光の透過率もしくは反射率を設定したりしているため、表示素子の画像形成領域を均一に照明することができる。
【００９８】
また、回転プリズムは、画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号や、表示素子の有する出力信号から出力される照明光を変調するための情報を含んだ信号を利用して、回転を制御しているため、画素が照明光を変調する状態に合わせて画像形成領域を均一に照明できるので、画像形成領域全体において条件が同じになり、画像の表示むらを少なくすることができる。
【００９９】
また、回転プリズムは、回転の状態を検出するための回転状態検出手段が備え付けられ、回転状態検出手段からの情報によって回転プリズムが停止している状態と判断された場合には、自動的に前記光源を消すことができるので、電気光学素子の劣化を回避することができる。
【０１００】
よって、光源に対する制約が少なく、動画像の表示性能が高く、照度むらや画像の表示むらのない表示装置およびプロジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に関する表示装置の光学系を説明する図である。
【図２】 回転プリズムの作用を詳しく説明する図である。
【図３】 回転プリズムの回転によって画素形成領域内で照明光が走査する様子を説明する図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図５】
本発明の実施の形態１における第１電極基板に形成された表示画素の等価回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態１における回転プリズムに入射する照明光の光軸から回転プリズムを射出した照明光の光軸までの光軸の位置の変化を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１における回転プリズムの回転速度を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態１における回転プリズム表面の反射率の特性を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態１におけるモーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である
【図１０】 本発明の実施の形態１におけるある画素における行選択パルスの入力と当画素における透過率の変化と照明光が照射するとタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態１に関するプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図１２】 本発明の実施の形態２に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図１３】 本発明の実施の形態２における回転プリズム表面の反射率の特性を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態２におけるモーター制御回路周りの回路構成を説明するための図である
【図１５】 本発明の実施の形態３に関する表示素子周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【図１６】 本発明の実施の形態４に関する光源周り及び回転プリズム周りの回路構成を説明する図である。
【符号の説明】
１１００ 表示装置の光学系
１１０１ プロジェクタの光学系
１１１０ 光源ランプ
１１１１ ランプ
１１１２ 凹面鏡
１１２１，１１２２ フライアイレンズ
１１２３ 重畳レンズ
１１２４ 平行化レンズ
１１３０ 回転プリズム
１１４０，３１４０ 液晶表示素子
１１４１ 走査線
１１４２ 信号線
１１４３ ＴＦＴ
１１４４ 画素電極
１１４５ 補助容量
１１４６ 補助容量線
１１５０ 投写レンズ
１２１０ 液晶制御回路
１２２０ 走査電極駆動回路
１２３０ 画素電極駆動回路
１２５０ モーター駆動電源
１２６０ モーター制御回路
１２６１，２２６１ カウンタ回路
１２６２ 駆動電力制御回路
１２６３ 角度位置補正回路
１２７０ モーター
１２８０ エンコーダー
３２９０ 行選択パルス検出回路
３２９１，３２９２ 検出パルス出力線
４３１０ 光源制御回路
４３１１ 電力遮断回路
４３５０ 光源駆動電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device that displays an image by irradiating a display element with illumination light emitted from a light source.
[0002]
[Prior art]
In conventional display devices, a technique for improving the quality of moving images by irradiating illumination light while scanning the display device is known.
[0003]
In some display elements, a configuration is known in which a plurality of light sources are arranged on the back surface of the display element, and light is irradiated on the display element by turning on and off with a time difference based on the response of the display element. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
Further, in other display devices, by rotating a light collecting cylinder in which a slit that defines the direction of radiation of the light source is rotated, the light irradiated to the display element is scanned, and in synchronization with the scanning of the light, A configuration for controlling the state of a pixel of a display element is known (for example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-275604 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-6766
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to the configuration as disclosed in Patent Document 1, since the lighting and extinguishing are performed with a time difference based on the response of the display element, the moving image quality can be improved only by controlling the illumination light without changing the circuit for driving the display element. Can improve. However, since the illumination light is scanned by repeatedly turning on and off the plurality of light sources on the back of the display element with a time difference, the light sources can be turned on and off instantaneously, or can be arranged in a plane so that the illumination is uniform Such restrictions are necessary. Therefore, for example, since a light source for a projector requires high luminance, a discharge lamp or the like is generally used. However, in a display device that requires such a light source, the lamp is turned on and off instantaneously. In addition, there is a problem that it is difficult to arrange a plurality of planes so that illumination is uniform.
[0007]
According to the configuration as disclosed in Patent Document 2, it is not particularly necessary that the light source is turned on and off instantaneously or that a plurality of the light sources are arranged in a plane so that the illumination is uniform. Since the light is scanned on the plane using the speed change generated by the rotational motion, the light can be scanned at a constant speed even when the rotation mechanism is rotated at a constant speed. There are things that cannot be done. That is, when the scanning of light cannot be performed at a constant speed, the illumination light is not evenly applied to the display element, so that there is a problem that the image quality deteriorates due to uneven illumination and uneven image display.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a display device and a projector that have few restrictions on a light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A display device according to the present invention irradiates a part of the pixels with a light source that emits illumination light, a display element having a plurality of pixels that can modulate the illumination light, and illumination light emitted by the light source. Illuminating optical system, and illuminating light scanning means for scanning the illuminating light irradiated by the illuminating optical system, and the illuminating light scanning means is rotated to change the refraction angle of the illuminating light for illumination. A rotating prism that scans light is provided, and the rotating prism has a rotation speed changed so as to reduce an illuminance difference in an area illuminated by scanning with illumination light.
[0010]
According to such a configuration, in a momentary time, illumination light is irradiated only to a part of the pixels of the display element, but within a certain time range, the illumination light is scanned by the illumination light scanning unit. Since scanning is performed, illumination light having a uniform illuminance distribution can be applied to the entire pixels of the display element. Therefore, the human eye can recognize an image displayed on the entire display element. At this time, if attention is paid to a certain pixel, the illumination light may or may not hit, so the same phenomenon as in intermittent display occurs. Therefore, the display element is a hold-type display element that displays light corresponding to the brightness required for display for a certain time for each pixel, or the illumination light irradiated for a certain time is modulated for each pixel. Even if it is a time integration type display element that displays every time, instantaneous images can be displayed very intermittently by the configuration of the present invention, so that a moving image generated by a display element that simply displays a continuous image The blur of the image is reduced and the display performance of the moving image is improved. In addition, since the instantaneous light is intermittently displayed by scanning the illumination light by the illumination light scanning means, the light source is turned on and off instantaneously, or a plurality of light sources are arranged in a plane so that the illumination is uniform. And there are fewer constraints on the light source. In addition, since the rotation prism changes the rotation speed so as to reduce the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light while scanning, the image forming area formed by the display element can be illuminated uniformly. For example, the loss of light on the surface of the rotating prism changes depending on the incident angle of the light, so that even if there is a bad influence that an illuminance difference occurs in the image forming area, the rotational speed of the rotating prism is changed to change the image. The formation area can be illuminated uniformly. In addition, in a configuration in which light is scanned using a rotation mechanism, light is scanned on a plane using a change in speed generated by a rotational motion, so that even if the rotation mechanism is rotated at a constant speed, light is scanned. Cannot be performed at a constant speed. In that case, since the illumination light is not evenly applied to the image forming area, the image quality may be deteriorated due to uneven illuminance. However, if the rotation speed of the rotating prism, which is a rotating mechanism, is changed as in the present invention so that the light scanning is performed at a constant speed and the illumination light is evenly applied to the image forming area, image formation It becomes possible to uniformly illuminate the area. Therefore, it is possible to provide a display device with less restrictions on the light source, high moving image display performance, and no uneven illuminance.
