專利名稱：圖像投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稱為液晶投影儀等的圖像投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
例如，通過(guò)在上面設(shè)置有透明電極的第一透明基板和上面設(shè)置有形成像素的透明電極、配線和開關(guān)元件等的第二透明基板之間密封具有正介電各向異性的向列相液晶，形成供液晶投影儀之用的液晶顯示單元。這種液晶顯示單元包括其長(zhǎng)軸的排列在所述兩個(gè)玻璃基板之間被連續(xù)扭曲90°的液晶分子，從而被稱為TN(扭曲向列相)液晶顯示單元。
在TN液晶顯示單元中，在第一透明基板和第二透明基板之間施加電壓，以改變液晶分子的指向矢(director)取向，從而改變整個(gè)液晶層中的延遲(相差)，由此實(shí)現(xiàn)光學(xué)調(diào)制。
更具體地說(shuō)，在這兩個(gè)玻璃基板之間，液晶分子的排列被連續(xù)扭曲90°，同時(shí)對(duì)液晶層施加最低的電壓，例如，同時(shí)不施加任何電壓(為了方便起見，下面稱為“無(wú)電壓施加狀態(tài)”)。在這種狀態(tài)下，當(dāng)具有沿預(yù)定方向的偏振軸的偏振光進(jìn)入液晶顯示單元時(shí)，光線被供給延遲，偏振方向被旋轉(zhuǎn)大約180°。當(dāng)對(duì)液晶施加的電壓被增大時(shí)，扭曲的液晶分子的指向矢沿液晶層的厚度方向取向，以降低向具有沿預(yù)定方向的偏振軸的偏振光提供的延遲。這種液晶顯示單元被稱為常態(tài)白色(模式)液晶顯示單元。
除了上述TN液晶顯示單元之外，目前使用所謂的VAN(垂直排列向列相)液晶顯示單元。通過(guò)在上面設(shè)置有透明電極的第一基板和上面設(shè)置有以像素形式排列成二維光學(xué)開關(guān)的第二基板、配線和開關(guān)元件等的電路基板之間，密封具有正介電各向異性的向列相液晶，形成VAN液晶顯示單元。向列相液晶分子被排列成垂直配向，使得其長(zhǎng)軸近似垂直于這兩個(gè)基板。
在這種VAN液晶顯示單元中，在第一基板和呈像素形式的第二基板之間，即在對(duì)置電極之間施加電壓，以改變液晶分子的指向矢取向，從而改變整個(gè)液晶層中的延遲，由此實(shí)現(xiàn)光學(xué)調(diào)制。
更具體地說(shuō)，在液晶層的無(wú)電壓施加狀態(tài)下，液晶分子的長(zhǎng)軸近似垂直于垂直配向的兩個(gè)基板。當(dāng)具有沿預(yù)定方向的偏振軸的偏振光進(jìn)入液晶單元時(shí)，光線幾乎不被提供延遲。當(dāng)對(duì)液晶施加的電壓被增大時(shí)，液晶分子的指向矢取向的排列在這兩個(gè)基板之間被連續(xù)扭曲，從而增大向具有沿預(yù)定方向的偏振軸的偏振光提供的延遲。這種液晶顯示單元被稱為常態(tài)黑色(模式)液晶顯示單元。
近年來(lái)，隨著液晶顯示單元的分辨率越來(lái)越高以及尺寸越來(lái)越小，均形成像素區(qū)的像素電極被排列成其間的間隔極小，已發(fā)現(xiàn)在相鄰的像素電極之間產(chǎn)生的側(cè)向電場(chǎng)不利地影響液晶的配向。
特別地，先進(jìn)的液晶投影儀具有尺寸極小(大約10微米)的像素，使得側(cè)向電場(chǎng)的影響不可忽視?，F(xiàn)在參考圖13說(shuō)明歸因于側(cè)向電場(chǎng)的缺點(diǎn)的一個(gè)具體例子，圖13表示例證的VAN反射型液晶顯示單元。
在圖13中，附圖標(biāo)記1表示上面設(shè)置有透明電極的玻璃基板，附圖標(biāo)記2表示反射像素電極。在反射像素電極2中，附圖標(biāo)記2a表示未被施加任何電壓的處于黑色顯示狀態(tài)的反射像素電極，附圖標(biāo)記2b表示被施加電壓的處于白色顯示狀態(tài)的反射像素電極。附圖標(biāo)記3表示液晶層，附圖標(biāo)記4表示液晶分子，其中橢圓的主軸對(duì)應(yīng)于液晶分子的指向矢取向。附圖標(biāo)記5表示透明電極，附圖標(biāo)記6表示在透明電極5上蒸發(fā)沉積的配向膜，附圖標(biāo)記7表示在反射像素電極2上蒸發(fā)沉積的配向膜。附圖標(biāo)記8表示當(dāng)液晶顯示單元被夾在正交尼科爾(Nicol)偏振片(未示出)之間時(shí)的反射率的分布。
VAN反射型液晶顯示單元使用ECB(電控雙折射)效應(yīng)來(lái)總體控制通過(guò)液晶層3的光線的偏振狀態(tài)。
如圖13中所示，在未被施加電壓的像素2a和被施加電壓的像素2b之間的邊界附近產(chǎn)生側(cè)向電場(chǎng)9，側(cè)向電場(chǎng)9在反射像素電極2b的像素中造成一個(gè)液晶分子配向不良的區(qū)域10。這使得不能利用ECB效應(yīng)控制偏振，從而降低區(qū)域10中的反射率。換句話說(shuō)，反射像素電極2b的整個(gè)像素中的反射率被降低。
日本專利申請(qǐng)公開No.10(1998)-161127公開一種能夠降低由橫向電場(chǎng)引起的液晶分子的不良配向(向錯(cuò)(disclination))的液晶顯示單元。
