JP7714972B2 - Light modulation device and projection display device - Google Patents
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Description
本発明は、光変調装置及び投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a light modulation device and a projection display device.
投射型表示装置は、光変調装置によって、投射しようとする画像に応じて照明光を光変調することにより、スクリーンに所望の画像を拡大投影する。光変調装置は、一構成部品として液晶表示素子を備える。液晶表示素子は、画素電極、画素電極と対向するように配置された共通電極、画素電極と共通電極とで挟まれた液晶とを有する。 Projection display devices use a light modulation device to modulate illumination light according to the image to be projected, thereby enlarging and projecting the desired image onto a screen. The light modulation device includes a liquid crystal display element as one of its components. The liquid crystal display element has pixel electrodes, a common electrode positioned opposite the pixel electrodes, and liquid crystal sandwiched between the pixel electrodes and the common electrode.
光変調装置は、液晶表示素子の共通電極に直流電圧である共通電極電圧(いわゆるVcom)を印加する。光変調装置は、画素電極と共通電極との間にフレーム周期またはライン周期で反転する交流電圧を印加して、入射する照明光を光変調する。このとき、画素電極駆動用トランジスタの特性上のばらつき、液晶材料の電気光学特性のばらつき、液晶の配向条件のばらつき、液晶への不純物の混入、画素電極と共通電極との材質の違い等に起因して、画素電極と共通電極との間に印加される交流電圧の正極性側と負極性側とで非対称性が生じることがある。 The optical modulator applies a DC voltage, known as Vcom, to the common electrode of the liquid crystal display element. The optical modulator applies an AC voltage that inverts at frame or line intervals between the pixel electrode and the common electrode, optically modulating the incident illumination light. During this process, asymmetry can occur between the positive and negative polarities of the AC voltage applied between the pixel electrode and the common electrode due to variations in the characteristics of the transistors that drive the pixel electrodes, variations in the electro-optical properties of the liquid crystal material, variations in the alignment conditions of the liquid crystal, impurities in the liquid crystal, and differences in the materials used for the pixel electrode and the common electrode.
交流電圧の正極性側と負極性側とで非対称性が生じると、Vcomが交流電圧の反転中心電圧からずれて、液晶表示素子に直流電圧成分が印加されることにより、投影像にフリッカが発生する。投影像にフリッカが発生するとコントラストが低下して、表示階調が狭くなる。それに加えて、液晶表示素子に直流電圧成分が印加されるため、液晶中のイオン性物質が一方の電極に引き寄せられ、液晶表示素子に焼き付きが発生し、液晶表示素子の動作の信頼性が低下することがある。 When asymmetry occurs between the positive and negative polarities of the AC voltage, Vcom deviates from the central voltage at which the AC voltage is inverted, and a DC voltage component is applied to the LCD display element, causing flicker in the projected image. When flicker occurs in the projected image, contrast decreases and the display gradation becomes narrower. In addition, because a DC voltage component is applied to the LCD display element, ionic substances in the liquid crystal are attracted to one of the electrodes, causing image burn-in and reducing the reliability of the LCD display element's operation.
特許文献1及び特許文献2には、光学センサを用いてフリッカに起因する光のちらつきを検出してVcomを調整することにより、フリッカを抑制することが記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe suppressing flicker by using an optical sensor to detect light flicker caused by flicker and adjusting Vcom.
特許文献1に記載の構成は、Vcomの反転中心電圧からのずれを補正するために特定のパターンの画像を投影する必要がある。特許文献1記載の構成は、入力画像信号に基づく通常の画像を投影している状態ではVcomのずれを補正することができない。特許文献2に記載の構成は、特定のパターンの画像を投影する必要はないものの、フレームレートを2倍にして各フレームを連続して2度読み出す倍速変換処理が必要となる。特許文献2に記載の構成は、各フレームの1度目の読み出しで正極性、2度目の読み出しで負極性とすることによってVcomのずれを検出して補正する。 The configuration described in Patent Document 1 requires the projection of an image with a specific pattern to correct deviations from the Vcom inversion center voltage. The configuration described in Patent Document 1 cannot correct deviations in Vcom when projecting a normal image based on an input image signal. The configuration described in Patent Document 2 does not require the projection of an image with a specific pattern, but requires double-speed conversion processing in which the frame rate is doubled and each frame is read out twice in succession. The configuration described in Patent Document 2 detects and corrects deviations in Vcom by setting the polarity to positive polarity on the first readout of each frame and negative polarity on the second readout.
近年の投射型表示装置は、時間方向の解像度向上を目的として、入力画像信号のフレームレートを従来一般的な60Hzの2倍の120Hzとすることが多くなっている。入力画像信号のフレームレートが120Hzであるときに、特許文献2に記載の構成を採用しようとすると、フレームレートを240Hzにする必要がある。投射型表示装置をフレームレート240Hzで動作させようとすると、回路規模及びコストの大幅な増大を招くため、特許文献2に記載の構成を採用することは実質的に困難である。 In recent years, projection display devices have increasingly adopted a frame rate of 120 Hz for input image signals, double the conventional 60 Hz, in order to improve resolution in the time direction. If the configuration described in Patent Document 2 is adopted when the input image signal frame rate is 120 Hz, the frame rate must be increased to 240 Hz. Operating a projection display device at a frame rate of 240 Hz would result in a significant increase in circuit size and cost, making it practically impossible to adopt the configuration described in Patent Document 2.
本発明は、共通電極電圧のずれを補正するために特定のパターンの画像の投影、及び入力画像信号のフレームレートの倍速変換処理の必要がなく、共通電極電圧のずれを検出して補正することができる光変調装置及び投射型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an optical modulation device and a projection display device that can detect and correct deviations in common electrode voltage without the need to project a specific pattern image or perform double-speed conversion of the frame rate of the input image signal to correct deviations in common electrode voltage.
本発明は、画素電極と、共通電極電圧が印加される共通電極と、前記画素電極と前記共通電極とで挟まれた液晶とを有し、入射する一方向の直線偏光である第1の偏光を入力画像信号に基づいて光変調して、変調光として射出する液晶表示素子と、前記液晶表示素子より射出された変調光のうち、前記第1の偏光を透過し、前記第1の偏光と直交する一方向の直線偏光である第2の偏光を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板で反射する前記第2の偏光を透過し、前記第1の偏光を反射する透過型偏光板と、前記透過型偏光板で反射する前記第1の偏光を受光して検出信号を出力する光センサと、前記入力画像信号の極性を前記共通電極電圧に対して1垂直期間ごとに正極性と負極性とで反転させて前記画素電極に供給する液晶駆動回路と、前記液晶駆動回路が前記画素電極に前記入力画像信号を正極性で供給している垂直期間に前記光センサから出力される前記検出信号のピークの絶対値である正極性側ピーク絶対値と、前記液晶駆動回路が前記画素電極に前記入力画像信号を負極性で供給している垂直期間に前記光センサから出力される前記検出信号のピークの絶対値である負極性側ピーク絶対値との差分を算出し、前記差分が0であれば一次フラグとして第1のフラグを生成し、前記差分が正であれば一次フラグとして第2のフラグを生成し、前記差分が負であれば一次フラグとして第3のフラグを生成する検出回路と、前記入力画像信号における隣接する2フレームを比較して、両者が実質的に同じ画像であるか否かを判定し、両者が実質的に同じ画像であると判定されれば、前記一次フラグをそのまま二次フラグとして出力し、両者が実質的に同じ画像ではないと判定されれば、前記第2及び第3のフラグを前記第1のフラグに置換して二次フラグとして出力する選択回路と、前記二次フラグが前記第1のフラグであれば前記共通電極電圧を補正せず、前記二次フラグが前記第2のフラグであれば前記共通電極電圧を低くするよう補正し、前記二次フラグが前記第3のフラグであれば前記共通電極電圧を高くするよう補正する補正回路とを備える光変調装置を提供する。 The present invention relates to a liquid crystal display element having a pixel electrode, a common electrode to which a common electrode voltage is applied, and a liquid crystal sandwiched between the pixel electrode and the common electrode, which optically modulates incident first polarized light, which is linearly polarized in one direction, based on an input image signal and emits the modulated light; a reflective polarizer that transmits the first polarized light and reflects second polarized light, which is linearly polarized in one direction perpendicular to the first polarized light, of the modulated light emitted from the liquid crystal display element; and a polarizer that transmits the second polarized light reflected by the reflective polarizer and reflects the first polarized light. a transmission polarizer; an optical sensor that receives the first polarized light reflected by the transmission polarizer and outputs a detection signal; a liquid crystal drive circuit that inverts the polarity of the input image signal between positive and negative polarities with respect to the common electrode voltage for each vertical period and supplies the inverted signal to the pixel electrodes; a positive-side peak absolute value that is an absolute value of the peak of the detection signal output from the optical sensor during a vertical period in which the liquid crystal drive circuit supplies the input image signal to the pixel electrodes with a positive polarity; An optical modulation device is provided that includes: a detection circuit that calculates the difference between the negative polarity peak absolute value, which is the absolute value of the peak of the detection signal output from the optical sensor during the vertical period being supplied, and generates a first flag as a primary flag if the difference is zero, a second flag as a primary flag if the difference is positive, and a third flag as a primary flag if the difference is negative; a selection circuit that compares two adjacent frames of the input image signal to determine whether the two frames are substantially the same image, outputs the primary flag as a secondary flag if it is determined that the two images are substantially the same, and replaces the second and third flags with the first flag and outputs the resulting secondary flag if it is determined that the two images are not substantially the same; and a correction circuit that does not correct the common electrode voltage if the secondary flag is the first flag, corrects the common electrode voltage to lower it if the secondary flag is the second flag, and corrects the common electrode voltage to higher if the secondary flag is the third flag.
本発明は、光源から射出した白色光の光束を、ランダム偏光の赤色光、緑色光、及び青色光の各光束に分光するダイクロイックミラーと、ランダム偏光の赤色光、緑色光、及び青色光の各光束を一方向の直線偏光である第1の偏光に揃えて射出する偏光変換素子と、前記第1の偏光に揃えられた赤色光、緑色光、及び青色光の各光束の光路に設けられた上記の光変調装置と、前記光変調装置における前記透過型偏光板を透過した赤色光、緑色光、及び青色光の、前記第1の偏光と直交する一方向の直線偏光である第2の偏光の各光束を色合成する色合成プリズムと、前記色合成プリズムで色合成された合成光を拡大投影する投射レンズとを備える投射型表示装置を提供する。 The present invention provides a projection display device comprising: a dichroic mirror that separates a white light beam emitted from a light source into randomly polarized red, green, and blue light beams; a polarization conversion element that aligns the randomly polarized red, green, and blue light beams into a first polarized light that is linearly polarized in one direction and emits the light; the above-mentioned light modulation device provided in the optical path of the red, green, and blue light beams aligned to the first polarized light; a color synthesis prism that color-combines the red, green, and blue light beams that have passed through the transmissive polarizer in the light modulation device into a second polarized light that is linearly polarized in one direction perpendicular to the first polarized light; and a projection lens that enlarges and projects the combined light color-combined by the color synthesis prism.