[0011]
A display device according to the present invention irradiates a part of the pixels with a light source that emits illumination light, a display element having a plurality of pixels that can modulate the illumination light, and illumination light emitted by the light source. Illuminating optical system, and illuminating light scanning means for scanning the illuminating light irradiated by the illuminating optical system, and the illuminating light scanning means is rotated to change the refraction angle of the illuminating light for illumination. A rotating prism that scans the light, and the rotating prism has light transmittance or reflectance set on the surface of the rotating prism so as to reduce an illuminance difference in a region illuminated while the illumination light is scanned. Features.
[0012]
According to such a configuration, in a momentary time, illumination light is irradiated only to a part of the pixels of the display element, but within a certain time range, the illumination light is scanned by the illumination light scanning unit. Since scanning is performed, illumination light having a uniform illuminance distribution can be applied to the entire pixels of the display element. Therefore, the human eye can recognize an image displayed on the entire display element. At this time, if attention is paid to a certain pixel, the illumination light may or may not hit, so the same phenomenon as in intermittent display occurs. Therefore, the display element is a hold-type display element that displays light corresponding to the brightness required for display for a certain time for each pixel, or the illumination light irradiated for a certain time is modulated for each pixel. Even if it is a time-integration type display element that is displayed every time, instantaneous images can be displayed very intermittently by the configuration of the present invention, so that a moving image generated by a display element that simply displays a continuous image The blur of the image is reduced and the display performance of the moving image is improved. In addition, since the instantaneous light is intermittently displayed by scanning the illumination light by the illumination light scanning means, the light source is turned on and off instantaneously, or a plurality of light sources are arranged in a plane so that the illumination is uniform. And there are fewer constraints on the light source. In addition, the rotating prism has a light transmittance or reflectance set on the surface of the rotating prism so as to reduce the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light, so that the image forming area of the display element can be made uniform. Can be illuminated. For example, even if the loss of light on the surface of the rotating prism varies depending on the incident angle of the light, there is a possibility that an illuminance difference in the image forming area may occur. By optimally setting the light transmittance or reflectance on the surface of the rotating prism for each incident angle of light, it is possible to uniformly illuminate the image forming area while eliminating the illuminance difference in the image forming area. Therefore, if the image forming area can be illuminated uniformly, a uniform image can be finally obtained on the screen. Furthermore, it is possible to combine with the above configuration that reduces the illuminance difference in the image forming area by changing the rotation speed of the rotating prism. In this case, the surface of the rotating prism is reduced so as to reduce the illuminance difference in the image forming area. If the light transmittance or reflectance is set, the rate of speed change of the rotating prism can be reduced, so that the burden of speed control of the rotating prism can be reduced.
[0013]
The rotation prism may control rotation by using a periodic synchronization signal for determining the timing at which the pixel modulates illumination light.
[0014]
According to such a configuration, since the periodic synchronization signal for determining the timing at which the pixel modulates the illumination light is used, it is possible to grasp the state in which the pixel modulates the illumination light. Therefore, it is possible to uniformly illuminate the image forming area in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light. In other words, if the illumination light is irradiated between the start of the state in which the pixel modulates the illumination light and the state in which the pixel is modulated, the image will deteriorate if the illumination light cannot be modulated in a sufficient state, With this configuration, the image forming area can be uniformly illuminated in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light, so that the conditions are the same in the entire image forming area, and display unevenness of the image can be reduced. Therefore, it is possible to provide a display device with few restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness.
[0015]
The display element may include output means for outputting information for modulating illumination light, and the rotating prism may control rotation by using a signal from the output means. .
[0016]
According to such a configuration, since the information for modulating the illumination light is directly used, it is possible to reliably grasp the state in which the pixel modulates the illumination light. Therefore, it is possible to uniformly illuminate the image forming area in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light. In other words, if the illumination light is irradiated between the start of the state in which the pixel modulates the illumination light and the state in which the pixel is modulated, the image will deteriorate if the illumination light cannot be modulated in a sufficient state, With this configuration, the image forming area can be uniformly illuminated in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light, so that the conditions are the same in the entire image forming area, and display unevenness of the image can be reduced. Therefore, it is possible to provide a display device with few restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness.
[0017]
A display device according to the present invention irradiates a part of the pixels with a light source that emits illumination light, a display element having a plurality of pixels that can modulate the illumination light, and illumination light emitted by the light source. Illuminating optical system, and illuminating light scanning means for scanning the illuminating light irradiated by the illuminating optical system, and the illuminating light scanning means is rotated to change the refraction angle of the illuminating light for illumination. A rotation prism that scans light; and the illumination light scanning unit includes a rotation state detection unit that detects a rotation state, and the rotation prism is stopped by information from the rotation state detection unit If it is determined, the light source can be automatically turned off.
[0018]
According to such a configuration, it is possible to provide a display device with less restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness, as in the above-described display device. Further, the rotating prism is provided with a rotating state detecting means for detecting the rotating state, and when it is determined that the rotating prism is stopped by information from the rotating state detecting means, the rotating prism is automatically Since the light source can be turned off, deterioration of the electro-optic element can be avoided. In other words, if the light source is attached when rotation stops, a larger amount of light continues to be radiated to a part of the image forming area of the electro-optic element than when the rotating prism rotates and scans the light. Therefore, there is a problem that only a part of the electro-optical element irradiated with light deteriorates. However, according to this configuration, the rotation prism is determined to be stopped by the rotation state detection unit. In such a case, since the light source can be automatically turned off, such a problem can be avoided.
[0019]
A projector according to the present invention is characterized in that any of the display devices described above includes a projection unit that projects an image of a display element.
[0020]
According to such a configuration, it is possible to provide a projector with less restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness, similar to the display device described above.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
[0022]
(Embodiment 1)
First, the optical system of the display device according to Embodiment 1 of the present invention will be described in detail.
[0023]
FIG. 1 is a diagram for explaining an optical system of a display device according to Embodiment 1 of the present invention. An optical system 1100 of the display device includes a light source lamp 1110 (light source), fly-eye lenses 1121 and 1122, a superimposing lens, a parallelizing lens 1124 (irradiation optical system), a rotating prism 1130 (illumination light scanning unit), and a liquid crystal. A display element 1140 (display element) is included.