在該反射型液晶投影儀中，色分離/合成光學(xué)系統(tǒng)被用于把來(lái)自光源的白光分成三個(gè)波段紅色波段、綠色波段和藍(lán)色波段的光分量，并且相應(yīng)波段的光分量被引向與之相關(guān)的三個(gè)液晶顯示單元。在由三個(gè)液晶顯示單元調(diào)制之后，光分量由色分離/合成光學(xué)系統(tǒng)合成，之后進(jìn)行投影?，F(xiàn)在，將說(shuō)明當(dāng)對(duì)這種反射型液晶投影儀中的反射型液晶顯示單元的所有反射像素電極2施加相同的電壓(下面稱為“在全像素顯示狀態(tài)下”)時(shí)的特性。換句話說(shuō)，將說(shuō)明其中對(duì)圖13中的反射像素電極2a和2b施加相同電壓的情況。
一般來(lái)說(shuō)，液晶分子具有折射率各向異性An的波長(zhǎng)分散特性，并且在正交Nicols中一般提供最高的反射率，當(dāng)波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，需要對(duì)液晶施加更高的電壓。圖14表示在這種情況下的典型VAN反射型液晶顯示單元中，對(duì)于每種波段來(lái)說(shuō)，反射率與電壓的相關(guān)性。在圖14中，水平軸表示對(duì)液晶層3施加的電壓，而垂直軸表示當(dāng)液晶層3被夾在正交Nicols偏振片之間時(shí)的反射率(光利用效率)。反射率是其中在紅色波段、綠色波段和藍(lán)色波段中，光利用效率的最大值被標(biāo)準(zhǔn)化為100％的伽馬特性曲線。
從圖14可看出，鑒于液晶分子的波長(zhǎng)分散特性，為在相應(yīng)的波段中提供最高的反射率而對(duì)液晶施加的電壓對(duì)紅色波段來(lái)說(shuō)，需要具有最高的值，接下來(lái)是綠色波段和藍(lán)色波段。
圖15表示當(dāng)在圖13中，未對(duì)反射像素電極2a施加電壓，而對(duì)反射像素電極2b施加電壓時(shí)，對(duì)于每個(gè)波段來(lái)說(shuō)，反射像素電極2b中反射率與電壓的相關(guān)性。水平軸表示通過(guò)反射像素電極2b對(duì)液晶層3施加的電壓，而垂直軸表示當(dāng)液晶層3被夾在正交Nicol偏振片之間時(shí)，反射像素電極2b的反射率(光利用效率)。反射率是圖14中所示的其中在紅色波段、綠色波段和藍(lán)色波段中，光利用效率的最大值被標(biāo)準(zhǔn)化為100％的伽馬特性曲線。
從圖15可看出，與波段無(wú)關(guān)，在直到4.5伏的施加電壓附近的半色調(diào)中，反射像素電極2b的伽馬特性曲線表現(xiàn)出基本相同的曲線。
由于光利用效率的峰值在相應(yīng)的波段中變化，因此圖15中所示的反射像素電極2b的光利用效率由與為在圖14中所示的全像素顯示狀態(tài)下，提供每個(gè)波段中的最高光利用效率而對(duì)液晶層3施加的電壓電平的比較來(lái)確定。
圖14和15之間的比較表明在每個(gè)波段中，當(dāng)對(duì)液晶施加電壓，以便在全像素顯示狀態(tài)(圖14)下提供最高的光利用效率時(shí)的光帶比率不同于利用反射像素電極2b顯示時(shí)(圖15)的光帶比率。在前一情況下，紅色波段、綠色波段和藍(lán)色波段分別具有100％、100％和100％的比率。在后一情況下，紅色波段、綠色波段和藍(lán)色波段分別具有56％、50％和41％的比率。在合成投影圖像中各個(gè)波段的比率方面，全像素顯示狀態(tài)(圖14)不同于反射像素電極2b的顯示狀態(tài)(圖15)。
作為一個(gè)具體的投影圖像，圖16表示一個(gè)像素和一個(gè)像素行顯示白色的字符圖案的圖像。圖像中的一個(gè)矩形表示一個(gè)像素。在該圖像中，附圖標(biāo)記100表示未被施加電壓的處于黑色顯示狀態(tài)的像素。附圖標(biāo)記101表示被施加電壓，以便在各個(gè)波段中提供最高的光利用效率的處于白色顯示狀態(tài)的像素。
圖17表示全像素白色顯示狀態(tài)下的圖像。在該圖像中，附圖標(biāo)記101表示被施加電壓，以便在各個(gè)波段中提供最高的光利用效率的像素。
圖16和17中的投影圖像的顏色之間的比較表明圖17中的光帶的比率具有為紅色波段1∶綠色波段1∶藍(lán)色波段1的色平衡，圖16中的光帶的比率具有為紅色波段5.6∶綠色波段5.0∶藍(lán)色波段4.1的色平衡。從而與圖17中的全像素白色顯示狀態(tài)下的色平衡相比，圖16中所示的白色字符顯示狀態(tài)下的色平衡的藍(lán)色波段比率特別低，結(jié)果是字符的顏色偏黃。
圖18表示其中交替排列黑色顯示狀態(tài)的像素和白色顯示狀態(tài)的像素的方格圖案的圖像。該圖像具有與圖16中的圖像類似的色平衡，并且與圖17中的圖像相比，顏色偏黃。
如上所述，當(dāng)由一個(gè)像素和一行構(gòu)成的字符或者方格圖案被輸出為投影圖像時(shí)，由于液晶顯示單元中側(cè)向電場(chǎng)的影響，該圖像的顏色不同于全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色。這降低了投影圖像的質(zhì)量。
在日本專利申請(qǐng)公開No.10(1998)-161127中公開的液晶顯示單元中，由第一基板上的配向膜提供的預(yù)傾角被設(shè)置成小于由第二基板上的配向膜提供的預(yù)傾角，以減輕由向錯(cuò)引起的液晶分子的不良配向。