本発明の光変調装置及び投射型表示装置によれば、共通電極電圧のずれを補正するために特定のパターンの画像の投影、及び入力画像信号のフレームレートの倍速変換処理の必要がなく、共通電極電圧のずれを検出して補正することができる。 The optical modulation device and projection display device of the present invention can detect and correct deviations in the common electrode voltage without the need to project a specific pattern image or perform double-speed conversion of the frame rate of the input image signal to correct deviations in the common electrode voltage.
以下、一実施形態の光変調装置及び投射型表示装置について、添付図面を参照して説明する。図1に示す投射型表示装置1は次のように構成されている。図1において、キセノンランプ2aと凹面鏡2bとを有する光源2は、高輝度の白色光を射出する。白色光の光路上には、赤外線透過フィルタ3が45度傾斜して配置されている。赤外線透過フィルタ3は波長700nm近傍以上の赤外線を透過し、それ以外の波長帯域の光束を反射する。これにより、波長700nm近傍以上の赤外線が除去される。 An optical modulation device and a projection display device according to one embodiment will now be described with reference to the accompanying drawings. The projection display device 1 shown in Figure 1 is configured as follows. In Figure 1, a light source 2 having a xenon lamp 2a and a concave mirror 2b emits high-intensity white light. An infrared transmission filter 3 is positioned at a 45-degree angle on the optical path of the white light. The infrared transmission filter 3 transmits infrared light with wavelengths of approximately 700 nm or greater and reflects light beams in other wavelength bands. This removes infrared light with wavelengths of approximately 700 nm or greater.
赤外帯域以外の波長帯域の光束は赤外線透過フィルタ3で光路が90度折り曲げられ、紫外線反射フィルタ4に入射する。紫外線反射フィルタ4は波長400nm近傍以下の紫外線を反射し、それ以外の波長帯域の光束を透過する。これにより、波長400nm近傍以下の紫外線が除去される。赤外線及び紫外線が除去された白色光は、光路に対して45度傾斜して配置されたダイクロイックミラー5に入射する。ダイクロイックミラー5は、青色光(以下、B光)を反射し、赤緑色光(以下、RG光)光を透過することにより、入射した白色光をB光とRG光とに分光する。 Light beams in wavelength bands other than the infrared band have their optical path bent 90 degrees by the infrared transmission filter 3 and enter the ultraviolet reflection filter 4. The ultraviolet reflection filter 4 reflects ultraviolet light with wavelengths of around 400 nm or less and transmits light beams in other wavelength bands. This removes ultraviolet light with wavelengths of around 400 nm or less. The white light from which the infrared and ultraviolet light have been removed enters the dichroic mirror 5, which is tilted 45 degrees relative to the optical path. The dichroic mirror 5 reflects blue light (hereinafter referred to as B light) and transmits red-green light (hereinafter referred to as RG light), thereby separating the incident white light into B light and RG light.
ダイクロイックミラー5で反射するB光の光路上には、反射ミラー6、B光用の第1のフライアイレンズ7b、B光用の第2のフライアイレンズ8b、偏光変換素子9b、コンデンサレンズ10b、フィールドレンズ11b、反射型偏光板13b、B光用の反射型液晶表示素子12bがこの順で配置されている。反射ミラー6は、ダイクロイックミラー5より射出されたB光の光路に対して45度傾斜して配置されており、B光の光路を90度折り曲げる。反射型液晶表示素子12b及び後述する反射型液晶表示素子12r及び12gは、液晶表示素子の一例である。 Arranged on the optical path of the B light reflected by the dichroic mirror 5 are a reflecting mirror 6, a first fly-eye lens 7b for B light, a second fly-eye lens 8b for B light, a polarization conversion element 9b, a condenser lens 10b, a field lens 11b, a reflective polarizer 13b, and a reflective liquid crystal display element 12b for B light, in this order. The reflecting mirror 6 is tilted at 45 degrees with respect to the optical path of the B light emitted from the dichroic mirror 5, and bends the optical path of the B light by 90 degrees. The reflective liquid crystal display element 12b and the reflective liquid crystal display elements 12r and 12g, described below, are examples of liquid crystal display elements.
光源2の凹面鏡2bより射出される白色光の断面が円形であるから、反射ミラー6で反射する光束の断面は円形である。反射ミラー6で反射する断面が円形である光束を、矩形状の反射型液晶表示素子12bの有効画素領域に効率的に照射するために、円形の光束を矩形の光束に変換する必要がある。 Because the cross section of the white light emitted from the concave mirror 2b of the light source 2 is circular, the cross section of the light beam reflected by the reflecting mirror 6 is also circular. In order to efficiently illuminate the circular cross section light beam reflected by the reflecting mirror 6 onto the effective pixel area of the rectangular reflective LCD element 12b, the circular light beam must be converted into a rectangular light beam.
第1のフライアイレンズ7bは、小さな矩形の凸レンズがマトリクス状に配置された構成を有する。第2のフライアイレンズ8bも、小さな矩形の凸レンズがマトリクス状に配置された構成を有する。第2のフライアイレンズ8bの各凸レンズは、第1のフライアイレンズ7bの各凸レンズの焦点位置に配置されている。第1のフライアイレンズ7b及び第2のフライアイレンズ8bは、B光の光束の形状を反射型液晶表示素子12bの形状に一致させ、反射型液晶表示素子12b上の照度分布を均一化するために、入射した光束を複数の矩形の部分光束に分割する。 The first fly-eye lens 7b has a configuration in which small rectangular convex lenses are arranged in a matrix. The second fly-eye lens 8b also has a configuration in which small rectangular convex lenses are arranged in a matrix. Each convex lens of the second fly-eye lens 8b is positioned at the focal position of each convex lens of the first fly-eye lens 7b. The first fly-eye lens 7b and the second fly-eye lens 8b match the shape of the B light beam to the shape of the reflective LCD display element 12b, and split the incident beam into multiple rectangular partial beams in order to uniform the illuminance distribution on the reflective LCD display element 12b.
第2のフライアイレンズ8bより射出された部分光束であるB光は偏光状態が揃っていないランダム偏光である。偏光変換素子9bは、ランダム偏光の複数の部分光束を一方向の直線偏光の複数の部分光束に変換する。偏光変換素子9bは図2に示すように構成されている。 The partial beams of B light emerging from the second fly-eye lens 8b are randomly polarized light with inconsistent polarization. The polarization conversion element 9b converts the multiple randomly polarized partial beams into multiple partial beams of linearly polarized light in one direction. The polarization conversion element 9b is configured as shown in Figure 2.
図2に示すように、平板状の偏光ビームスプリッタアレイ91の内部には、破線で示す偏光分離面92と実線で示す反射面93とが面に沿った方向に交互に形成されている。偏光分離面92及び反射面93は、偏光変換素子9bの光の入射面に対して45度の角度を有するように形成されている。偏光分離面92はP偏光(第1の偏光)を透過してS偏光(第2の偏光)を反射する。S偏光は偏光分離面92で進行方向が90°曲げられて反射面93に向かう。反射面93は入射したS偏光を反射し、進行方向を90°曲げる。 As shown in Figure 2, polarization separation surfaces 92, shown by dashed lines, and reflection surfaces 93, shown by solid lines, are alternately formed inside the flat polarizing beam splitter array 91 in the direction along the surface. The polarization separation surfaces 92 and reflection surfaces 93 are formed at a 45-degree angle with respect to the plane of incidence of light on the polarization conversion element 9b. The polarization separation surface 92 transmits P-polarized light (first polarization) and reflects S-polarized light (second polarization). The S-polarized light has its direction of travel bent 90 degrees by the polarization separation surface 92 and heads toward the reflection surface 93. The reflection surface 93 reflects the incident S-polarized light and bends its direction of travel by 90 degrees.
偏光分離面92と反射面93とで挟まれて反射面93で反射するS偏光を射出する領域には、複屈折性を有する1/2波長板94が貼り付けられている。偏光分離面92と反射面93とで挟まれて偏光分離面92を透過したP偏光を射出する領域には、1/2波長板94が貼り付けられていない。1/2波長板94は、入射したS偏光の偏光方向を90°回転して、P偏光を射出する。このようにして、偏光変換素子9bは入射したランダム偏光を一方向の直線偏光であるP偏光に揃えて射出する。 A birefringent half-wave plate 94 is attached to the area sandwiched between the polarization separation surface 92 and the reflection surface 93 and which emits S-polarized light reflected by the reflection surface 93. The half-wave plate 94 is not attached to the area sandwiched between the polarization separation surface 92 and the reflection surface 93 and which emits P-polarized light transmitted through the polarization separation surface 92. The half-wave plate 94 rotates the polarization direction of the incident S-polarized light by 90 degrees and emits P-polarized light. In this way, the polarization conversion element 9b aligns the incident randomly polarized light into P-polarized light, which is linearly polarized light in one direction, and emits it.
偏光変換素子9b及び後述する偏光変換素子9rgは、入射したランダム偏光を一方向の直線偏光であるS偏光に揃えて射出してもよい。偏光変換素子9b及び後述する偏光変換素子9rgがS偏光を射出する場合には、後述する各色の光変調装置は入射するS偏光に対応するように構成される。この場合、第1の偏光はS偏光であり、第2の偏光はP偏光である。 The polarization conversion element 9b and the polarization conversion element 9rg, which will be described later, may convert the incident randomly polarized light into S-polarized light, which is linearly polarized light in one direction, and then emit the light. When the polarization conversion element 9b and the polarization conversion element 9rg, which will be described later, emit S-polarized light, the light modulation devices for each color, which will be described later, are configured to correspond to the incident S-polarized light. In this case, the first polarized light is S-polarized light, and the second polarized light is P-polarized light.
コンデンサレンズ10bは、偏光変換素子9bより射出された一方向の直線偏光(P偏光)の複数の部分光束を合成して、1つにまとめた光束を射出する。フィールドレンズ11bは、入射した直線偏光の光束をB光のテレセントリックな照明光に変換する。 The condenser lens 10b combines multiple partial beams of linearly polarized light (P polarization) emitted from the polarization conversion element 9b and emits a single combined beam. The field lens 11b converts the incident linearly polarized beam into telecentric illumination light of B light.