[0024]
Each part will be described. First, the light source lamp 1110 includes a lamp 1111 and a concave mirror 1112. For example, the lamp 1111 is a discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp, and the concave mirror 1112 is a parabolic mirror. The lamp 1111 and the concave mirror 112 are not limited to this configuration and can be changed. Furthermore, there is no restriction that lamps serving as light sources are turned on and off instantaneously, and a plurality of lamps are arranged in a plane so that illumination is uniform.
[0025]
In the light source lamp 1110, the lamp 1111 emits illumination light, and the concave mirror 1112 reflects the illumination light toward the fly-eye lenses 1121 and 1122. At this time, if the light source is an LED or the like and does not diffuse in all directions, a condensing lens is used instead of the concave mirror 1112 to radiate illumination light toward the fly-eye lenses 1121 and 1122 and a plurality of light sources. The structure arrange | positioned at array form may be sufficient.
[0026]
Next, the fly-eye lenses 1121 and 1122 and the superimposing lens 1123 will be described. The fly-eye lenses 1121 and 1122 are lens arrays in which minute lenses having rectangular outlines are arranged in a matrix. The outer shape of each microlens is formed by a pixel formation region (a plurality of pixels capable of modulating illumination light) of the liquid crystal display element 1140 as a display element when viewed from the optical axis direction where light enters. The outer shape of (region) is molded at a different ratio. Here, the outer shape of the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140 is a rectangular shape with an aspect ratio of 4: 3, and the outer shape of each microlens is formed into a rectangular shape with an aspect ratio of 4: 1. The fly-eye lens 1121 divides the illumination light emitted from the light source into a plurality of partial lights, and collects the partial light on each minute lens of the fly-eye lens 1122. Then, the fly-eye lens 1122 causes the partial light divided into a plurality to enter the superimposing lens 1123. The superimposing lens 1123 collects the partial light divided into a plurality of parts via the collimating lens 1124 and forms an image defined by the outer shape of the minute lens of the fly-eye lens 1121 on the liquid crystal display element 1140. Let
[0027]
As described above, the fly-eye lenses 1121 and 1122, the superimposing lens 1123, and the collimating lens 1124 can irradiate some pixels of the liquid crystal display element with illumination light emitted from the light source. That is, the aspect ratio of the outer shape of the fly-eye lens 1121 is 4: 1, while the pixel formation area of the liquid crystal display element 1140 is 4: 3, so that it is uniform in one third of the pixel formation area. Illumination light having an illuminance distribution can be irradiated.
[0028]
However, since the rotating prism 1130 is arranged as illumination light scanning means for scanning the illumination light, the optical axis of the illumination light passes through the rotation prism while being shifted. Therefore, the illumination position to the pixel formation region in the liquid crystal light valve 1140 changes. The rotating prism 1130 is constituted by a regular polygonal prism made of a glass material, and has a function of scanning the illumination light by changing the refraction angle of the illumination light by rotating. The rotating prism 1130 is connected to an electromagnetic motor (not shown), and rotates while the rotation speed is controlled.
[0029]
Here, FIG. 2 shows a diagram for explaining the operation of the rotating prism in detail. In the figure, a case where the rotating prism rotates clockwise about an axis perpendicular to the paper surface will be described.
[0030]
In FIG. 2, the rotational position of the rotating prism 1130 shown in FIG. 2A is a position where the illumination light incident on the rotating prism 1130 from the left side in the drawing is emitted straight without refracting the illumination light incident on the rotating prism 1130. It shows a certain state. Here, in order to simplify the explanation, the illumination light is described as a light beam parallel to the optical axis. Further, in the following description, illumination light is described as light rays in the same manner.
[0031]
The rotation position of the rotating prism 1130 shown in (b) shows the state of rotation between 0 ° and 45 ° in the clockwise direction from the rotation position shown in (a). In this case, the illumination light incident on the rotating prism 1130 from the left side in the figure is refracted to the upper side in the figure and is emitted from the right side in the figure.
[0032]
The rotation position of the rotating prism 1130 shown in (c) shows a state of rotation between 45 ° and 90 ° in the clockwise direction from the rotation position shown in (a). In this case, the illumination light incident on the rotating prism 1130 from the left side in the figure is refracted downward in the figure and emitted from the right side in the figure.
[0033]
The rotating position of the rotating prism 1130 shown in (d) shows a state where the rotating prism 1130 is rotated 90 ° in the clockwise direction from the rotating position shown in (a). In this case, as in the case of (a), the illumination light incident on the rotating prism 1130 from the left side in the drawing is shown in a position where it is emitted straight without being refracted.
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 2, since the illumination light passes through the rotating prism while the optical axis is shifted due to the relationship between the rotation and the refractive index of the rotating prism, the illumination light scans within the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140. Irradiated. 2A to 2B are repeatedly performed as the rotating prism continuously rotates.
[0035]
FIG. 3 is a diagram for explaining how the illumination light scans within the pixel formation region of the liquid crystal display element by the rotation of the rotating prism. 3A to 3D correspond to the rotation positions of the rotating prisms shown in FIGS. 2A to 2D. Note that FIG. 3E shows the integration for a certain time when the illumination light is continuously irradiated into the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140 by repeating the steps (a) to (d) in FIG. The lighting is shown.
[0036]
As shown in FIG. 3 (a), the illumination light that has passed through the rotating prism at the rotational position of FIG. 2 (a) is a part of the pixels of the liquid crystal display element 1140, that is, the pixel formation region at the center of the pixel formation region. Is irradiated to one third of the area. When the rotating prism rotates as shown in FIGS. 2A to 2B, illumination light is emitted from the center of the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140 as shown in FIGS. 3A to 3B. Transition to start irradiation. Further, when the rotating prism rotates as shown in FIGS. 2B to 2C, illumination is performed from the upper end of the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140 as shown in FIGS. 3B to 3C. Transition is made so that light irradiation starts. When the rotating prism rotates as shown in (c) to (d) of FIG. 2, as shown in (c) to (d) of FIG. 3, the center is formed from the upper end of the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140. The irradiation region of the illumination light transitions toward the side. The relationship between the timing at which each pixel of the liquid crystal display element 1140 modulates illumination light and the timing at which illumination light is scanned will be described in detail later.
[0037]
Accordingly, the scanning of the illumination light into the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140 is repeatedly performed at a high speed, and if integration for a certain period of time is performed, as shown in FIG. Irradiation with uniform illumination distribution can be performed. In addition, if attention is paid to each pixel in the pixel formation region, illumination light may or may not hit, so the same phenomenon as in intermittent display occurs. Therefore, even if the display element is a hold-type display element using liquid crystal, instantaneous images can be displayed intermittently, so that a hold-type display element that simply displays a continuous image is used. Reduces blurring of moving images and improves video quality. Note that the size of the illumination area that illuminates the pixel formation area is not limited to this configuration, but can be changed. However, as long as the entire pixel formation area is illuminated by scanning, the size is as narrow as possible. Since instantaneous images can be displayed more intermittently, blurring of moving images can be further reduced.
[0038]
Returning to FIG. 1, the liquid crystal display element 1140 includes two polarizing plates before and after the liquid crystal panel, and red, green, and blue color filters are provided for each of the plurality of pixels forming the pixel formation region. The structure is regularly arranged. Therefore, when the illumination light incident on the pixel formation region of the liquid crystal display element 1140 is modulated for each pixel, a full color image can be finally displayed on the liquid crystal display element 1140.