但是，在日本專利申請(qǐng)公開No.10(1998)-161127中公開的技術(shù)涉及液晶顯示單元的結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有充分消除側(cè)向電場(chǎng)的影響。沒(méi)有關(guān)于預(yù)防當(dāng)進(jìn)行色分離和合成從而投影圖像的投影儀中的液晶顯示單元顯示涉及側(cè)向電場(chǎng)的出現(xiàn)的圖案時(shí)的色平衡變化的對(duì)策的任何公開。即使使用在日本專利申請(qǐng)公開No.10(1998)-161127中公開的技術(shù)，由色合成產(chǎn)生的圖像的顏色質(zhì)量仍被降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種通過(guò)降低液晶顯示單元中的側(cè)向電場(chǎng)的影響，能夠投影具有良好顏色(色平衡)的圖像投影設(shè)備。
按照一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種圖像投影設(shè)備，所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自第一色段的光線所進(jìn)入的第一液晶顯示單元的光線，來(lái)自第二色段的光線所進(jìn)入的第二液晶顯示單元的光線，和來(lái)自第三色段的光線所進(jìn)入的第三液晶顯示單元的光線，并把合成的光線投影到投影面上。每個(gè)液晶顯示單元包括液晶層，和通過(guò)配向膜對(duì)液晶層施加電壓的第一和第二對(duì)置電極。當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被增大時(shí)，為每個(gè)色段的光線提供的延遲被增大。當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被稱為液晶施加電壓，對(duì)第一和第二對(duì)置電極施加的電壓被稱為電極施加電壓時(shí)，控制器控制第一液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓低于白色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且值為白色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓的1％-30％。
按照另一方面，本發(fā)明提供一種圖像投影設(shè)備，所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自第一色段的光線所進(jìn)入的第一液晶顯示單元的光線，來(lái)自第二色段的光線所進(jìn)入的第二液晶顯示單元的光線，和來(lái)自第三色段的光線所進(jìn)入的第三液晶顯示單元的光線，并把合成的光線投影到投影面上。每個(gè)液晶顯示單元包括液晶層，和通過(guò)配向膜對(duì)液晶層施加電壓的第一和第二對(duì)置電極。當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被增大時(shí)，為每個(gè)色段的光線提供的延遲被降低。當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被稱為液晶施加電壓，對(duì)第一和第二對(duì)置電極施加的電壓被稱為電極施加電壓時(shí)，控制器控制第一液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于白色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓。
按照另一方面，本發(fā)明提供一種圖像顯示系統(tǒng)，所述圖像顯示系統(tǒng)包括上述圖像投影設(shè)備和把圖像信息提供給圖像投影設(shè)備的圖像供給設(shè)備。
參考附圖，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的下述說(shuō)明，本發(fā)明的其它目的和特征將是明顯的。


圖1是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1-3中的反射型液晶投影儀的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2是表示在實(shí)施例1的投影儀中使用的液晶顯示單元的VT伽馬特性曲線的圖。
圖3是圖2中的黑色顯示附近的區(qū)域的放大圖。
圖4表示實(shí)施例1-3中的液晶顯示單元的結(jié)構(gòu)和當(dāng)顯示方格圖案時(shí)，黑色顯示像素中的反射率分布。
圖5表示實(shí)施例1中，方格圖案的顯示中的顏色與全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色之間的比較。
圖6表示實(shí)施例1-3中的對(duì)比度。
圖7表示在實(shí)施例2的投影儀中使用的液晶顯示單元的VT伽馬特性曲線。
圖8是圖7中的黑色顯示附近的區(qū)域的放大圖。
圖9表示實(shí)施例2中，方格圖案的顯示中的顏色與全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色之間的比較。
圖10表示在實(shí)施例3的投影儀中使用的液晶顯示單元的VT伽馬特性曲線。
圖11是圖10中的黑色顯示附近的區(qū)域的放大圖。
圖12表示實(shí)施例3中，方格圖案的顯示中的顏色與全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色之間的比較。