図3は、図1における一点鎖線で囲んだ符号50の部分を拡大して示している。図1または図3において、略三角柱の支持体20bの3つの側面には矩形状の開口が形成されており、3つの側面の内面側には、各開口を塞ぐように、反射型液晶表示素子12b、反射型偏光板13b、透過型偏光板15bが固着されている。反射型偏光板13bは、支持体20bのフィールドレンズ11bと対向する側面に固着されており、フィールドレンズ11bから射出したB光が入射される。反射型偏光板13bは、B光の光路に対して45度の角度で傾斜している。反射型液晶表示素子12bが固着されている側面の外面には、放熱用のヒートシンク19bが固着されている。 Figure 3 shows an enlarged view of the area indicated by the reference numeral 50 in Figure 1, surrounded by a dashed line. In Figures 1 and 3, rectangular openings are formed on three sides of the approximately triangular prism-shaped support 20b, and a reflective liquid crystal display element 12b, a reflective polarizer 13b, and a transmissive polarizer 15b are fixed to the inner surfaces of the three sides, covering each opening. The reflective polarizer 13b is fixed to the side of the support 20b facing the field lens 11b, and the B light emitted from the field lens 11b is incident on the reflective polarizer 13b. The reflective polarizer 13b is inclined at a 45-degree angle with respect to the optical path of the B light. A heat sink 19b for heat dissipation is fixed to the outer surface of the side to which the reflective liquid crystal display element 12b is fixed.
図4に示すように、反射型偏光板13bとしてワイヤグリッド偏光子が用いられている。ワイヤグリッド偏光子である反射型偏光板13bは、偏光子光学ガラス板131上に、アルミニウム等の金属線132を、例えば、140nm程度のピッチで規則正しくストライプ状に形成した反射面を有する。反射型偏光板13bは、入射した光束のうちストライプ状に形成された金属線132に垂直な偏光成分(ここではP偏光)をそのまま透過させ、金属線132に平行な偏光成分(ここではS偏光)を反射する特性を有する。 As shown in Figure 4, a wire grid polarizer is used as the reflective polarizer 13b. The reflective polarizer 13b, which is a wire grid polarizer, has a reflective surface in which metal wires 132, such as aluminum, are formed in a regular stripe pattern with a pitch of, for example, about 140 nm on a polarizer optical glass plate 131. The reflective polarizer 13b has the property of transmitting the polarized light component of the incident light beam that is perpendicular to the striped metal wires 132 (here, P-polarized light) and reflecting the polarized light component that is parallel to the metal wires 132 (here, S-polarized light).
反射型偏光板13bとしてワイヤグリッド偏光子を用いると、反射型偏光板13bを軽量とすることができる。ワイヤグリッド偏光子は入射する光を吸収しにくいため、反射型偏光板13bとしてワイヤグリッド偏光子を用いると、発熱によって発生するガラスの複屈折を起因とする投影像の品質低下を抑えることができる。 Using a wire grid polarizer as the reflective polarizer 13b allows the reflective polarizer 13b to be made lighter. Because wire grid polarizers do not easily absorb incident light, using a wire grid polarizer as the reflective polarizer 13b can reduce degradation in the quality of the projected image caused by birefringence in the glass due to heat generation.
図1または図3に戻り、反射型偏光板13bは、フィールドレンズ11bから射出したB光を透過させる。反射型偏光板13bを透過したB光は反射型液晶表示素子12bに入射する。反射型液晶表示素子12bは、入力画像信号を構成するRGB信号のうちのB信号に基づいて光変調し、光変調によって偏光状態が変化したB光(S偏光)を変調光として反射して射出する。反射型偏光板13bは、反射型液晶表示素子12bで反射したB光を反射する。反射型偏光板13bで反射するB光は透過型偏光板15bを透過して、クロスダイクロイックプリズム16に入射する。クロスダイクロイックプリズム16は、色合成プリズムの一例である。 Returning to Figure 1 or 3, reflective polarizer 13b transmits the B light emitted from field lens 11b. The B light that passes through reflective polarizer 13b enters reflective liquid crystal display element 12b. Reflective liquid crystal display element 12b modulates the light based on the B signal from the RGB signals that make up the input image signal, and reflects and emits the B light (S-polarized) whose polarization state has been changed by the optical modulation as modulated light. Reflective polarizer 13b reflects the B light reflected by reflective liquid crystal display element 12b. The B light reflected by reflective polarizer 13b passes through transmissive polarizer 15b and enters cross dichroic prism 16. Cross dichroic prism 16 is an example of a color synthesis prism.
透過型偏光板15b及び後述する透過型偏光板15g及び15rは、入射するB光に含まれている不要偏光(P偏光)を反射して除去することにより、S偏光の偏光度を向上させ、ひいてはコントラストを向上させるために設けられている。 Transmissive polarizer 15b and transmissive polarizers 15g and 15r, which will be described later, are provided to improve the degree of polarization of S-polarized light and thereby improve contrast by reflecting and removing unwanted polarized light (P-polarized light) contained in the incident B light.
図1において、ダイクロイックミラー5を透過したRG光の光路上には、RG光用の第1のフライアイレンズ7rg、RG光用の第2のフライアイレンズ8rg、偏光変換素子9rg、コンデンサレンズ10rg、ダイクロイックミラー14がこの順で配置されている。第1のフライアイレンズ7rg、第2のフライアイレンズ8rg、偏光変換素子9rg、コンデンサレンズ10rgは、それぞれ、第1のフライアイレンズ7b、第2のフライアイレンズ8b、偏光変換素子9b、コンデンサレンズ10bと同様の構成及び機能を有する。 In FIG. 1, the optical path of the RG light transmitted through the dichroic mirror 5 is arranged in this order: a first fly-eye lens 7rg for RG light, a second fly-eye lens 8rg for RG light, a polarization conversion element 9rg, a condenser lens 10rg, and a dichroic mirror 14. The first fly-eye lens 7rg, the second fly-eye lens 8rg, the polarization conversion element 9rg, and the condenser lens 10rg have the same configurations and functions as the first fly-eye lens 7b, the second fly-eye lens 8b, the polarization conversion element 9b, and the condenser lens 10b, respectively.
ダイクロイックミラー14は、RG光のうち緑色光(以下、G光)を反射し、赤色光(以下、R光)を透過することにより、入射したRG光をR光とG光とに分光する。 The dichroic mirror 14 reflects the green light (hereinafter referred to as G light) of the RG light and transmits the red light (hereinafter referred to as R light), thereby separating the incident RG light into R light and G light.
ダイクロイックミラー14を透過したR光の光路上には、フィールドレンズ11r、反射型偏光板13r、R光用の反射型液晶表示素子12rがこの順で配置されている。フィールドレンズ11rは、入射した直線偏光の光束をR光のテレセントリックな照明光に変換する。 A field lens 11r, a reflective polarizer 13r, and a reflective LCD display element 12r for R light are arranged in this order on the optical path of the R light that has passed through the dichroic mirror 14. The field lens 11r converts the incident linearly polarized light beam into telecentric illumination light for R light.
略三角柱の支持体20rの3つの側面には矩形状の開口が形成されており、3つの側面の内面側には、各開口を塞ぐように、反射型液晶表示素子12r、反射型偏光板13r、透過型偏光板15rが固着されている。 Rectangular openings are formed on three sides of the approximately triangular prism-shaped support 20r, and a reflective LCD element 12r, a reflective polarizer 13r, and a transmissive polarizer 15r are fixed to the inner surfaces of the three sides so as to cover each opening.
反射型偏光板13rは、支持体20rのフィールドレンズ11rと対向する側面に固着されており、フィールドレンズ11rから射出したR光が入射される。反射型偏光板13rは、R光の光路に対して45度の角度で傾斜している。反射型液晶表示素子12rが固着されている側面の外面には、放熱用のヒートシンク19rが固着されている。 Reflective polarizer 13r is fixed to the side of support 20r facing field lens 11r, and receives the R light emitted from field lens 11r. Reflective polarizer 13r is inclined at a 45-degree angle with respect to the optical path of the R light. A heat sink 19r for heat dissipation is fixed to the outer surface of the side to which reflective LCD element 12r is fixed.
反射型偏光板13rは、フィールドレンズ11rから射出したR光を透過させる。反射型偏光板13rを透過したR光は反射型液晶表示素子12rに入射する。反射型液晶表示素子12rは、入力画像信号を構成するRGB信号のうちのR信号に基づいて光変調し、光変調によって偏光状態が変化したR光(S偏光)を反射して変調光として射出する。反射型偏光板13rは、反射型液晶表示素子12rで反射したR光を反射する。反射型偏光板13rで反射するR光は透過型偏光板15rを透過して、クロスダイクロイックプリズム16に入射する。 Reflective polarizer 13r transmits the R light emitted from field lens 11r. The R light that passes through reflective polarizer 13r enters reflective liquid crystal display element 12r. Reflective liquid crystal display element 12r modulates the R signal from the RGB signals that make up the input image signal, and reflects the R light (S-polarized) whose polarization state has been changed by the optical modulation, and emits it as modulated light. Reflective polarizer 13r reflects the R light reflected by reflective liquid crystal display element 12r. The R light reflected by reflective polarizer 13r passes through transmissive polarizer 15r and enters cross dichroic prism 16.
ダイクロイックミラー14で反射するG光の光路上には、フィールドレンズ11g、反射型偏光板13g、G光用の反射型液晶表示素子12gがこの順で配置されている。フィールドレンズ11gは、入射した直線偏光の光束をG光のテレセントリックな照明光に変換する。 A field lens 11g, a reflective polarizing plate 13g, and a reflective LCD display element 12g for G light are arranged in this order on the optical path of the G light reflected by the dichroic mirror 14. The field lens 11g converts the incident linearly polarized light beam into telecentric illumination light of G light.
略三角柱の支持体20gの3つの側面には矩形状の開口が形成されており、3つの側面の内面側には、各開口を塞ぐように、反射型液晶表示素子12g、反射型偏光板13g、透過型偏光板15gが固着されている。 Rectangular openings are formed on three sides of the approximately triangular prism-shaped support 20g, and a reflective LCD element 12g, a reflective polarizer 13g, and a transmissive polarizer 15g are fixed to the inner surfaces of the three sides so as to cover each opening.
反射型偏光板13gは、支持体20gのフィールドレンズ11gと対向する側面に固着されており、フィールドレンズ11gから射出したG光が入射される。反射型偏光板13gは、G光の光路に対して45度の角度で傾斜している。反射型液晶表示素子12gが固着されている側面の外面には、放熱用のヒートシンク19gが固着されている。 Reflective polarizer 13g is fixed to the side of support 20g facing field lens 11g, and receives the G light emitted from field lens 11g. Reflective polarizer 13g is inclined at a 45-degree angle with respect to the optical path of the G light. A heat sink 19g for heat dissipation is fixed to the outer surface of the side to which reflective LCD element 12g is fixed.