[0039]
Next, circuit configurations around the display element and the rotating prism will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration around the display element and the rotating prism according to the first embodiment of the present invention. Circuits around the display element and the rotating prism include a liquid crystal control circuit 1210, a scan electrode drive circuit 1220, a pixel electrode drive circuit 1230, a liquid crystal display element 1140, a motor drive power source 1250, a motor control circuit 1260, and a motor. 1270 and an encoder 1280 are mainly configured.
[0040]
First, the internal structure of the liquid crystal display element 1140 will be described. The liquid crystal display element 1140 includes a first electrode substrate, a second electrode substrate, a liquid crystal panel including a liquid crystal layer held between the substrates, and polarizing plates disposed before and after the liquid crystal panel. In the liquid crystal panel, the first electrode substrate is formed of a transparent glass substrate, and a scanning line, a signal line, a pixel electrode, a TFT (Thin Film Transistor), an auxiliary capacitor, A storage capacitor line is formed. The second electrode substrate is made of a transparent glass substrate like the first electrode substrate. On the surface in contact with the liquid crystal layer, a counter electrode and a color filter layer facing the pixel electrode are formed on the entire surface. ing.
[0041]
An equivalent circuit diagram of the display pixel formed on the first electrode substrate is shown in FIG. A TFT 1143 is connected as a switching element to the intersection of the scanning line 1141 and the signal line 1142 arranged to intersect with the scanning line 1141. The gate electrode of the TFT 1143 is connected to the scanning line 1141, the source electrode is connected to the signal line 1142, and the drain electrode is connected to the pixel electrode 1144. The pixel electrode 1144 is electrically connected in parallel with an auxiliary capacitor 1145 for holding charge. The auxiliary capacitor 1145 forms a capacitor between the pixel electrode 1144 and the auxiliary capacitor line 1146. The auxiliary capacitance line 1146 is given a constant potential from an external control circuit (not shown). Here, the operation of the equivalent circuit diagram shown in FIG. 5 will be briefly described. When image data is sampled on the signal line 1142 and a row selection pulse is output to the scanning line 1141 in synchronization therewith, the source and drain of the TFT 1143 are in a conductive state, and the image data sampled on the signal line 1142 is converted into the TFT 1143. Is written to the pixel electrode 1144 via the. This image data is charged as a signal voltage between the above-mentioned counter electrodes, and the liquid crystal layer responds to this, whereby the image can be displayed by modulating the illumination light in each pixel.
[0042]
Returning to FIG. 4, the liquid crystal control circuit 1210 takes in a signal from the outside and outputs image data, a horizontal synchronization signal HSYNC, and a vertical synchronization signal VSYNC.
[0043]
First, the vertical synchronizing signal VSYNC and the horizontal synchronizing signal HSYNC are input to the scanning electrode driving circuit 1220, and a row selection pulse is output to the above-described scanning line. Here, at the timing when the row selection pulse is output, the timing to output to the scanning line of the first column is determined by the timing at which the vertical synchronization signal VSYNC coincides with the horizontal synchronization signal HSYNC, and the scanning lines of the first column and thereafter The timing to output to the scanning line is determined in accordance with the period of the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0044]
The pixel electrode drive circuit 1230 receives image data, a horizontal synchronization signal HSYNC, and a vertical synchronization signal VSYNC. The image data is input to the line memory as data for one scanning line in the pixel electrode driving circuit 1230, and is sampled to the signal line. Then, the image data is output from the signal line by the output of the row selection pulse. Here, at the timing when the image data for one scanning line is sampled, the timing for sampling the data for the scanning line of the first column is determined by the timing at which the vertical synchronizing signal VSYNC coincides with the horizontal synchronizing signal HSYNC. The timing for sampling the data of the scanning lines for the first and subsequent columns is determined in accordance with the period of the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0045]
Therefore, in the pixel formation region, the liquid crystal responds for each pixel column parallel to the scanning line. At this time, it is the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC that determine in which cycle the liquid crystal responds to which pixel. That is, the period at which information for modulating the illumination light is sent to the pixels is determined by the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0046]
The vertical synchronization signal VSYNC and horizontal synchronization signal HSYNC output from the liquid crystal control circuit 1210 are also input to the motor control circuit 1260. The motor 1270 rotates the rotating prism while receiving power from the motor drive power source 1250 via the motor control circuit 1260. At this time, the motor control circuit 1260 controls the rotation timing of the motor by the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC. The rotation axis of the motor and the rotation axis of the rotation prism are coaxial, and an encoder 1280 for detecting the rotation angle of the motor is arranged in the motor, and the information is fed back to the motor control circuit 1260. .
[0047]
Next, the driving of the motor will be described in detail. 2A to 2D, the state in which the optical axis of the illumination light passes through the rotating prism while being shifted has been described. Correspondingly, FIG. 6 shows the optical axis of the illumination light on the rotating prism surface. Change in the position of the optical axis from the optical axis of the illumination light incident on the rotary prism to the optical axis of the illumination light emitted from the rotary prism in the range of the rotation angle from 0 degrees to 90 degrees with respect to the vertical incidence of Indicates.
[0048]
As shown in FIG. 6, the amount of change per rotation angle of the rotating prism is larger near the rotation angle of 45 degrees than when the rotation angle is around 0 degrees (90 degrees). Therefore, when the rotating prism is rotated at a constant speed, the scanning speed of the illumination light near the upper end portion and the lower end portion of the liquid crystal display element increases, resulting in uneven illuminance in the liquid crystal display element. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the rotation speed of the rotation prism is increased near the rotation angle of 0 degrees (90 degrees), and the rotation speed of the rotation prism is decreased near the rotation angle of 45 degrees. Yes. Thereby, the illumination light can move at a constant speed in the pixel formation region of the liquid crystal display element. Therefore, it is possible to reduce the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light while scanning.
[0049]
However, even when the illumination light moves at a constant speed in the pixel formation region of the liquid crystal display element, when the surface of the rotating prism is not coated with an optical multilayer film for reflectance control, the surface of the rotating prism is generally Since the reflection of light is larger at an incident angle of 45 degrees than at an incident angle of 0 degrees, there is an adverse effect that the illuminance in the vicinity of the upper end portion and the lower end portion of the liquid crystal display element decreases accordingly. Therefore, considering that the illumination light moves at a constant speed in the pixel formation region of the liquid crystal display element, the rotation prism surface of the present embodiment has a light incident angle of 0 degrees on the rotation prism surface as shown in FIG. The optical surface of the rotating prism is coated with an optical multilayer film for controlling the reflectance so that the entire surface is flattened at 45 degrees to suppress the reflectance of the rotating prism surface. Therefore, as a result, the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light while scanning is reduced by the additive effect of the change in the rotation speed of the rotation prism and the combination of the light reflectance characteristics on the surface of the rotation prism.