圖13表示現(xiàn)有技術(shù)中的液晶顯示單元的結(jié)構(gòu)和當(dāng)顯示方格圖案時(shí)，黑色顯示像素中的反射率分布。
圖14表示在液晶顯示單元中，對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，光利用效率與電壓的相關(guān)性。
圖15表示由于液晶顯示單元中的側(cè)向電場(chǎng)造成的反射率特性。
圖16表示對(duì)液晶顯示單元中的側(cè)向電場(chǎng)敏感的字符圖案。
圖17表示在液晶顯示單元中的全像素白色顯示狀態(tài)下的圖案。
圖18表示對(duì)液晶顯示單元中的側(cè)向電場(chǎng)敏感的方格圖案。
具體實(shí)施例方式
下面參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1表示作為本發(fā)明的實(shí)施例1的反射型液晶投影儀(圖像投影設(shè)備)的結(jié)構(gòu)。
在圖1中，附圖標(biāo)記303表示充當(dāng)控制器的液晶驅(qū)動(dòng)器。液晶驅(qū)動(dòng)器303接收來(lái)自圖像供給設(shè)備350，比如個(gè)人計(jì)算機(jī)、DVD播放器和電視調(diào)諧器的視頻信號(hào)(圖像信息)。液晶驅(qū)動(dòng)器303把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成紅色(R)液晶顯示單元3R、綠色(G)液晶顯示單元3G和藍(lán)色(B)液晶顯示單元3B(它們都是反射型液晶顯示單元)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從而，紅色(R)液晶顯示單元3R、綠色(G)液晶顯示單元3G和藍(lán)色(B)液晶顯示單元3B被單獨(dú)控制。投影儀和圖像供給設(shè)備350構(gòu)成圖像顯示系統(tǒng)。
圖4中所示的每個(gè)液晶顯示單元的結(jié)構(gòu)與圖13中所示的結(jié)構(gòu)相同。附圖標(biāo)記1表示玻璃基板，附圖標(biāo)記2(2a、2b)表示反射像素電極。附圖標(biāo)記3表示液晶層，附圖標(biāo)記4表示其中橢圓的長(zhǎng)軸對(duì)應(yīng)于液晶分子的指向矢取向的液晶分子，附圖標(biāo)記5表示與反射像素電極2一起構(gòu)成對(duì)置電極的透明電極。附圖標(biāo)記6表示在透明電極5上蒸發(fā)沉積的配向膜，附圖標(biāo)記7表示在反射像素電極2上蒸發(fā)沉積的配向膜。
液晶驅(qū)動(dòng)器303控制施加在對(duì)置電極2和5之間的電壓(下面稱為電極施加電壓)，使得對(duì)每個(gè)液晶顯示單元中的液晶層3的厚度方向施加的電壓(下面稱為液晶施加電壓)具有如后所述的電壓值。
附圖標(biāo)記301表示照明光學(xué)系統(tǒng)。圖1中的方框中的左側(cè)所示的是示于右側(cè)的照明光學(xué)系統(tǒng)301的側(cè)視圖。照明光學(xué)系統(tǒng)301把從光源燈301a，比如高壓汞燈發(fā)出的白光轉(zhuǎn)換成偏振方向與圖1的紙面垂直的線偏振光，并把偏振光引向分色鏡305。
實(shí)施例1中的分色鏡305反射品紅色光，并透射綠光。白光中的品紅色光分量被偏轉(zhuǎn)并被引向藍(lán)色串色偏振器311(blue cross colorpolarizer)。
藍(lán)色串色偏振器311為藍(lán)色偏振光提供1/2波長(zhǎng)的延遲。這產(chǎn)生藍(lán)光分量和紅光分量，所述藍(lán)光分量是偏振方向平行于圖1的紙面的線偏振光，紅光分量是偏振方向垂直于圖1的紙面的線偏振光。
隨后，藍(lán)光分量作為P偏振光進(jìn)入第一偏振分束器310，并透過(guò)偏振分束膜射向藍(lán)色液晶顯示單元3B。紅光分量作為S偏振光進(jìn)入第一偏振分束器310，并由偏振分束膜反射到紅色液晶顯示單元3R。
另一方面，在透過(guò)分色鏡305之后，綠光分量通過(guò)偽(dummy)玻璃306，以便校正光路的長(zhǎng)度，隨后進(jìn)入第二偏振分束器307。偏振方向垂直于圖1的紙面的綠光分量是用于第二偏振分束器307的偏振分束膜的S-偏振光，使得綠光分量從所述偏振分束膜反射并被導(dǎo)向綠色液晶顯示單元3G。
如上所述，照明光分量進(jìn)入紅色液晶顯示單元3R、綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B。
每個(gè)液晶顯示單元按照排列在液晶顯示單元上的像素的調(diào)制狀態(tài)，為進(jìn)入的照明光(偏振光)提供延遲。在來(lái)自每個(gè)液晶顯示單元的反射光中，在與照明光的偏振方向相同的方向上偏振的光分量通常沿著照明光的光路返回到光源燈。
在來(lái)自每個(gè)液晶顯示單元的反射光中，由在與照明光的偏振方向垂直的方向上偏振的光分量形成的圖像光按照下述方式傳播。
紅光分量(它是偏振方向平行于圖1的紙面的線偏振光)從紅色液晶顯示單元3R射出，并作為P偏振光透過(guò)第一偏振分束器310的偏振分束膜，隨后透過(guò)紅色串色偏振器312。紅色串色偏振器312為紅光分量提供1/2波長(zhǎng)的延遲。這把紅光分量轉(zhuǎn)換成偏振方向垂直于圖1的紙面的線偏振光。紅光分量作為S偏振光進(jìn)入第三偏振分束器308，并由其偏振分束膜反射到投影光學(xué)系統(tǒng)304。