反射型偏光板13gは、フィールドレンズ11gから射出したG光を透過させる。反射型偏光板13gを透過したG光は反射型液晶表示素子12gに入射する。反射型液晶表示素子12gは、入力画像信号を構成するRGB信号のうちのG信号に基づいて光変調し、光変調によって偏光状態が変化したG光(S偏光)を反射して変調光として射出する。反射型偏光板13gは、反射型液晶表示素子12gで反射したG光を反射する。反射型液晶表示素子12gで反射するG光は透過型偏光板15gを透過して、クロスダイクロイックプリズム16に入射する。 Reflective polarizing plate 13g transmits the G light emitted from field lens 11g. The G light that passes through reflective polarizing plate 13g enters reflective liquid crystal display element 12g. Reflective liquid crystal display element 12g modulates the G light based on the G signal from the RGB signals that make up the input image signal, and reflects the G light (S-polarized) whose polarization state has been changed by the optical modulation, and emits it as modulated light. Reflective polarizing plate 13g reflects the G light reflected by reflective liquid crystal display element 12g. The G light reflected by reflective liquid crystal display element 12g passes through transmissive polarizing plate 15g and enters cross dichroic prism 16.
クロスダイクロイックプリズム16は、3つの側面から入射したR光、G光、B光を色合成して、合成光を射出面16aから射出する。投射レンズ17は、射出面16aから射出した合成光をスクリーン18に拡大投影する。 The cross dichroic prism 16 combines the R, G, and B light beams incident on the three sides and emits the combined light from the exit surface 16a. The projection lens 17 enlarges and projects the combined light emitted from the exit surface 16a onto the screen 18.
図1に示すように、透過型偏光板15r、15g、15bで反射する不要偏光の光路上で、支持体20r、20g、20bの外側には、それぞれ、光センサ21r、21g、21bが配置されている。光センサ21r、21g、21bは、入射した光を光量に応じて電気信号に変換する。光センサ21r、21g、21bは、光量を電圧、電流、または周波数等に変換し、検出信号として出力する。 As shown in Figure 1, optical sensors 21r, 21g, and 21b are disposed on the outside of supports 20r, 20g, and 20b, respectively, on the optical path of unwanted polarized light reflected by transmissive polarizers 15r, 15g, and 15b. Optical sensors 21r, 21g, and 21b convert the incident light into an electrical signal according to the amount of light. Optical sensors 21r, 21g, and 21b convert the amount of light into a voltage, current, frequency, or the like, and output it as a detection signal.
図5及び図6を用いて、光センサ21r、21g、21bがそれぞれ支持体20r、20g、20b近傍のどのような位置に配置されているかを説明する。ここでは代表して、支持体20bに対する光センサ21bの位置を説明する。 Using Figures 5 and 6, we will explain where optical sensors 21r, 21g, and 21b are located near support bodies 20r, 20g, and 20b, respectively. Here, we will explain the position of optical sensor 21b relative to support body 20b as a representative example.
図5において、コンデンサレンズ10bから射出したP偏光であるB光の光束Haは、フィールドレンズ11bで反射型液晶表示素子12bの表示エリア(有効画素領域)の大きさに合わせて屈折され、反射型偏光板13bに入射する。反射型偏光板13bを透過したP偏光の光束Hbは、反射型液晶表示素子12bで光変調されてその一部がS偏光となって反射して、反射型偏光板13bに再入射する。S偏光になった光束Hbは反射型偏光板13bで反射して、光束Hcとして透過型偏光板15bに入射する。 In Figure 5, P-polarized B light beam Ha emerging from condenser lens 10b is refracted by field lens 11b to match the size of the display area (effective pixel area) of reflective LCD element 12b and enters reflective polarizer 13b. P-polarized light beam Hb that passes through reflective polarizer 13b is optically modulated by reflective LCD element 12b, and a portion of it becomes S-polarized, is reflected, and re-enters reflective polarizer 13b. S-polarized light beam Hb is reflected by reflective polarizer 13b and enters transmissive polarizer 15b as light beam Hc.
透過型偏光板15bはS偏光を透過し、不要なP偏光を反射する。光センサ21bは、透過型偏光板15bで反射するP偏光の破線で示す光束Hd上に配置されている。 Transmissive polarizer 15b transmits S-polarized light and reflects unwanted P-polarized light. Optical sensor 21b is positioned on the P-polarized light beam Hd, indicated by the dashed line, reflected by transmissive polarizer 15b.
図6に示すように、反射型偏光板13bは、入射したP偏光のB光の光束Haの100%を透過させるのではなく、若干の割合のP偏光を反射し、入射した光束Haに若干含まれるS偏光も反射する。よって、反射型偏光板13bのフィールドレンズ11b側の面から、支持体20bの外側へと向かう、P偏光及びS偏光を含む破線で示す光束Heが射出される。この光束Heは、反射型液晶表示素子12bで光変調されていないため、反射型液晶表示素子12bに起因するフリッカの影響を受けていない。加えて、光束Heは、反射型液晶表示素子12bに起因するフリッカの影響を受けて透過型偏光板15bで反射する光束Hdと比較して光量が大きい。 As shown in Figure 6, the reflective polarizing plate 13b does not transmit 100% of the incident P-polarized B light beam Ha, but rather reflects a small percentage of the P-polarized light and also reflects the small amount of S-polarized light contained in the incident light beam Ha. Therefore, a light beam He, indicated by the dashed line and containing both P-polarized and S-polarized light, is emitted from the surface of the reflective polarizing plate 13b facing the field lens 11b toward the outside of the support 20b. This light beam He is not optically modulated by the reflective LCD element 12b, and is therefore not affected by flicker caused by the reflective LCD element 12b. In addition, the light beam He has a greater amount of light than the light beam Hd that is reflected by the transmissive polarizing plate 15b and is affected by flicker caused by the reflective LCD element 12b.
そのため、光センサ21bは、透過型偏光板15bで反射する光束Hd上であって、反射型偏光板13bで反射する光束Heを避けて、光束Heの影響を受けない位置に配置する必要がある。 For this reason, the optical sensor 21b must be positioned above the light beam Hd reflected by the transmissive polarizer 15b, avoiding the light beam He reflected by the reflective polarizer 13b, and in a position where it is not affected by the light beam He.
このように、光センサ21r、21g、21bは、透過型偏光板15r、15g、15bで反射する光束Hd上であって、反射型偏光板13r、13g、13bで反射する光束Heの影響を受けない位置に配置されている。 In this way, the optical sensors 21r, 21g, and 21b are positioned above the light beam Hd reflected by the transmissive polarizers 15r, 15g, and 15b, and are not affected by the light beam He reflected by the reflective polarizers 13r, 13g, and 13b.
図1では、光センサ21r、21g、21bを1つしか示していないが、反射型液晶表示素子12r、12g、12bの有効画素領域における複数の画素での変調を受けた反射光を含む光束Hdを受光するように、複数の光センサ21r、21g、21bを配置してもよい。複数の光センサ21r、21g、21bは、有効画素領域における水平方向の複数画素及び垂直方向の複数画素よりなる矩形領域での変調を受けた反射光を含む光束Hdを受光するように、直交する2つの方向に配列されているのがよい。 Although only one optical sensor 21r, 21g, and 21b are shown in FIG. 1, multiple optical sensors 21r, 21g, and 21b may be arranged to receive a light beam Hd that includes reflected light modulated by multiple pixels in the effective pixel area of the reflective liquid crystal display elements 12r, 12g, and 12b. It is preferable that the multiple optical sensors 21r, 21g, and 21b be arranged in two orthogonal directions so as to receive a light beam Hd that includes reflected light modulated by a rectangular area consisting of multiple horizontal and vertical pixels in the effective pixel area.
複数の光センサ21r、21g、21bにおける各光センサは単一の受光部を有する。複数の受光部を有する各1つの光センサ21r、21g、21bを用いてもよい。複数の受光部は、反射型液晶表示素子12r、12g、12bにおける複数の画素で変調を受けた反射光を受光する。 Each of the multiple optical sensors 21r, 21g, and 21b has a single light receiving element. Alternatively, a single optical sensor 21r, 21g, or 21b may have multiple light receiving elements. The multiple light receiving elements receive reflected light modulated by multiple pixels in the reflective liquid crystal display elements 12r, 12g, and 12b.
図7~図9を用いて、共通電極電圧(以下、Vcom)の補正動作を詳細に説明する。図7に示すように、B光用の光変調装置60は、反射型液晶表示素子12b、反射型偏光板13b、透過型偏光板15bの他に、光センサ21b、液晶駆動回路22b、検出回路23b、選択回路24b、補正回路25bを備える。反射型液晶表示素子12bは、画素電極121、共通電極122、画素電極121と共通電極122との間に封入された液晶123を有する。 The correction operation of the common electrode voltage (hereinafter referred to as Vcom) will be explained in detail using Figures 7 to 9. As shown in Figure 7, the optical modulation device 60 for B light includes a reflective liquid crystal display element 12b, a reflective polarizer 13b, a transmissive polarizer 15b, an optical sensor 21b, a liquid crystal drive circuit 22b, a detection circuit 23b, a selection circuit 24b, and a correction circuit 25b. The reflective liquid crystal display element 12b has a pixel electrode 121, a common electrode 122, and liquid crystal 123 sealed between the pixel electrode 121 and the common electrode 122.
液晶駆動回路22bは、入力画像信号(R信号)の極性を、Vcomを中心として1垂直期間ごとに正極性と負極性とで反転させて画素電極121に供給する。検出回路23bは、光センサ21bからの検出信号及び液晶駆動回路22bより出力される各種の駆動信号に基づいて、Vcomの状態を検出する。後述するように、検出回路23bは、Vcomの状態の検出結果に基づいて一次フラグを生成する。後述するように、選択回路24bは二次フラグを出力する。補正回路25bは、二次フラグに応じてVcomを補正し、補正したVcomを反射型液晶表示素子12bの共通電極122に供給する。 The liquid crystal drive circuit 22b inverts the polarity of the input image signal (R signal) between positive and negative polarities every vertical period, centered around Vcom, and supplies it to the pixel electrode 121. The detection circuit 23b detects the state of Vcom based on the detection signal from the optical sensor 21b and various drive signals output from the liquid crystal drive circuit 22b. As described below, the detection circuit 23b generates a primary flag based on the detection result of the Vcom state. As described below, the selection circuit 24b outputs a secondary flag. The correction circuit 25b corrects Vcom in accordance with the secondary flag and supplies the corrected Vcom to the common electrode 122 of the reflective liquid crystal display element 12b.