[0050]
Hereinafter, control of the rotation speed of the rotating prism will be described. FIG. 9 is a diagram for explaining a circuit configuration around the motor control circuit. As described above, the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC output from the liquid crystal control circuit 1210 are input to the motor control circuit 1260. In the motor control circuit 1260, the horizontal synchronization signal HSYNC is input to the counter circuit 1261, and is output as a sparse pulse by thinning out some pulses of the horizontal synchronization signal HSYNC based on a preset database. . The sparse pulse is input to the drive power control circuit 1262, and the drive power control circuit 1262 supplies power from the motor drive power source 1250 to the motor in conjunction with the sparse pulse. At this time, if the motor is a pulse-driven motor, the drive power control circuit 1262 supplies power to the pulse signal, and if the motor is an analog voltage-driven motor, the analog signal is synchronized with a sparse pulse. It is made and power by analog signal is supplied to the motor. Thus, the motor can rotate the rotating prism at a rotation speed as shown in FIG. Therefore, the scanning speed of illumination light can be made constant.
[0051]
When the rotating prism rotates, the rotation angle of the motor is detected by the encoder 1280. Information on the rotation angle of the motor is input to an angular position correction circuit 1263 in the motor control circuit 1260. Further, the vertical synchronization signal VSYNC is also input to the angular position correction circuit 1263.
[0052]
The angular position correction circuit 1263 has a function of detecting a preset 90-degree position at the rotation angle of the rotating prism, and the timing of detecting the 90-degree position and the timing of the vertical synchronization signal VSYNC. If there is a difference, a signal to be corrected so as to eliminate the difference is generated, and the correction signal is input to the drive power control circuit 1262. Then, the drive power control circuit 1262 supplies power from the motor drive power source 1250 to the motor in conjunction with the correction signal.
[0053]
As described above, if the timing difference between the timing at which the position in increments of 90 degrees is detected and the timing of the vertical synchronization signal VSYNC disappears, the rotational position of the rotating prism is determined to be the same position in accordance with the period of the vertical synchronization signal VSYNC. Therefore, it is inevitably possible to irradiate illumination light to a predetermined place of the liquid crystal display element. Further, since the liquid crystal display element is driven in synchronization with the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC, the illumination light is scanned in synchronization with a cycle in which information for modulating the illumination light is sent to the pixels. become.
[0054]
In order to describe the above configuration specifically, FIG. 10 shows a timing chart showing the timing of the input of a row selection pulse in a certain pixel, the change in transmittance in the pixel, and the illumination light irradiation. In FIG. 10, the illumination light moves at a constant speed in the pixel formation region of the liquid crystal display element. Further, the reference position in 90 degree increments set in the angular position correction circuit is set to 50 degrees in the rotation state corresponding to FIG. That is, when the vertical synchronization signal VSYNC is input, the rotation state of the rotary prism is at a position of 50 degrees in the rotation state corresponding to FIG. 2C, and thereafter, every time it rotates 90 degrees, the vertical synchronization signal VSYNC is Input, meaning that the rotating prism is in the same rotational angle state. The direction in which the illumination light is scanned is parallel to the signal line inside the liquid crystal display element, and the row selection pulse coincides with the direction in which signals are generated in sequence by selecting the scanning line inside the liquid crystal display element. . Therefore, when the rotation state of the rotating prism is at a position of 50 degrees in the rotation state corresponding to FIG. 2C, the row selection pulse generates a signal at the upper end of the liquid crystal display element corresponding to FIG. Thereafter, the row selection pulse and the illumination light repeat scanning. In FIG. 10, as an example, the liquid crystal is caused to respond so that the transmittance is 0% to 100% by the input of the first row selection pulse, and the transmittance is transmitted from 100% by the input of the next row selection pulse. The liquid crystal is caused to respond so that the rate is 0%.
[0055]
Therefore, as can be seen from the transmittance curve of the pixel shown in FIG. 10, the illumination light is irradiated with a sufficient response of the liquid crystal. Accordingly, in the present embodiment, the image forming area can be uniformly illuminated in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light, so that the conditions are the same in the entire image forming area, and image display unevenness is reduced. .
[0056]
In the present embodiment, the reference position in 90 degree increments set in the angular position correction circuit is 50 degrees in the rotation state corresponding to FIG. 2C. However, as in the present embodiment, the rotating prism is used. If it is a regular quadrangular prism, by setting it to 45 degrees or more and less than 90 degrees, which is half the apex angle, the illumination light illuminates this pixel until the illumination light begins to illuminate this pixel. It may be longer than the time from the end to the next row selection pulse sent to the pixel. However, in consideration of the size of the illumination area, it is necessary to set so that illumination light is not irradiated to the pixels to which the row selection pulse is input.
[0057]
In this embodiment, the rotation of the rotating prism is controlled so that the illumination light moves in the pixel formation region of the liquid crystal display element at a constant speed. The rotational speed of the rotating prism may be changed so as to reduce the difference in illuminance in the area illuminated by the illumination light while scanning, including the loss of system light. In that case, it can be easily realized by changing the database set by the counter circuit 1261.
[0058]
Finally, in the optical system of the present embodiment, a projection lens 1150 is arranged as projection means in almost the same configuration as the optical system 1100 of the display device of FIG. 1 like the optical system 1101 of the projector shown in FIG. The image displayed on the liquid crystal display element may be projected and displayed on a screen (not shown). The projection method at this time may be either a method of projecting from the front surface of the screen or a method of projecting from the back surface of the screen. Further, the projection unit may use a curved mirror instead of a lens like the projection lens 1150.
[0059]
As described above, the display device and the projector include a light source that emits illumination light, a liquid crystal display element 1140 having a plurality of pixels that can modulate the illumination light, and a part of the illumination light emitted by the light source. An illumination optical system for irradiating the pixel; and illumination light scanning means for scanning illumination light emitted by the illumination optical system. The illumination light scanning means changes a refraction angle of the illumination light by rotating. The rotating prism 1130 scans the illumination light, and the rotating prism 1130 changes the rotation speed so as to reduce the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light while scanning. The rotating prism 1130 controls rotation by using a vertical synchronizing signal VSYNC and a horizontal synchronizing signal HSYNC which are periodic synchronizing signals for determining the timing at which the pixels of the liquid crystal display element 1140 modulate the illumination light. Yes. Thus, there are provided a display device and a projector that have few restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness.
[0060]
(Embodiment 2)
In the present embodiment described below, the same reference numerals are given to the same components as those of the previously described embodiments, and descriptions of common operations and actions are omitted. Further, when the same name is given, the basic description is omitted because the functions are almost the same even if the reference numerals are different.
[0061]
Further, in the second embodiment, the rotation prism is controlled so that the rotation is controlled so that the rotation prism rotates at a constant speed, and the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light correspondingly is reduced. The point which sets the transmittance | permeability or reflectance of the light of a surface differs greatly from Embodiment 1 demonstrated previously. Therefore, since there is no change in the optical system, only the changes in the circuit configuration will be described in detail. Therefore, although described and explained as a display device in the second embodiment, it may be considered as a projector.