藍(lán)光分量(它是偏振方向垂直于圖1的紙面的線偏振光)從藍(lán)色液晶顯示單元3B射出，并作為S-偏振光由第一偏振分束器310的偏振分束膜反射，隨后沒(méi)有任何變化地透過(guò)紅色串色偏振器312。藍(lán)光分量作為S-偏振光進(jìn)入第三偏振分束器308，并由偏振分束膜反射到投影光學(xué)系統(tǒng)304。
綠光分量(它是偏振方向平行于圖1的紙面的線偏振光)從綠色液晶顯示單元3G射出，并透過(guò)第二偏振分束器307的偏振分束膜，隨后透過(guò)偽玻璃309，以便校正光路的長(zhǎng)度。藍(lán)光分量作為P-偏振光進(jìn)入第三偏振分束器308，并透過(guò)偏振分束膜，并被導(dǎo)向投影光學(xué)系統(tǒng)304。
在第三偏振分束器308中的色合成之后，紅光分量、綠色分量和藍(lán)色分量由投影光學(xué)系統(tǒng)304的入射光瞳接受，并被傳送給光擴(kuò)散屏幕(投影面)313。由于各個(gè)液晶顯示單元的光調(diào)制面和屏幕313的光學(xué)擴(kuò)散面與投影光學(xué)系統(tǒng)304處于光學(xué)共軛關(guān)系，因此基于視頻信號(hào)的圖像被投影(顯示)在屏幕313上。調(diào)節(jié)紅色液晶顯示單元3R、綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B，使得來(lái)自相關(guān)像素的光分量以預(yù)定精度在屏幕313上重疊。
實(shí)施例1的每個(gè)液晶顯示單元由具有圖4中所示的結(jié)構(gòu)的VAN反射型液晶顯示單元實(shí)現(xiàn)。每個(gè)液晶顯示單元是當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓增大時(shí)，投影由增大的延遲產(chǎn)生的白色顯示圖像的常態(tài)黑色液晶顯示單元。
投影儀中使用的“常態(tài)黑色”意味著下述特性。具體地說(shuō)，在液晶顯示單元與用于分析從液晶顯示單元射出的圖像光的偏振分束器和偏振片之間的關(guān)系中，它指的是對(duì)液晶顯示單元施加增大的電壓導(dǎo)致由偏振分束器等分析的圖像光的亮度更高的特性。
換句話說(shuō)，它意味著如下特性當(dāng)對(duì)液晶顯示單元施加的電壓等于或接近零時(shí)，執(zhí)行黑色顯示(最暗的顯示)，當(dāng)對(duì)液晶顯示單元施加較高的電壓時(shí)，執(zhí)行白色顯示，即，由偏振分束器等分析的圖像光的亮度被增大。
圖14表示紅色液晶顯示單元3R、綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B的反射率(即，每一液晶顯示單元反射并投影到屏幕313的光的輸出，以下稱為投影反射輸出)與對(duì)液晶施加的電壓的相關(guān)性。圖14表示其中在紅色液晶顯示單元3R、綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B中，反射率的最大值被標(biāo)準(zhǔn)化為100％的伽馬特性曲線。
從圖14可看出，鑒于液晶分子的波長(zhǎng)分散特性，為在相應(yīng)的液晶顯示單元中提供最高反射率的液晶施加電壓對(duì)紅色液晶顯示單元3R來(lái)說(shuō)需要具有最高的值，接下來(lái)是綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B。
圖2表示這樣確定的VT伽馬特性曲線，使得投影反射輸出顯示輸入視頻信號(hào)的2.2次冪(power)曲線。液晶驅(qū)動(dòng)器303確定各個(gè)液晶顯示單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電極施加電壓)，以便按照伽馬特性曲線提供液晶施加電壓。
在圖2中，水平軸表示輸入信號(hào)(數(shù)字10位)，垂直軸表示與液晶顯示單元中的液晶施加電壓對(duì)應(yīng)的比例值(數(shù)字10位)。通過(guò)用1023(10位的最大值)使在每個(gè)液晶顯示單元中的反射率達(dá)到最高時(shí)的液晶施加電壓(下面稱為最高反射率電壓)標(biāo)準(zhǔn)化，提供所述比例值。在水平軸中，數(shù)字值0是黑色顯示狀態(tài)下的液晶顯示單元3R、3G和3B的設(shè)定值，最大數(shù)字值1023是在白色顯示狀態(tài)下的液晶顯示單元3R、3G和3B的設(shè)定值。圖3是表示在圖2中的數(shù)字值0附近的區(qū)域的放大圖。
在實(shí)施例1中，在黑色顯示狀態(tài)下，在紅色和綠色液晶顯示單元3R和3G中，液晶施加電壓被設(shè)置成0伏，在黑色顯示狀態(tài)下，在藍(lán)色液晶顯示單元3B中，液晶施加電壓被設(shè)置成0.53伏。
圖2和3中的VT伽馬特性曲線的垂直軸表示與液晶施加電壓成比例的值。當(dāng)藍(lán)色液晶顯示單元3B中的最高反射率電壓為4.5伏(圖14)時(shí)，可如下計(jì)算黑色顯示狀態(tài)下藍(lán)色液晶顯示單元3B的液晶施加電壓。具體地說(shuō)，參考圖2和3，垂直軸上黑色顯示狀態(tài)下的數(shù)字值為120。該數(shù)字值與1023的比值為0.117(＝120/1023)。從而，根據(jù)計(jì)算0.117×4.5伏，黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓為0.53伏。