R光用の反射型液晶表示素子12rに対しても、液晶駆動回路22b、検出回路23b、選択回路24b、補正回路25bと同様の、液晶駆動回路22r、検出回路23r、選択回路24r、補正回路25rを備えるR光用の光変調装置60が設けられている。G光用の反射型液晶表示素子12gに対しても、液晶駆動回路22b、検出回路23b、選択回路24b、補正回路25bと同様の、液晶駆動回路22g、検出回路23g、選択回路24g、補正回路25gを備えるG光用の光変調装置60が設けられている。 The reflective LCD display element 12r for R light is also provided with an R light optical modulation device 60 that includes a liquid crystal drive circuit 22r, a detection circuit 23r, a selection circuit 24r, and a correction circuit 25r, similar to the liquid crystal drive circuit 22b, the detection circuit 23b, the selection circuit 24b, and the correction circuit 25b.The reflective LCD display element 12g for G light is also provided with a G light optical modulation device 60 that includes a liquid crystal drive circuit 22g, a detection circuit 23g, a selection circuit 24g, and a correction circuit 25g, similar to the liquid crystal drive circuit 22b, the detection circuit 23b, the selection circuit 24b, and the correction circuit 25b.
図8は、検出回路23r、23g、23bと、補正回路25r、25g、25bと、選択回路24r、24g、24bの具体的な構成例を示している。検出回路23r、23g、23bは、ADコンバータ231、タイミングジェネレータ232、正極性側データホールド回路233、負極性側データホールド回路234、減算器235、フラグ生成器236を有する。選択回路24r、24g、24bは、フレームメモリ241、比較器242、フラグ選択器243を有する。補正回路25r、25g、25bは、データホールド回路251、演算器252、DAコンバータ253を有する。 Figure 8 shows a specific example configuration of detection circuits 23r, 23g, 23b, correction circuits 25r, 25g, 25b, and selection circuits 24r, 24g, 24b. Detection circuits 23r, 23g, 23b include an AD converter 231, a timing generator 232, a positive polarity data hold circuit 233, a negative polarity data hold circuit 234, a subtractor 235, and a flag generator 236. Selection circuits 24r, 24g, 24b include a frame memory 241, a comparator 242, and a flag selector 243. Correction circuits 25r, 25g, 25b include a data hold circuit 251, an arithmetic unit 252, and a DA converter 253.
図8と、図9に示すフローチャートを参照しながら、代表して、検出回路23b、選択回路24b、補正回路25bの動作を説明する。検出回路23bの動作は次のとおりである。投射型表示装置1の電源がオンされると、投射型表示装置1は図9に示す処理を開始する。ADコンバータ231は、光センサ21bより出力された検出信号をAD変換する(図9のステップS1)。デジタル信号に変換された検出信号は、正極性側データホールド回路233及び負極性側データホールド回路234に供給される。 The operation of the detection circuit 23b, selection circuit 24b, and correction circuit 25b will be described below with reference to the flowcharts shown in Figures 8 and 9. The operation of the detection circuit 23b is as follows: When the power to the projection display device 1 is turned on, the projection display device 1 starts the process shown in Figure 9. The AD converter 231 AD converts the detection signal output by the optical sensor 21b (step S1 in Figure 9). The digital detection signal is supplied to the positive polarity data hold circuit 233 and the negative polarity data hold circuit 234.
液晶駆動回路22bは、入力画像信号に同期した水平及び垂直走査信号と、1垂直期間ごとにハイとローとを繰り返す極性切換信号に基づいて、入力画像信号の極性を反転させる。液晶駆動回路22bは、極性切換信号と、水平及び垂直同期信号をタイミングジェネレータ232に供給する。タイミングジェネレータ232は、正極性側データホールド回路233及び負極性側データホールド回路234にそれぞれ正極性側及び負極性側のトリガ信号を供給する。 The liquid crystal drive circuit 22b inverts the polarity of the input image signal based on horizontal and vertical scanning signals synchronized with the input image signal and a polarity switching signal that alternates between high and low every vertical period. The liquid crystal drive circuit 22b supplies the polarity switching signal and horizontal and vertical synchronization signals to the timing generator 232. The timing generator 232 supplies positive and negative trigger signals to the positive data hold circuit 233 and negative data hold circuit 234, respectively.
正極性側データホールド回路233及び負極性側データホールド回路234は、それぞれ、ADコンバータ231から供給された検出信号を格納する。正極性側データホールド回路233は、液晶駆動回路22bが画素電極121に入力画像信号を正極性で供給している垂直期間に、格納された検出信号から正極性側のピークを検出して、ピークの絶対値である正極性側ピーク絶対値を出力する(図9のステップS2)。負極性側データホールド回路234は、液晶駆動回路22bが画素電極121に入力画像信号を負極性で供給している垂直期間に、格納された検出信号から正極性側のピークを検出して、ピークの絶対値である負極性側ピーク絶対値を出力する(図9のステップS3)。 The positive data hold circuit 233 and the negative data hold circuit 234 each store the detection signal supplied from the AD converter 231. The positive data hold circuit 233 detects positive peaks from the stored detection signal during the vertical period in which the liquid crystal drive circuit 22b supplies positive input image signals to the pixel electrodes 121, and outputs a positive peak absolute value, which is the absolute value of the peak (step S2 in Figure 9). The negative data hold circuit 234 detects positive peaks from the stored detection signal during the vertical period in which the liquid crystal drive circuit 22b supplies negative input image signals to the pixel electrodes 121, and outputs a negative peak absolute value, which is the absolute value of the peak (step S3 in Figure 9).
減算器235は、正極性側ピーク絶対値と負極性側ピーク絶対値との差分を算出する(ステップS3)。一例として、減算器235は、正極性側ピーク絶対値から負極性側ピーク絶対値を減算する。Vcomが反転中心電圧よりも高いと、正極性側の投影像を表示しているときに、S偏光が規定の量よりも少なく、P偏光が規定の量よりも多くなる。逆に、負極性側の投影像を表示しているときには、S偏光が規定の量よりも多く、P偏光が規定の量よりも少なくなる。 The subtractor 235 calculates the difference between the positive polarity side peak absolute value and the negative polarity side peak absolute value (step S3). As an example, the subtractor 235 subtracts the negative polarity side peak absolute value from the positive polarity side peak absolute value. If Vcom is higher than the inversion center voltage, when a positive polarity side projection image is displayed, the amount of S-polarized light will be less than the specified amount and the amount of P-polarized light will be more than the specified amount. Conversely, when a negative polarity side projection image is displayed, the amount of S-polarized light will be more than the specified amount and the amount of P-polarized light will be less than the specified amount.
光センサ21bは、投影像を形成するために用いられないP偏光を検出するので、正極性側ピーク絶対値から負極性側ピーク絶対値を減算した差分が正であるということは、Vcomが高すぎることを意味する。逆に差分が負であるということは、Vcomが低すぎることを意味する。 Since optical sensor 21b detects P-polarized light, which is not used to form a projected image, a positive difference obtained by subtracting the negative peak absolute value from the positive peak absolute value means that Vcom is too high. Conversely, a negative difference means that Vcom is too low.
フラグ生成器236は、減算器235よる算出結果である差分に応じて例えば2ビットのフラグを生成する。フラグ生成器236は、2フレームごとにハイとなる2フレームタイミング信号が供給され、2フレームタイミング信号がハイとなるとフラグを生成して出力する。 The flag generator 236 generates, for example, a 2-bit flag according to the difference calculated by the subtractor 235. The flag generator 236 is supplied with a 2-frame timing signal that goes high every 2 frames, and generates and outputs a flag when the 2-frame timing signal goes high.
フラグ生成器236は、減算器235より出力された差分が0であれば、一次フラグとして第1のフラグ“00”を生成し、差分が正であれば一次フラグとして第2のフラグ“11”を生成し、差分が負であれば一次フラグとして第3のフラグ“01”を生成する(図9のステップS4~S8)。一次フラグの第1~第3のフラグ“00”、“11”、“01”はそれぞれ10進数の“0”、“3”、“1”を示す。フラグ生成器236は、2フレームごとに、第1~第3のフラグ“00”、“11”、“01”のいずれかである一次フラグを出力する。 If the difference output by the subtractor 235 is 0, the flag generator 236 generates the first flag "00" as the primary flag; if the difference is positive, the flag generator 236 generates the second flag "11" as the primary flag; and if the difference is negative, the flag generator 236 generates the third flag "01" as the primary flag (steps S4 to S8 in Figure 9). The first to third flags "00", "11", and "01" of the primary flags represent the decimal values "0", "3", and "1", respectively. The flag generator 236 outputs a primary flag that is one of the first to third flags "00", "11", and "01" every two frames.
選択回路24bの動作は次のとおりである。選択回路24bには、入力画像信号F(n)が入力される。入力画像信号のフレームは、…F(n-1)、F(n)、F(n+1)…のように進行する。入力画像信号F(n)は、一連のフレームの総称を意味することがある。 The operation of the selection circuit 24b is as follows. An input image signal F(n) is input to the selection circuit 24b. The frames of the input image signal progress as follows: ...F(n-1), F(n), F(n+1)... The input image signal F(n) can sometimes refer to a series of frames collectively.
フレームメモリ241は、入力画像信号F(n)を1フレーム期間遅延させて1フレーム前の画像信号F(n-1)を出力する。フレームメモリ241より出力されるフレームは、…F(n-2)、F(n-1)、F(n)…のように進行する。同様に、画像信号F(n-1)は、1フレーム遅延の一連のフレームの総称を意味することがある。 Frame memory 241 delays the input image signal F(n) by one frame period and outputs the previous frame's image signal F(n-1). The frames output from frame memory 241 progress as follows: F(n-2), F(n-1), F(n), etc. Similarly, image signal F(n-1) can refer collectively to a series of frames delayed by one frame.
比較器242は、入力画像信号F(n)と画像信号F(n-1)とを比較し、1フレームにおける全画素のうちの所定の割合以上、同一画素位置の画素値が一致すれば、一致を示す“1”を、そうでなければ不一致を示す“0”を比較結果信号として出力する。所定の割合は例えば90%のように適宜の値に設定すればよい。 Comparator 242 compares input image signal F(n) with image signal F(n-1), and if the pixel values at the same pixel positions match for a specified percentage or more of all pixels in one frame, it outputs a "1" indicating a match as the comparison result signal; otherwise, it outputs a "0" indicating a mismatch. The specified percentage can be set to an appropriate value, such as 90%, for example.