[0062]
FIG. 12 is a diagram for explaining a circuit configuration around the display element and around the rotating prism according to the second embodiment of the present invention. Circuits around the display element and the rotating prism include a liquid crystal control circuit 1210, a scan electrode drive circuit 1220, a pixel electrode drive circuit 1230, a liquid crystal display element 1140, a motor drive power source 1250, a motor control circuit 1260, and a motor. 1270 and an encoder 1280 are mainly configured.
[0063]
In FIG. 12, a liquid crystal control circuit 1210 takes in a signal from the outside and outputs image data, a horizontal synchronization signal HSYNC, and a vertical synchronization signal VSYNC.
[0064]
Then, the vertical synchronizing signal VSYNC and the horizontal synchronizing signal HSYNC are input to the scan electrode driving circuit 1220 and the pixel electrode driving circuit 1230, and the liquid crystal responds accordingly.
[0065]
The vertical synchronization signal VSYNC and horizontal synchronization signal HSYNC output from the liquid crystal control circuit 1210 are also input to the motor control circuit 1260. The motor 1270 rotates the rotating prism while receiving power from the motor drive power source 1250 via the motor control circuit 1260. At this time, the motor control circuit 1260 controls the rotation timing of the motor by the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC. The rotation axis of the motor and the rotation axis of the rotation prism are coaxial, and an encoder 1280 for detecting the rotation angle of the motor is arranged in the motor, and the information is fed back to the motor control circuit 1260. .
[0066]
Next, the driving of the motor will be described in detail. 2A to 2D, the state in which the optical axis of the illumination light passes through the rotating prism while being shifted has been described. Correspondingly, FIG. 6 shows the optical axis of the illumination light on the rotating prism surface. Change in the position of the optical axis from the optical axis of the illumination light incident on the rotary prism to the optical axis of the illumination light emitted from the rotary prism in the range of the rotation angle from 0 degrees to 90 degrees with respect to the vertical incidence of Indicates.
[0067]
As shown in FIG. 6, the amount of change per rotation angle of the rotating prism is larger near the rotation angle of 45 degrees than when the rotation angle is around 0 degrees (90 degrees). Therefore, if the rotating prism is rotated at a constant speed, the scanning speed of the illumination light at the upper end portion and the lower end portion of the liquid crystal display element increases, resulting in uneven illuminance in the liquid crystal display element. Therefore, in the present embodiment, in consideration of the fact that the illumination light moves in the pixel formation region of the liquid crystal display element while changing the speed as the rotating prism rotates at a constant speed, the incident light as shown in FIG. The surface of the rotating prism is coated with an optical multilayer film for controlling the reflectance so that the reflectance of the rotating prism surface is high near the angle of 0 degrees and the reflectance of the rotating prism surface is low near the incident angle of 45 degrees. is there. Therefore, finally, the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light while scanning is reduced.
[0068]
Hereinafter, control of constant speed rotation of the rotating prism will be described. FIG. 14 is a diagram for explaining a circuit configuration around the motor control circuit. As described above, the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC output from the liquid crystal control circuit 1210 are input to the motor control circuit 1260. In the motor control circuit 1260, the horizontal synchronization signal HSYNC is input to the counter circuit 2261, and is output as equal intervals by thinning out some pulses of the horizontal synchronization signal HSYNC based on a preset database. The The equally-spaced pulses are input to the drive power control circuit 1262, and the drive power control circuit 1262 supplies power from the motor drive power source 1250 to the motor in conjunction with the equally-spaced pulses. At this time, if the motor is a pulse drive motor, the drive power control circuit 1262 supplies power by the pulse signal to the motor, and if the motor is an analog voltage drive motor, the analog signal is interlocked with equally spaced pulses. Is generated, and electric power from an analog signal is supplied to the motor. Thus, the motor can rotate the rotating prism at a constant speed. Note that the equally-spaced pulses are generated so that the regular prisms rotate once during the time when the image information is written four times in the image forming area of the liquid crystal display element 1140.
[0069]
When the rotating prism rotates, the rotation angle of the motor is detected by the encoder 1280. Information on the rotation angle of the motor is input to an angular position correction circuit 1263 in the motor control circuit 1260. Further, the vertical synchronization signal VSYNC is also input to the angular position correction circuit 1263.
[0070]
The angular position correction circuit 1263 has a function of detecting a preset 90-degree position at the rotation angle of the rotating prism, and the timing of detecting the 90-degree position and the timing of the vertical synchronization signal VSYNC. If there is a difference, a signal to be corrected so as to eliminate the difference is generated, and the correction signal is input to the drive power control circuit 1262. Then, the drive power control circuit 1262 supplies power from the motor drive power source 1250 to the motor in conjunction with the correction signal.
[0071]
Therefore, if there is no difference in timing between the timing at which the position in increments of 90 degrees is detected and the vertical synchronization signal VSYNC, the rotational position of the rotating prism is determined at the same position in accordance with the period of the vertical synchronization signal VSYNC. Therefore, it is inevitably possible to irradiate illumination light to a predetermined place of the liquid crystal display element. Further, since the liquid crystal display element is driven in synchronization with the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC, the image forming area can be illuminated uniformly in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light, and image display unevenness Can be reduced.
[0072]
As described above, the display device and the projector include the rotation prism 1130 that scans the illumination light by changing the refraction angle of the illumination light by rotating the illumination light scanning unit, and the rotation prism 1130 receives the illumination light. The light transmittance or reflectance of the surface of the rotating prism is set so as to reduce the illuminance difference in the area illuminated while scanning. The rotating prism 1130 controls rotation by using a vertical synchronizing signal VSYNC and a horizontal synchronizing signal HSYNC which are periodic synchronizing signals for determining the timing at which the pixels of the liquid crystal display element 1140 modulate the illumination light. Yes. Thus, there are provided a display device and a projector that have few restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness.
[0073]
In the present embodiment, the light transmittance or reflectance of the surface of the rotating prism is set corresponding to the case where the rotating prism rotates at a constant speed. The transmittance or reflectance of light on the surface of the rotating prism may be set including the loss of light absorbed by the light and the loss of light of the optical system.
[0074]
(Embodiment 3)
In the present embodiment described below, the same reference numerals are given to the same components as those of the previously described embodiments, and descriptions of common operations and actions are omitted. Further, when the same name is given, the basic description is omitted because the functions are almost the same even if the reference numerals are different.
[0075]
In the third embodiment, the display element has output means for outputting information for modulating illumination light, and horizontal synchronization in which a signal input to the signal motor control circuit is output from the liquid crystal control circuit. The point of using the signal output from the output means instead of the signal HSYNC and the vertical synchronization signal VSYNC is different from the first and second embodiments described above. Therefore, since there is no change in the optical system, only the changes in the circuit configuration will be described in detail. Therefore, although described and explained as a display device in the third embodiment, it may be considered as a projector.
[0076]
FIG. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration around the display element and around the rotating prism according to the third embodiment of the present invention. Circuits around the display element and the rotating prism include a liquid crystal control circuit 1210, a scan electrode drive circuit 1220, a pixel electrode drive circuit 1230, a liquid crystal display element 3140, a motor drive power source 1250, a motor control circuit 1260, and a motor. 1270, an encoder 1280, and a row selection pulse detection circuit 3290 (output means).