下面說(shuō)明當(dāng)在實(shí)施例1中顯示圖18中所示的方格圖案時(shí)，所述方格圖案的圖像的顏色。
在圖1中所示的投影儀中，當(dāng)液晶顯示單元3R、3G和3B的所有像素都處于白色顯示狀態(tài)時(shí)，投影到光擴(kuò)散屏幕313上的xy色度的值對(duì)x來(lái)說(shuō)為0.305，對(duì)y來(lái)說(shuō)為0.365。xy色度系是CIEI1931標(biāo)準(zhǔn)色度系。這適用于后面說(shuō)明的實(shí)施例2-4。
當(dāng)使用常規(guī)的VT伽馬特性曲線時(shí)，白色顯示像素被設(shè)置成最高的反射率電壓，而在每個(gè)液晶顯示單元中，黑色顯示狀態(tài)下的像素被設(shè)置成0伏。根據(jù)圖15中所示的反光率，對(duì)于紅色液晶顯示單元、綠色液晶顯示單元和藍(lán)色液晶顯示單元來(lái)說(shuō)，對(duì)側(cè)向電場(chǎng)的影響敏感的方格圖案的圖像中的色平衡分別表現(xiàn)為56％、50％和41％，這形成藍(lán)色更深、黃色較淺的圖像。與在x0.305和y0.365的全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色相比，方格圖案的圖像的顏色近似具有x0.310和y0.385的值，這意味著色移。
相反，在實(shí)施例1中，如下控制藍(lán)色液晶顯示單元3B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電極施加電壓)。首先，控制電極施加電壓，使得在白色顯示狀態(tài)下，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的液晶施加電壓低于在白色顯示狀態(tài)下，紅色和綠色液晶顯示單元3R和3G中的液晶施加電壓。隨后，控制電極施加電壓，使得在黑色顯示狀態(tài)下，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的液晶施加電壓高于在黑色顯示狀態(tài)下，紅色和綠色液晶顯示單元3R和3G中的液晶施加電壓。
另外，控制電極施加電壓，使得在黑色顯示狀態(tài)下，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的液晶施加電壓的值為白色顯示狀態(tài)下，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的液晶施加電壓的值的1％-30％，最好為5％-30％。
具體地說(shuō)，在實(shí)施例1中，黑色顯示狀態(tài)下，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的液晶施加電壓被增大到與白色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓的11.7％對(duì)應(yīng)的電壓。按照這種方式增大黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓的效果將參考圖4進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)如常規(guī)技術(shù)中那樣，在各個(gè)液晶顯示單元中的白色顯示狀態(tài)下對(duì)液晶層施加最高反射率電壓，而在黑色顯示狀態(tài)下不施加任何電壓，從而提供最低的反射率時(shí)，形成如圖13中所示的反射率曲線8。
相反，在實(shí)施例中1，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的黑色顯示像素2a中的液晶施加電壓被增大，從而減小與白色顯示像素2b中的液晶施加電壓的差異。與圖13中所示的常規(guī)技術(shù)相比，這降低了側(cè)向電場(chǎng)9。從而，包括配向不良的液晶分子的區(qū)域被減小，反射率一般被增大，如圖4中的8Bk所示。
具體地說(shuō)，在實(shí)施例1中，藍(lán)色液晶顯示單元3B中的白色顯示像素2b的反射率被增大，從而在顯示方格圖案圖像時(shí)，提供如下的反光率紅色液晶顯示單元3R56％，綠色液晶顯示單元3G50％和藍(lán)色液晶顯示單元3B48％。這實(shí)現(xiàn)具有x0.302和y0.366的方格圖案圖像的顏色，從而提供與具有值x0.305和y0.365的全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色類似的顏色。
圖5表示在實(shí)施例1中，在全像素黑色顯示狀態(tài)下的圖像中和方格圖案圖像的黑色顯示像素中，液晶施加電壓被改變時(shí)的顏色變化。
圖5中，附圖標(biāo)記401表示全白色顯示狀態(tài)下的圖像的顏色。附圖標(biāo)記402表示當(dāng)在三種液晶顯示單元3R、3G和3B的黑色顯示像素中，液晶施加電壓被設(shè)置成0伏，和在白色顯示像素中，液晶施加電壓被設(shè)置成最高反射率電壓時(shí)的顏色。
附圖標(biāo)記403-407表示當(dāng)在藍(lán)色液晶顯示單元3B的黑色顯示像素中改變液晶施加電壓時(shí)的顏色。三種液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中的液晶施加電壓被設(shè)置成與顏色402下的電壓相同的電壓。如同在顏色402下一樣，紅色和綠色液晶顯示單元3R和3G的黑色顯示像素中的液晶施加電壓被固定為0伏。