1フレームにおける全画素のうちの所定の割合以上、同一画素位置の画素値が一致するということは、入力画像信号F(n)における隣接する2フレームが実質的に同じ画像であるということである。比較器242は、隣接する2フレームが実質的に同じ画像であるか否かを判定する(図9のステップS9)。比較器242は、隣接する2フレームが実質的に同じ画像であると判定されれば、比較結果信号として“1”を出力し、隣接する2フレームが実質的に同じ画像ではないと判定されれば、比較結果信号として“0”を出力する。 If pixel values at the same pixel positions match for a specified percentage or more of all pixels in one frame, it means that two adjacent frames in the input image signal F(n) contain substantially the same image. Comparator 242 determines whether the two adjacent frames contain substantially the same image (step S9 in Figure 9). If comparator 242 determines that the two adjacent frames contain substantially the same image, it outputs a "1" as the comparison result signal, and if it determines that the two adjacent frames do not contain substantially the same image, it outputs a "0" as the comparison result signal.
比較器242による一致と不一致の判定は、Vcomの調整精度の高低に応じた判定精度としてもよい。Vcomの調整精度をさほど高精度にしなくてもよい場合には、比較器242による一致と不一致の判定を簡易的に行ってもよい。例えば、各画素データが12ビットである場合、上位10ビットで入力画像信号F(n)と画像信号F(n-1)との同一画素位置の画素値が一致するか否かを判定してもよい。 The accuracy of the comparator 242's determination of match/mismatch may be based on the level of Vcom adjustment accuracy. If Vcom adjustment accuracy does not need to be very high, the comparator 242 may simply determine match/mismatch. For example, if each pixel data is 12 bits, the most significant 10 bits may be used to determine whether the pixel values at the same pixel position in the input image signal F(n) and the image signal F(n-1) match.
また、比較器242は、1フレームにおける全画素で画素値が一致するか否かを判定しなくてもよく、フレーム内の一部の画素で画素値が一致するか否かを判定してもよい。比較器242は、光センサ21bが光束Hdを検出する空間的な範囲に対応する一部の画素で画素値が一致するか否かを判定してもよい。比較器242は、Vcomの調整精度が所定の精度以上で確保されるように、一致または不一致を判定すればよい。 Furthermore, the comparator 242 does not have to determine whether the pixel values match for all pixels in a frame, but may instead determine whether the pixel values match for some pixels within the frame. The comparator 242 may determine whether the pixel values match for some pixels corresponding to the spatial range in which the optical sensor 21b detects the luminous flux Hd. The comparator 242 only needs to determine whether the pixel values match so as to ensure that the adjustment accuracy of Vcom is at or above a predetermined accuracy.
フラグ選択器243は、比較器242から供給される比較結果信号が一致を示す“1”であれば、フラグ生成器236より出力される一次フラグをそのまま二次フラグとして出力する(図9のステップS10)。フラグ選択器243は、比較結果信号が不一致を示す“0”であれば、一次フラグが第1~第3のフラグのうちのいずれのフラグかによって、二次フラグとして出力するフラグを異ならせる。 If the comparison result signal supplied from the comparator 242 is "1" indicating a match, the flag selector 243 outputs the primary flag output from the flag generator 236 as the secondary flag (step S10 in Figure 9). If the comparison result signal is "0" indicating a mismatch, the flag selector 243 outputs a different flag as the secondary flag depending on which of the first to third flags the primary flag is.
フラグ選択器243は、一次フラグが第1のフラグ“00”であれば、第1のフラグ“00”をそのまま二次フラグとして出力する。フラグ選択器243は、一次フラグが第2のフラグ“11”または第3のフラグ“01”であれば、第2のフラグ“11”または第3のフラグ“01”を第1のフラグ“00”に置換して二次フラグとして出力する(図9のステップS11)。即ち、フラグ選択器243は、比較結果信号が不一致を示す“0”であれば、フラグ生成器236より出力される一次フラグにかかわらず、固定的に第1のフラグ“00”を二次フラグとして出力する。 If the primary flag is the first flag "00", the flag selector 243 outputs the first flag "00" as is as the secondary flag. If the primary flag is the second flag "11" or the third flag "01", the flag selector 243 replaces the second flag "11" or the third flag "01" with the first flag "00" and outputs it as the secondary flag (step S11 in Figure 9). In other words, if the comparison result signal is "0", indicating a mismatch, the flag selector 243 fixedly outputs the first flag "00" as the secondary flag, regardless of the primary flag output by the flag generator 236.
第1のフラグ“00”はVcomが反転中心電圧となっていてVcomを補正する必要がないことを示す。第2のフラグ“11”はVcomが反転中心電圧よりも高く、Vcomを低く補正する必要があることを示す。第3のフラグ“01”はVcomが反転中心電圧よりも低く、Vcomを高く補正する必要があることを示す。隣接する2フレームが異なる画像である場合には、Vcomが反転中心電圧よりも高いか低いという判定結果が正しくない可能性がある。比較結果信号が不一致であるときに第2のフラグ“11”または第3のフラグ“01”を第1のフラグ“00”に置換するのは、判定結果が正しくない可能性があるときに、Vcomを補正しないようにするためである。 The first flag "00" indicates that Vcom is at the inversion center voltage and there is no need to correct Vcom. The second flag "11" indicates that Vcom is higher than the inversion center voltage and Vcom needs to be corrected lower. The third flag "01" indicates that Vcom is lower than the inversion center voltage and Vcom needs to be corrected higher. If two adjacent frames contain different images, the determination result of whether Vcom is higher or lower than the inversion center voltage may be incorrect. When the comparison result signals do not match, the second flag "11" or third flag "01" is replaced with the first flag "00" to avoid correcting Vcom when there is a possibility that the determination result may be incorrect.
補正回路25bの動作は次のとおりである。選択回路24bより出力された二次フラグは、演算器252に入力される。データホールド回路251には、Vcomの反転中心電圧に相当するデジタル値であるVcom初期値が保持されている。上述のように、画素電極駆動用トランジスタの特性上のばらつき等の各種の条件で、Vcom初期値に基づいてVcomを設定したとしても交流電圧の正極性側と負極性側とで非対称性が生じることがあり、Vcomを補正する必要が生じることがある。なお、データホールド回路251にVcom初期値を保持することは必須ではない。データホールド回路251にVcom初期値を保持しなくても、データホールド回路251に保持されるVcom補正値が順に更新されて、所定時間後に最適なVcom補正値が得られる。 The operation of the correction circuit 25b is as follows. The secondary flag output by the selection circuit 24b is input to the calculator 252. The data hold circuit 251 holds the initial Vcom value, which is a digital value equivalent to the inversion center voltage of Vcom. As mentioned above, even if Vcom is set based on the initial Vcom value, various conditions, such as variations in the characteristics of the pixel electrode driving transistors, may cause asymmetry between the positive and negative polarities of the AC voltage, making it necessary to correct Vcom. Note that it is not necessary to hold the initial Vcom value in the data hold circuit 251. Even if the initial Vcom value is not held in the data hold circuit 251, the Vcom correction value held in the data hold circuit 251 is updated in sequence, and the optimal Vcom correction value can be obtained after a predetermined time.
データホールド回路251は、2フレームタイミング信号がハイになると、格納している値を読み出す。演算器252は、データホールド回路251よりVcom初期値が読み出され、二次フラグが第1のフラグ“00”であればVcom初期値を補正せず、データホールド回路251に格納し、かつ、DAコンバータ253に供給する。 When the 2-frame timing signal goes high, the data hold circuit 251 reads the stored value. The calculator 252 reads the Vcom initial value from the data hold circuit 251. If the secondary flag is the first flag "00", the calculator 252 does not correct the Vcom initial value, stores it in the data hold circuit 251, and supplies it to the DA converter 253.
演算器252は、データホールド回路251よりVcom初期値が読み出され、二次フラグが第2のフラグ“11”であればVcom初期値より1ビット減算したVcom補正値を、データホールド回路251に格納し、かつ、DAコンバータ253に供給する(図9のステップS12)。演算器252は、データホールド回路251よりVcom初期値が読み出され、二次フラグが第3のフラグ“01”であればVcom初期値に1ビット加算したVcom補正値を、データホールド回路251に格納し、かつ、DAコンバータ253に供給する(図9のステップS12)。 When the Vcom initial value is read from the data hold circuit 251, the calculator 252 subtracts one bit from the Vcom initial value if the secondary flag is the second flag "11", stores the resulting Vcom correction value in the data hold circuit 251, and supplies it to the DA converter 253 (step S12 in Figure 9). When the Vcom initial value is read from the data hold circuit 251, the calculator 252 adds one bit to the Vcom initial value if the secondary flag is the third flag "01", stores the resulting Vcom correction value in the data hold circuit 251, and supplies it to the DA converter 253 (step S12 in Figure 9).
演算器252は、データホールド回路251にVcom補正値が格納された後も同様に、データホールド回路251よりVcom補正値が読み出され、二次フラグが第2のフラグ“11”であればVcom補正値より1ビット減算した新たなVcom補正値を、データホールド回路251に格納し、かつ、DAコンバータ253に供給する(図9のステップS12)。演算器252は、データホールド回路251よりVcom補正値が読み出され、二次フラグが第3のフラグ“01”であればVcom補正値に1ビット加算した新たなVcom補正値を、データホールド回路251に格納し、かつ、DAコンバータ253に供給する(図9のステップS12)。 Similarly, after the Vcom correction value is stored in the data hold circuit 251, the calculator 252 reads the Vcom correction value from the data hold circuit 251. If the secondary flag is the second flag "11", the calculator 252 subtracts one bit from the Vcom correction value to create a new Vcom correction value, stores the new Vcom correction value in the data hold circuit 251, and supplies the new Vcom correction value to the DA converter 253 (step S12 in FIG. 9). The calculator 252 reads the Vcom correction value from the data hold circuit 251. If the secondary flag is the third flag "01", the calculator 252 adds one bit to the Vcom correction value to create a new Vcom correction value, stores the new Vcom correction value in the data hold circuit 251, and supplies the new Vcom correction value to the DA converter 253 (step S12 in FIG. 9).
DAコンバータ253には、データホールド回路251及び演算器252がVcom補正値を更新する動作を繰り返すことにより、最適なVcom補正値が供給される。DAコンバータ253は、入力されたVcom補正値をDA変換して、アナログ値であるVcomを共通電極122に印加する(図9のステップS13)。 The data hold circuit 251 and the calculator 252 repeatedly update the Vcom correction value, thereby supplying the optimal Vcom correction value to the DA converter 253. The DA converter 253 converts the input Vcom correction value from digital to analog and applies the analog value Vcom to the common electrode 122 (step S13 in Figure 9).