[0077]
In FIG. 15, a liquid crystal control circuit 1210 takes in a signal from the outside and outputs image data, a horizontal synchronization signal HSYNC, and a vertical synchronization signal VSYNC.
[0078]
First, the vertical synchronizing signal VSYNC and the horizontal synchronizing signal HSYNC are input to the scanning electrode driving circuit 1220, and a row selection pulse is output to the scanning line inside the liquid crystal display element. Here, at the timing when the row selection pulse is output, the timing to output to the scanning line of the first column is determined by the timing at which the vertical synchronization signal VSYNC coincides with the horizontal synchronization signal HSYNC, and the scanning lines of the first column and thereafter The timing to output to the scanning line is determined in accordance with the period of the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0079]
The pixel electrode drive circuit 1230 receives image data, a horizontal synchronization signal HSYNC, and a vertical synchronization signal VSYNC. The image data is input to the line memory as data for one scanning line inside the pixel electrode driving circuit 1230, and is sampled to a signal line inside the liquid crystal display element. Then, the image data is output from the signal line by the output of the row selection pulse. Here, at the timing when the image data for one scanning line is sampled, the timing for sampling the data for the scanning line of the first column is determined by the timing at which the vertical synchronizing signal VSYNC coincides with the horizontal synchronizing signal HSYNC. The timing for sampling the data of the scanning lines for the first and subsequent columns is determined in accordance with the period of the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0080]
Therefore, in the pixel formation region, the liquid crystal responds for each pixel column parallel to the scanning line. At this time, it is the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC that determine in which cycle the liquid crystal responds to which pixel. That is, the period at which information for modulating the illumination light is sent to the pixels is determined by the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0081]
In addition, the liquid crystal display element 3140 includes a row selection pulse detection circuit 3290 connected to each scanning line. The row selection pulse detection circuit 3290 outputs a pulse signal to the detection pulse output line 3291 and the detection pulse output line 3292 at the same timing when the row selection pulse is input to the scanning line of the first column. When a row selection pulse is input to the scanning line, a pulse signal is output to the detection pulse output line 3292 at the same timing. Therefore, the pulse signal output from the detection pulse output line 3291 has the same timing as the vertical synchronization signal VSYNC, and the pulse signal output from the detection pulse output line 3292 has the same timing as the horizontal synchronization signal HSYNC.
[0082]
Therefore, when signals from the detection pulse output lines 3291 and 3292 are input to the motor control circuit 1260, finally, the rotation of the rotating prism can be controlled as in the display device described in Embodiments 1 and 2. .
[0083]
Therefore, the display device according to the third embodiment has the same restrictions on the light source as the display devices according to the first and second embodiments, the display performance of moving images is high, and the display device and the projector do not have uneven illuminance or uneven image display. Can be provided.
[0084]
Further, the liquid crystal display element 3140 has a row selection pulse detection circuit 3290 as output means for outputting information for modulating illumination light, and uses a signal from the row selection pulse detection circuit. In other words, since the information for modulating the illumination light is directly used, the image forming area is adjusted in accordance with the state in which the pixel modulates the illumination light while reliably grasping the state in which the pixel modulates the illumination light. Can be illuminated uniformly.
[0085]
(Embodiment 4)
In the present embodiment described below, the same reference numerals are given to the same components as those of the previously described embodiments, and descriptions of common operations and actions are omitted. Further, when the same name is given, the basic description is omitted because the functions are almost the same even if the reference numerals are different.
[0086]
Further, the fourth embodiment is provided with a rotation state detection means for detecting the rotation state, and when it is determined that the rotation prism is stopped based on information from the rotation state detection means, The point that the light source can be turned off is different from the first, second, and third embodiments described above. Accordingly, since there is no change in the optical system, only the portion added to the circuit configuration will be described in detail. Therefore, although described and explained as a display device in the fourth embodiment, it may be considered as a projector.
[0087]
Therefore, circuit configurations around the light source and the rotating prism of the display device will be described. FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration around the light source and the rotating prism according to the fourth embodiment of the present invention. The circuit around the light source is mainly composed of a light source lamp 1110, a light source control circuit 4310, and a light source driving power source 4350, and the circuit around the rotating prism is a motor control circuit 1260, a motor 1270, and an encoder 1280 (rotation). State detecting means).
[0088]
First, when a power switch (not shown) is turned on, the light source lamp 1110 emits illumination light through the light source control circuit 4310 while receiving power supply from the light source driving power source 4350.
[0089]
Further, when the rotating prism rotates, the rotation angle of the motor is detected by the encoder 1280. Information on the rotation angle of the motor is input to the motor control circuit 1260 and the power cutoff circuit 4311 inside the light source control circuit 4310. That is, the encoder 1280 can detect the rotation state of the rotating prism.
[0090]
When the information on the rotation angle of the motor input to the power cut-off circuit 4311 does not change, that is, when it is determined that the rotating prism is stopped, the power cut-off circuit 4311 supplies the light source. Power to be turned off and the light source is automatically turned off.
[0091]
As described above, the rotating prism is provided with the encoder 1280 as the rotating state detecting means for detecting the rotating state, and when it is determined that the rotating prism is stopped by the information from the encoder 1280, The light source can be automatically turned off.
[0092]
Therefore, similarly to the display device described above, there are few restrictions on the light source, high display performance of moving images, and display devices and projectors with no illuminance unevenness or image display unevenness, and at the same time, the rotating prism is not rotated. In this case, since the light source can be automatically turned off, deterioration of the electro-optical element can be avoided.
[0093]
The present invention is not limited to the optical system of the display device and projector used in each embodiment, and any optical system capable of scanning illumination light with illumination light scanning means is used. Changes can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the rotating prism may have a shape of other regular polygonal prisms in addition to the regular quadrangular prisms.
[0094]
Further, the present invention is not limited to the circuit configurations of the display device and projector used in each embodiment, and the rotation prism is configured using a cycle in which information for modulating illumination light is sent to the pixels. Any circuit configuration that controls rotation can be changed without departing from the gist of the present invention. For example, only one of the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC may be used. Further, if there is a synchronization signal other than the vertical synchronization signal VSYNC and the horizontal synchronization signal HSYNC, a circuit configuration using the synchronization signal may be used.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, in the display device and the projector of the present invention, illumination light is irradiated only to some of the pixels of the display element in an instantaneous time, but within a certain time range, Since the illumination light is scanned by the illumination light scanning unit, illumination light having a uniform illuminance distribution can be applied to the entire pixels of the display element. Therefore, the human eye can recognize an image displayed on the entire display element. At this time, if attention is paid to a certain pixel, the illumination light may or may not hit, so the same phenomenon as in intermittent display occurs. Therefore, the display element is a hold-type display element that displays light corresponding to the brightness required for display for a certain time for each pixel, or the illumination light irradiated for a certain time is modulated for each pixel. Even if it is a time-integration type display element that is displayed every time, instantaneous images can be displayed very intermittently by the configuration of the present invention, so that a moving image generated by a display element that simply displays a continuous image The blur of the image is reduced and the display performance of the moving image is improved.