對(duì)于顏色402、403、404、405、406和407來(lái)說(shuō)，藍(lán)色液晶顯示單元3B的黑色顯示像素中的液晶施加電壓分別被設(shè)置成0.00伏、0.13伏、0.26伏、0.40伏、0.53伏和0.66伏。對(duì)于顏色402、403、404、405、406和407來(lái)說(shuō)，黑色顯示像素中的液晶施加電壓與白色顯示像素中的液晶施加電壓4.5伏的比值分別為0.0％、2.9％、5.8％、8.9％、11.8％和14.7％。藍(lán)色液晶顯示單元3B的黑色顯示像素中的增大的液晶施加電壓提高白色顯示像素中的反射率，從而在白色顯示圖像中增加藍(lán)色波段中的光線。就關(guān)于顏色406的液晶施加電壓的設(shè)置來(lái)說(shuō)，方格圖案的圖像中的顏色最接近于全像素白色顯示狀態(tài)下的圖像中的顏色401。
在實(shí)施例1中，黑色顯示像素中的液晶施加電壓被增大，從而降低側(cè)向電場(chǎng)的影響。從而，必須采取措施應(yīng)對(duì)由全像素黑色顯示狀態(tài)下圖像的亮度增大而引起的對(duì)比度降低的問(wèn)題。
為此，在實(shí)施例1中，最好控制各個(gè)液晶顯示單元中黑色顯示狀態(tài)下的電極施加電壓，以滿足下述表達(dá)式(1)和(2)1/CR-1/CR′＝1/A (1)A＞50000 (2)Bk代表當(dāng)控制三種液晶顯示單元3R、3G和3B中的電極施加電壓，以使投影面上的投影亮度最小時(shí)的投影亮度。W表示三種液晶顯示單元3R、3G和3B中白色顯示狀態(tài)下的投影亮度。對(duì)比度CR表示投影亮度W與投影亮度Bk之間的比值(W/Bk)。Bk′表示三種液晶顯示單元3R、3G和3B中黑色顯示狀態(tài)下的投影亮度。對(duì)比度CR′表示投影亮度W與投影亮度Bk′之間的比值(W/Bk′)。
在圖6中所示的圖中，橫軸表示與液晶施加值對(duì)應(yīng)的比例值(數(shù)字10位)。通過(guò)用1023(它是10位的最大值)使在各個(gè)液晶顯示單元中的反射率達(dá)到最大時(shí)的電壓標(biāo)準(zhǔn)化，得到所述比例值。垂直軸表示投影圖像的對(duì)比度值。
對(duì)比度值(CR)指的是全像素白色顯示狀態(tài)下的投影亮度W與全像素黑色顯示狀態(tài)下的投影亮度Bk之間的比值(＝W/Bk)。在圖6中，R、G和B表示當(dāng)在液晶顯示單元3R、3G和3B的黑色顯示狀態(tài)下，改變液晶施加電壓的比例值時(shí)的對(duì)比度變化。
在實(shí)施例1中，如上所述，能夠提供圖5中所示的顏色406的黑色顯示像素中的液晶施加電壓是方格圖案的圖像中的顏色的最佳設(shè)置。這種情況下，液晶施加值的比例值(數(shù)字10位)為121(＝11.8％×1024)，使得在圖6的曲線B中，藍(lán)色液晶顯示單元3B的對(duì)比度CR′為999。從而，當(dāng)黑色顯示像素中的液晶施加電壓為0伏時(shí)，自對(duì)比度CR(1000)的降低A(表達(dá)式2)為999000。
如上所述，按照實(shí)施例1，在液晶層中產(chǎn)生的側(cè)向電場(chǎng)的影響可被降低，從而在投影圖像中提供與全像素白色顯示狀態(tài)下的色平衡接近的良好色平衡，并且能夠投影和顯示高對(duì)比度的圖像。
(實(shí)施例2)圖7表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的伽馬特性曲線。圖7表示這樣確定的VT伽馬特性曲線，使得投影反射輸出顯示輸入視頻信號(hào)的2.2次冪(power)曲線。在圖7中，水平軸表示輸入信號(hào)(數(shù)字10位)，垂直軸表示與液晶顯示單元中的液晶施加電壓對(duì)應(yīng)的比例值(數(shù)字10位)。通過(guò)用1023(10位的最大值)使在每個(gè)液晶顯示單元中的反射率達(dá)到最高時(shí)的液晶施加電壓(下面稱為最高反射率電壓)標(biāo)準(zhǔn)化，提供所述比例值。
在水平軸中，數(shù)字值0是黑色顯示狀態(tài)下，液晶顯示單元3R、3G和3B的設(shè)定值，最大數(shù)字值1023是白色顯示狀態(tài)下，液晶顯示單元3R、3G和3B的設(shè)定值。圖8是表示在圖7中的數(shù)字值0附近的區(qū)域的放大圖。
應(yīng)用實(shí)施例2的液晶投影儀與在實(shí)施例1中描述的液晶投影儀相同。
在實(shí)施例2中，在黑色顯示狀態(tài)下，在紅色和藍(lán)色液晶顯示單元3R和3B中，液晶施加電壓被設(shè)置為0伏，在黑色顯示狀態(tài)下，在綠色液晶顯示單元3G中，液晶施加電壓被設(shè)置成0.29伏。
圖7和8中的VT伽馬特性曲線的垂直軸表示與液晶施加電壓成比例的值。當(dāng)綠色液晶顯示單元3G中的最高反射率電壓為5.0伏(圖14)時(shí)，可如下計(jì)算黑色顯示狀態(tài)下綠色液晶顯示單元3G的液晶施加電壓。具體地說(shuō)，參考圖7和8，垂直軸上黑色顯示狀態(tài)下的數(shù)字值為60。該數(shù)字值與1023的比值為0.059(＝60/1023)。從而，根據(jù)計(jì)算0.059×5.0伏，黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓為0.29伏。