このように、補正回路25bは、二次フラグが第1のフラグ“00”であればVcomを補正せず、二次フラグが第2のフラグ“11”であればVcomを低くするよう補正し、二次フラグが第3のフラグ“01”であればVcomを高くするよう補正する。補正回路25bは、常時、反転中心電圧に一致するVcomを共通電極122に印加することができる。 In this way, the correction circuit 25b does not correct Vcom if the secondary flag is the first flag "00", corrects Vcom to be lower if the secondary flag is the second flag "11", and corrects Vcom to be higher if the secondary flag is the third flag "01". The correction circuit 25b can always apply Vcom that matches the inversion center voltage to the common electrode 122.
図9のステップS14にて、投射型表示装置1の電源がオフされると、投射型表示装置1は図9に示す処理終了させる。投射型表示装置1の電源がオフされなければ、投射型表示装置1はステップS1以降の処理を繰り返す。補正回路25bは、Vcomを補正する動作を2フレームごとに繰り返す。 If the power supply to the projection display device 1 is turned off in step S14 of FIG. 9, the projection display device 1 ends the processing shown in FIG. 9. If the power supply to the projection display device 1 is not turned off, the projection display device 1 repeats the processing from step S1 onwards. The correction circuit 25b repeats the operation of correcting Vcom every two frames.
ところで、第1のフラグ“00”、第2のフラグ“11”、第3のフラグ“01”における下位ビットをVcom補正値(またはVcom初期値)に加減算するビット数を表し、上位ビットの“1”は減算を意味し、上位ビットの“0”は加算を意味するとする。演算器252を、二次フラグの上位ビット及び下位ビットをこのように定義したデジタル回路で構成することができる。演算器252をこのようなデジタル回路で構成すると、仮に誤って、定義されていない10進数の“2”を示す“10”が入力されたとしても、Vcomは補正されないから、誤動作を回避することができる。 The lower bits of the first flag "00", the second flag "11", and the third flag "01" represent the number of bits to be added to or subtracted from the Vcom correction value (or Vcom initial value), with a higher-order bit of "1" indicating subtraction and a higher-order bit of "0" indicating addition. Calculator 252 can be configured with a digital circuit in which the higher-order and lower-order bits of the secondary flags are defined in this way. If calculator 252 is configured with such a digital circuit, even if "10", which represents the undefined decimal number "2", is mistakenly input, Vcom will not be corrected, and malfunctions can be avoided.
図8において、タイミングジェネレータ232は、水平及び垂直同期信号に基づいて、入力画像信号F(n)のブランキング期間に正極性側及び負極性側のトリガ信号を発生して、正極性側データホールド回路233及び負極性側データホールド回路234に供給するのがよい。 In FIG. 8, the timing generator 232 generates positive and negative trigger signals during the blanking period of the input image signal F(n) based on the horizontal and vertical synchronization signals, and supplies these signals to the positive data hold circuit 233 and the negative data hold circuit 234.
光センサ21bは、反射型液晶表示素子12r、12g、12bにおける垂直走査が開始する位置または垂直走査が終了する位置の画素で変調を受けた反射光を受光する位置に配置されているのがよい。このようにすると、1フレームの全画素を正極または負極で表示した1フレームの表示の終了時点で、Vcomのずれを検出することができる。 The optical sensor 21b is preferably positioned to receive modulated reflected light from pixels at the start or end of vertical scanning on the reflective LCD elements 12r, 12g, and 12b. This allows for detection of Vcom deviations at the end of one frame in which all pixels are displayed as positive or negative.
図10A~図10Cに示すタイミングチャートを用いて、投射型表示装置1(光変調装置60)の動作を説明する。図10Aにおいて、(a)は入力画像信号F(n)、F(n+1)…の波形を概念的に示し、(b)は入力画像信号F(n)、F(n+1)…を示し、(c)は1フレーム前の画像信号F(n-1)、F(n)…を示している。入力画像信号F(n)、F(n+1)…のフレームレートは120Hzであるから、1フレームの期間は1/120秒である。 The operation of the projection display device 1 (light modulation device 60) will be explained using the timing charts shown in Figures 10A to 10C. In Figure 10A, (a) conceptually shows the waveforms of the input image signals F(n), F(n+1), etc., (b) shows the input image signals F(n), F(n+1), etc., and (c) shows the image signals F(n-1), F(n), etc. from one frame ago. The frame rate of the input image signals F(n), F(n+1), etc. is 120 Hz, so the period of one frame is 1/120 seconds.
図10Aの(d)は、比較器242による隣接する2フレームの画素ごとの比較結果C(n)、C(n+2)…を示している。図10Aの(e)は、1フレームにおける全画素のうちの所定の割合以上、画素値が一致するか否かを示す比較結果信号242(n-2)、242(n)、242(n+2)…を示している。比較器242は、1フレームの期間で得られた比較結果C(n)、C(n+2)…に基づき、次の2フレームの期間、一致を示す“1”または不一致を示す“0”である比較結果信号242(n)、242(n+2)…を出力する。 (d) of Figure 10A shows the comparison results C(n), C(n+2), etc. of each pixel in two adjacent frames by comparator 242. (e) of Figure 10A shows comparison result signals 242(n-2), 242(n), 242(n+2), etc., which indicate whether or not the pixel values match for at least a specified percentage of all pixels in one frame. Based on the comparison results C(n), C(n+2), etc. obtained during one frame period, comparator 242 outputs comparison result signals 242(n), 242(n+2), etc., which are either "1" indicating a match or "0" indicating a mismatch, for the next two frames.
図10Bの(f)に示すように、液晶駆動回路22r、22g、22bは、ハイとローを交互に繰り返す極性切換信号をタイミングジェネレータ232に供給する。液晶駆動回路22r、22g、22bは、入力画像信号F(n)、F(n+1)…の極性を、Vcomを中心として1垂直期間ごとに正極性と負極性とで反転させて画素電極121に供給する。従って、図10Bの(g)に示すように、液晶駆動電圧は、正極性と負極性とを交互に繰り返す。極性切換信号がハイの期間では、入力画像信号は+F(n)、+F(n+2)…となり、極性切換信号がローの期間では、入力画像信号は-F(n+1)、-F(n+3)…となる。 As shown in (f) of Figure 10B, liquid crystal drive circuits 22r, 22g, and 22b supply a polarity switching signal that alternates between high and low to timing generator 232. Liquid crystal drive circuits 22r, 22g, and 22b invert the polarity of input image signals F(n), F(n+1), etc. between positive and negative every vertical period, centered around Vcom, and supply them to pixel electrodes 121. Therefore, as shown in (g) of Figure 10B, the liquid crystal drive voltage alternates between positive and negative polarity. When the polarity switching signal is high, the input image signal is +F(n), +F(n+2), etc.; when the polarity switching signal is low, the input image signal is -F(n+1), -F(n+3), etc.
図10Bにおいて、(h)は垂直同期信号を示し、(i)はタイミングジェネレータ232が正極性側データホールド回路233に供給する正極性側のトリガ信号、(j)はタイミングジェネレータ232が負極性側データホールド回路234に供給する負極性側のトリガ信号を示す。正極性側及び負極性側のトリガ信号は、2フレームごとに、各フレームの先頭でハイとなる。 In Figure 10B, (h) indicates the vertical synchronization signal, (i) indicates the positive polarity trigger signal supplied by the timing generator 232 to the positive polarity data hold circuit 233, and (j) indicates the negative polarity trigger signal supplied by the timing generator 232 to the negative polarity data hold circuit 234. The positive polarity and negative polarity trigger signals go high at the beginning of each frame every two frames.
図10Cの(k)に示すように、正極性側データホールド回路233は、2フレームごとに、正極性側ピーク絶対値233(n)、233(n+2)…を出力する。図10Cの(m)に示すように、負極性側データホールド回路234は、2フレームごとに、負極性側ピーク絶対値234(n)、234(n+2)…を出力する。負極性側ピーク絶対値234(n)、234(n+2)…を出力するタイミングは、正極性側ピーク絶対値233(n)、233(n+2)…を出力するタイミングより1フレームの期間遅れている。なお、図10Cでは、図10Bの(i)及び(j)と同じ正極性側及び負極性側のトリガ信号を示している。 As shown in (k) of Figure 10C, the positive data hold circuit 233 outputs positive peak absolute values 233(n), 233(n+2), etc. every two frames. As shown in (m) of Figure 10C, the negative data hold circuit 234 outputs negative peak absolute values 234(n), 234(n+2), etc. every two frames. The timing at which the negative peak absolute values 234(n), 234(n+2), etc. are output is delayed by one frame period from the timing at which the positive peak absolute values 233(n), 233(n+2), etc. are output. Note that Figure 10C shows the same positive and negative trigger signals as Figure 10B (i) and (j).
図10Cの(n)に示すように、減算器235は、正極性側ピーク絶対値と負極性側ピーク絶対値との差信号235(n)、235(n+2)…を出力する。図10Cの(o)に示すように、フラグ選択器243は、二次フラグ243(n)、243(n+2)…を出力する。 As shown in (n) of Figure 10C, the subtractor 235 outputs difference signals 235(n), 235(n+2), etc. between the positive and negative peak absolute values. As shown in (o) of Figure 10C, the flag selector 243 outputs secondary flags 243(n), 243(n+2), etc.
図10Cの(q)に示すように、データホールド回路251は、(p)に示す2フレームタイミング信号がハイとなるごとに、Vcom補正値251(n-2)、251(n)、251(n+2)…を出力する。図10Cの(r)に示すように、演算器252は、2フレームタイミング信号がハイとなるごとに、新たなVcom補正値252(n)、252(n+2)、252(n+4)…を出力する。 As shown in (q) of Figure 10C, the data hold circuit 251 outputs Vcom correction values 251(n-2), 251(n), 251(n+2), etc. each time the two-frame timing signal shown in (p) goes high. As shown in (r) of Figure 10C, the calculator 252 outputs new Vcom correction values 252(n), 252(n+2), 252(n+4), etc. each time the two-frame timing signal goes high.
Vcom補正値252(n)は、Vcom補正値251(n-2)+二次フラグ243(n)である。Vcom補正値252(n+2)は、Vcom補正値251(n)+二次フラグ243(n+2)である。Vcom補正値252(n+4)は、Vcom補正値251(n+2)+二次フラグ243(n+4)である。但し、演算器252は、二次フラグ243(n)、243(n+2)…が、第1のフラグ“00”であれば加減算処理を実行せず、第2のフラグ“11”であれば減算処理を実行し、第3のフラグ“01”であれば加算処理を実行する。 Vcom correction value 252(n) is Vcom correction value 251(n-2) + secondary flag 243(n). Vcom correction value 252(n+2) is Vcom correction value 251(n) + secondary flag 243(n+2). Vcom correction value 252(n+4) is Vcom correction value 251(n+2) + secondary flag 243(n+4). However, if secondary flag 243(n), 243(n+2), etc. is the first flag "00", calculator 252 does not perform addition or subtraction processing; if the second flag is "11", calculator 252 performs subtraction processing; and if the third flag is "01", calculator 252 performs addition processing.