[0096]
In addition, since the instantaneous light is intermittently displayed by scanning the illumination light by the illumination light scanning means, the light source is turned on and off instantaneously, or a plurality of light sources are arranged in a plane so that the illumination is uniform. And there are fewer constraints on the light source.
[0097]
The rotating prism, which is the illumination light scanning means, changes the rotation speed so as to reduce the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light, or reduces the illuminance difference in the area illuminated by the illumination light. Therefore, the light transmittance or reflectance of the surface of the rotating prism is set so that the image forming area of the display element can be illuminated uniformly.
[0098]
The rotating prism uses a periodic synchronization signal for determining the timing at which the pixel modulates the illumination light and a signal including information for modulating the illumination light output from the output signal of the display element. Since the rotation is controlled, the image forming area can be uniformly illuminated in accordance with the state in which the pixels modulate the illumination light, so the conditions are the same in the entire image forming area, and the display unevenness of the image is reduced. Can do.
[0099]
Further, the rotating prism is provided with a rotating state detecting means for detecting the rotating state, and when it is determined that the rotating prism is stopped by information from the rotating state detecting means, the rotating prism is automatically Since the light source can be turned off, deterioration of the electro-optic element can be avoided.
[0100]
Therefore, it is possible to provide a display device and a projector that have few restrictions on the light source, high moving image display performance, and no illuminance unevenness or image display unevenness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an optical system of a display device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a rotating prism in detail.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which illumination light scans within a pixel formation region by rotation of a rotating prism.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration around a display element and around a rotating prism according to the first embodiment of the present invention.
[Figure 5]
2 is an equivalent circuit diagram of a display pixel formed on a first electrode substrate in Embodiment 1 of the present invention. FIG.
6 is a diagram showing a change in the position of the optical axis from the optical axis of illumination light incident on the rotating prism to the optical axis of illumination light emitted from the rotating prism in Embodiment 1 of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing the rotation speed of the rotating prism in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the reflectance characteristics of the rotating prism surface in the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a circuit configuration around a motor control circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a timing chart showing the timing of input of a row selection pulse in a certain pixel, change in transmittance in the pixel, and illumination light irradiation in the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining an optical system of the projector according to the first embodiment of the invention.
12 is a diagram illustrating a circuit configuration around a display element and around a rotating prism according to the second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the reflectance characteristics of the rotating prism surface in the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining a circuit configuration around a motor control circuit in a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration around a display element and around a rotating prism according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration around a light source and around a rotating prism according to the fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1100 Optical system of display device
1101 Projector optical system
1110 Light source lamp
1111 lamp
1112 Concave mirror
1121, 1122 Fly eye lens
1123 Superposition lens
1124 Parallelizing lens
1130 Rotating prism
1140, 3140 Liquid crystal display element
1141 scan line
1142 Signal line
1143 TFT
1144 Pixel electrode
1145 Auxiliary capacity
1146 Auxiliary capacitance line
1150 Projection lens
1210 Liquid crystal control circuit
1220 Scan electrode drive circuit
1230 Pixel electrode drive circuit
1250 Motor drive power supply
1260 Motor control circuit
1261, 2261 counter circuit
1262 Driving power control circuit
1263 Angular position correction circuit
1270 motor
1280 Encoder
3290 Row selection pulse detection circuit
3291, 3292 Detection pulse output line
4310 Light source control circuit
4311 Power cut-off circuit
4350 Light source drive power supply

Claims (5)

照明光を放射する光源と、
照明光を変調することが可能な複数の画素を有する表示素子と、
前記光源が放射する照明光を一部の前記画素に対して照射する照射光学系と、
前記照射光学系により照射される照明光を走査する照明光走査手段と、を有し、
前記照明光走査手段は、回転することによって照明光の屈折角を変化させて照明光を走査する正四角柱の回転プリズムを備え、
前記回転プリズムは、回転プリズム面に照明光の光軸が垂直に入射するときを基準として、前記回転プリズムの回転角が０度付近で前記回転プリズムの回転速度を早くし、前記回転プリズムの回転角が４５度付近で前記回転プリズムの回転速度を遅くすることにより、照明光が走査しながら照明する領域における照度差を軽減させることを特徴とする表示装置。A light source that emits illumination light;
A display element having a plurality of pixels capable of modulating illumination light;
An irradiation optical system for irradiating some of the pixels with illumination light emitted by the light source;
Illumination light scanning means for scanning illumination light irradiated by the irradiation optical system,
The illumination light scanning means includes a regular square prism rotation prism that rotates the illumination light by changing the refraction angle of the illumination light by rotating,
The rotating prism increases the rotation speed of the rotating prism when the rotation angle of the rotating prism is around 0 degree with reference to the case where the optical axis of the illumination light is perpendicularly incident on the rotating prism surface. by corners to slow the rotational speed of the rotating prism around 45 degrees, the display device comprising that you reduce the photometric in the region where the illumination light is illuminated while scanning. 前記回転プリズムは、前記画素が照明光を変調するタイミングを決めるための周期的な同期信号を利用して、回転を制御していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。  The display device according to claim 1, wherein the rotation prism controls rotation by using a periodic synchronization signal for determining timing at which the pixel modulates illumination light. 前記表示素子は、照明光を変調するための情報を出力するための出力手段を有し、前記回転プリズムは、前記出力手段からの信号を利用することで、回転を制御していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。  The display element has output means for outputting information for modulating illumination light, and the rotating prism controls rotation by using a signal from the output means. The display device according to claim 1. 前記照射光学系が、
矩形状の輪郭を有する微小レンズをマトリックス状に配列したレンズアレイであって、前記微小レンズの外形形状が、前記表示素子の画素形成領域の外形形状とは比率の異なる第１のフライアイレンズと、
第２のフライアイレンズと、
重畳レンズと、
平行化レンズと、を有し、
前記第１のフライアイレンズが、前記光源から放射された照明光を複数の部分光に分割するとともに前記複数の部分光を前記第２フライアイレンズに集光させ、
前記第２のフライアイレンズが、前記複数の部分光を前記重畳レンズに入射させ、
前記重畳レンズが、前記平行化レンズを介し、前記複数の部分光を集光して前記表示素子に結像させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。The irradiation optical system is
A lens array in which microlenses having a rectangular outline are arranged in a matrix, wherein the outer shape of the microlens is different from the outer shape of a pixel formation region of the display element; ,
A second fly-eye lens;
A superposition lens;
A collimating lens,
The first fly-eye lens divides the illumination light emitted from the light source into a plurality of partial lights and condenses the plurality of partial lights on the second fly-eye lens,
The second fly-eye lens causes the plurality of partial lights to enter the superimposing lens;
The display device according to claim 1, wherein the superimposing lens collects the plurality of partial lights through the collimating lens and forms an image on the display element. 請求項１から４に記載のいずれかの表示装置に、表示素子の画像を投写する投写手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ。  The projector according to claim 1, further comprising a projection unit that projects an image of the display element.
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