以上のように、光変調装置60、及び光変調装置60を備える投射型表示装置1は、Vcomのずれを補正するために特定のパターンの画像を投影する必要はなく、入力画像信号に基づく通常の画像を投影している状態で常時Vcomのずれを補正することができる。これにより、投影像に発生するフリッカを抑制し、液晶表示素子(反射型液晶表示素子12r、12g、12b)の経時変化を抑制することができる。投影像に発生するフリッカが抑制されるから、投射型表示装置1は高画質な画像を表示することができる。液晶表示素子の経時変化が抑制されるから、投射型表示装置1の信頼性を向上させることができる。 As described above, the light modulation device 60 and the projection display device 1 equipped with the light modulation device 60 do not need to project a specific pattern image to correct Vcom deviation, and can constantly correct Vcom deviation while projecting a normal image based on an input image signal. This suppresses flicker in the projected image and reduces deterioration over time of the liquid crystal display elements (reflective liquid crystal display elements 12r, 12g, 12b). Because flicker in the projected image is suppressed, the projection display device 1 can display high-quality images. Because deterioration over time of the liquid crystal display elements is suppressed, the reliability of the projection display device 1 can be improved.
光変調装置60、及び光変調装置60を備える投射型表示装置1によれば、入力画像信号のフレームレートを倍速変換処理する必要はない。よって、入力画像信号のフレームレートが120Hzまたはそれ以上であっても、回路規模及びコストの大幅な増大を招くことがなく、Vcomのずれを補正することができる。 The optical modulation device 60 and the projection display device 1 equipped with the optical modulation device 60 eliminate the need to double the frame rate of the input image signal. Therefore, even if the frame rate of the input image signal is 120 Hz or higher, Vcom deviation can be corrected without significantly increasing circuit size or cost.
光センサ21r、21g、21bは投射型表示装置1の内部に取り付けられているため、投射型表示装置1が大型化することはない。光センサ21r、21g、21bの存在が、投射レンズ17の交換の妨げとなることはない。投射レンズ17がスクリーン18に拡大投影する投影像に光センサ21r、21g、21bの影が映ることはない。 Since optical sensors 21r, 21g, and 21b are installed inside the projection display device 1, the projection display device 1 does not become larger. The presence of optical sensors 21r, 21g, and 21b does not interfere with replacing the projection lens 17. The shadows of optical sensors 21r, 21g, and 21b are not cast on the enlarged image projected onto the screen 18 by the projection lens 17.
図1に示す投射型表示装置1においては、各色の光路に図8に示す構成を備える光変調装置60を設けているが、一部の色の光路のみに光変調装置60を設けてもよい。R光、G光、B光のうち、最も明るくフリッカが目立ちやすいG光の光路のみに光変調装置60を設けてもよい。波長が短く、光学部品に用いられる有機材料に対して影響を与えやすいB光の光路のみに光変調装置60を設けてもよい。 In the projection display device 1 shown in Figure 1, a light modulation device 60 having the configuration shown in Figure 8 is provided in the light path of each color, but a light modulation device 60 may be provided in only the light paths of some of the colors. Of the R, G, and B lights, a light modulation device 60 may be provided only in the light path of G light, which is the brightest and most likely to cause noticeable flicker. A light modulation device 60 may be provided only in the light path of B light, which has a short wavelength and is more likely to affect organic materials used in optical components.
光センサをスクリーン18に表示されている投影像の近傍または投射レンズ17内に配置する従来の構成と、本実施形態の構成とを併用してもよい。 The configuration of this embodiment may be used in combination with a conventional configuration in which the optical sensor is located near the projected image displayed on the screen 18 or within the projection lens 17.
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。検出回路23r,23g,23b、選択回路24r,24g,24b、補正回路25r,25g,25bは集積回路によって構成されていてもよいし、少なくとも一部の回路がマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. The detection circuits 23r, 23g, 23b, the selection circuits 24r, 24g, 24b, and the correction circuits 25r, 25g, 25b may be configured using integrated circuits, or at least some of the circuits may be configured using a microcomputer.
1 投射型表示装置
2 光源
5,14 ダイクロイックミラー
9r,9g,9b 偏光変換素子
16 クロスダイクロイックプリズム
17 投射レンズ
12r,12g,12b 反射型液晶表示素子
13r,13g,13b 反射型偏光板
15r,15g,15b 透過型偏光板
21r,21g,21b 光センサ
22r,22g,22b 液晶駆動回路
23r,23g,23b 検出回路
24r,24g,24b 選択回路
25r,25g,25b 補正回路
REFERENCE SIGNS LIST 1 projection display device 2 light source 5, 14 dichroic mirror 9r, 9g, 9b polarization conversion element 16 cross dichroic prism 17 projection lens 12r, 12g, 12b reflective liquid crystal display element 13r, 13g, 13b reflective polarizer 15r, 15g, 15b transmissive polarizer 21r, 21g, 21b optical sensor 22r, 22g, 22b liquid crystal drive circuit 23r, 23g, 23b detection circuit 24r, 24g, 24b selection circuit 25r, 25g, 25b correction circuit
Claims (4)
前記液晶表示素子より射出された変調光のうち、前記第1の偏光を透過し、前記第1の偏光と直交する一方向の直線偏光である第2の偏光を反射する反射型偏光板と、
前記反射型偏光板で反射する前記第2の偏光を透過し、前記第1の偏光を反射する透過型偏光板と、
前記透過型偏光板で反射する前記第1の偏光を受光して検出信号を出力する光センサと、
前記入力画像信号の極性を前記共通電極電圧に対して1垂直期間ごとに正極性と負極性とで反転させて前記画素電極に供給する液晶駆動回路と、
前記液晶駆動回路が前記画素電極に前記入力画像信号を正極性で供給している各垂直期間に前記光センサから出力される前記検出信号のピークの絶対値である正極性側ピーク絶対値と、前記液晶駆動回路が前記画素電極に前記入力画像信号を負極性で供給している各垂直期間に前記光センサから出力される前記検出信号のピークの絶対値である負極性側ピーク絶対値との差分を算出し、前記差分が0であれば一次フラグとして第1のフラグを生成し、前記差分が正であれば一次フラグとして第2のフラグを生成し、前記差分が負であれば一次フラグとして第3のフラグを生成する検出回路と、
前記入力画像信号における隣接する2フレームを比較して、両者が実質的に同じ画像であるか否かを判定し、両者が実質的に同じ画像であると判定されれば、前記一次フラグをそのまま二次フラグとして出力し、両者が実質的に同じ画像ではないと判定されれば、前記第2及び第3のフラグを前記第1のフラグに置換して二次フラグとして出力する選択回路と、
前記二次フラグが前記第1のフラグであれば前記共通電極電圧を補正せず、前記二次フラグが前記第2のフラグであれば前記共通電極電圧を低くするよう補正し、前記二次フラグが前記第3のフラグであれば前記共通電極電圧を高くするよう補正する補正回路と、
を備える光変調装置。 a liquid crystal display element having pixel electrodes, a common electrode to which a common electrode voltage is applied, and liquid crystal sandwiched between the pixel electrodes and the common electrode, which optically modulates incident first polarized light, which is linearly polarized light in one direction, based on an input image signal, and emits the modulated light;
a reflective polarizing plate that transmits the first polarized light and reflects a second polarized light that is linearly polarized in one direction orthogonal to the first polarized light, out of the modulated light emitted from the liquid crystal display element;
a transmission polarizing plate that transmits the second polarized light reflected by the reflective polarizing plate and reflects the first polarized light;
an optical sensor that receives the first polarized light reflected by the transmission polarizing plate and outputs a detection signal;
a liquid crystal drive circuit that inverts the polarity of the input image signal between positive and negative polarities with respect to the common electrode voltage every vertical period and supplies the inverted signal to the pixel electrodes;
a detection circuit that calculates a difference between a positive polarity side peak absolute value, which is the absolute value of the peak of the detection signal output from the optical sensor during each vertical period in which the liquid crystal drive circuit supplies the input image signal to the pixel electrode with positive polarity, and a negative polarity side peak absolute value, which is the absolute value of the peak of the detection signal output from the optical sensor during each vertical period in which the liquid crystal drive circuit supplies the input image signal to the pixel electrode with negative polarity, and generates a first flag as a primary flag if the difference is zero, a second flag as a primary flag if the difference is positive, and a third flag as a primary flag if the difference is negative;
a selection circuit that compares two adjacent frames in the input image signal to determine whether they are substantially the same image, and if it is determined that they are substantially the same image, outputs the primary flag as a secondary flag as is, and if it is determined that they are not substantially the same image, replaces the second and third flags with the first flag and outputs the resulting secondary flag;
a correction circuit that does not correct the common electrode voltage if the secondary flag is the first flag, corrects the common electrode voltage to be lower if the secondary flag is the second flag, and corrects the common electrode voltage to be higher if the secondary flag is the third flag;
An optical modulation device comprising:
ランダム偏光の赤色光、緑色光、及び青色光の各光束を一方向の直線偏光である第1の偏光に揃えて射出する偏光変換素子と、
前記第1の偏光に揃えられた赤色光、緑色光、及び青色光の各光束の光路に設けられた請求項1~3のいずれか1項に記載の光変調装置と、
前記光変調装置における前記透過型偏光板を透過した赤色光、緑色光、及び青色光の、前記第1の偏光と直交する一方向の直線偏光である第2の偏光の各光束を色合成する色合成プリズムと、
前記色合成プリズムで色合成された合成光を拡大投影する投射レンズと、
を備える投射型表示装置。 a dichroic mirror that separates a white light beam emitted from a light source into randomly polarized red, green, and blue light beams;
a polarization conversion element that converts randomly polarized red, green, and blue light beams into first polarized light that is linearly polarized in one direction and then emits the first polarized light;
the light modulation device according to any one of claims 1 to 3, which is provided in the optical paths of the red light, green light, and blue light beams aligned to the first polarization;
a color combining prism that combines the red light, green light, and blue light transmitted through the transmission polarizing plate in the light modulation device into second polarized light beams that are linearly polarized in one direction orthogonal to the first polarized light;
a projection lens that enlarges and projects the combined light obtained by the color combining prism;
A projection display device comprising:
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