下面說(shuō)明當(dāng)在實(shí)施例2中顯示圖18中所示的方格圖案時(shí)，所述方格圖案的圖像的顏色。
在實(shí)施例2的投影儀中，當(dāng)液晶顯示單元3R、3G和3B的所有像素都處于白色顯示狀態(tài)時(shí)，紅色、綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3R、3G和3B的液晶施加電壓分別為4.8伏、4.3伏和4.5伏。這種情況下，投影到光擴(kuò)散屏幕313上的xy色度的值為x＝0.29，y＝0.34。
當(dāng)使用常規(guī)的VT伽馬特性曲線時(shí)，紅色、綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中的液晶施加電壓分別被設(shè)為4.8伏、4.3伏和4.5伏，并且黑色顯示像素中的液晶施加電壓被設(shè)成0伏。根據(jù)圖15中所示的反光率，對(duì)于紅色液晶顯示單元、綠色液晶顯示單元和藍(lán)色液晶顯示單元來(lái)說(shuō)，對(duì)側(cè)向電場(chǎng)的影響敏感的方格圖案的圖像中的色平衡分別表現(xiàn)為47％、33％和41％，這形成微帶品紅色、綠色較少的圖像。與在x0.29和y0.34的全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色相比，方格圖案的圖像的顏色近似具有x0.295和y0.320的值，這意味著色移。
相反，在實(shí)施例2中，如下控制綠色液晶顯示單元3G的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電極施加電壓)。首先，控制電極施加電壓，使得在白色顯示狀態(tài)下，綠色液晶顯示單元3G中的液晶施加電壓低于在白色顯示狀態(tài)下，紅色和藍(lán)色液晶顯示單元3R和3B中的液晶施加電壓。這種情況下，控制電極施加電壓，使得在黑色顯示狀態(tài)下，綠色液晶顯示單元3G中的液晶施加電壓高于在黑色顯示狀態(tài)下，紅色和藍(lán)色液晶顯示單元3R和3B中的液晶施加電壓。
另外，控制電極施加電壓，使得在黑色顯示狀態(tài)下，綠色液晶顯示單元3G中的液晶施加電壓的值為白色顯示狀態(tài)下，綠色液晶顯示單元3G中的液晶施加電壓的值的1％-30％，最好為1％-15％。
具體地說(shuō)，在實(shí)施例2中，黑色顯示狀態(tài)下，綠色液晶顯示單元3G中的液晶施加電壓被增大到與白色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓的5.9％對(duì)應(yīng)的電壓。從而，對(duì)于紅色液晶顯示單元3R、綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B來(lái)說(shuō)，顯示方格圖案時(shí)的反光率分別為47％、39％和41％。這把方格圖案圖像的顏色實(shí)現(xiàn)為x0.293和y0.340，從而提供與具有值x0.29和y0.34的全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色類似的顏色。
圖9表示實(shí)施例2中，在全像素黑色顯示狀態(tài)下的圖像中和在方格圖案圖像的黑色顯示像素中，液晶施加電壓被改變時(shí)的顏色變化。
圖9中，附圖標(biāo)記501表示全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色。附圖標(biāo)記502表示當(dāng)在三種液晶顯示單元3R、3G和3B的黑色顯示像素中，液晶施加電壓被設(shè)置成0伏時(shí)，和當(dāng)在三種液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中，液晶施加電壓分別被設(shè)置成4.8伏、4.3伏和5.0伏時(shí)的顏色。
附圖標(biāo)記503-506表示當(dāng)在綠色液晶顯示單元3G的黑色顯示像素中改變液晶施加電壓時(shí)的顏色。三種液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中的液晶施加電壓被設(shè)置成與顏色502下的電壓相同的電壓。如同在顏色502下一樣，紅色和藍(lán)色液晶顯示單元3R和3B的黑色顯示像素中的液晶施加電壓被固定為0伏。
對(duì)于顏色502、503、504、505和506來(lái)說(shuō)，綠色液晶顯示單元3G的黑色顯示像素中的液晶施加電壓分別被設(shè)置成0.00伏、0.15伏、0.29伏、0.44伏和0.59伏。對(duì)于顏色502、503、504、505和506來(lái)說(shuō)，黑色顯示像素中的液晶施加電壓與白色顯示像素中的液晶施加電壓5.0伏的比值分別為0.0％、2.9％、5.9％、8.8％和11.7％。綠色液晶顯示單元3G的黑色顯示像素中的增大的液晶施加電壓提高白色顯示像素中的反射率，從而在白色顯示圖像中增加綠色波段中的光線。就關(guān)于顏色504的液晶施加電壓的設(shè)置來(lái)說(shuō)，方格圖案的圖像中的顏色最接近于全像素白色顯示狀態(tài)下的圖像中的顏色501。
在實(shí)施例2中，類似于實(shí)施例1，黑色顯示像素中的液晶施加電壓被增大，從而降低側(cè)向電場(chǎng)的影響。從而，必須采取措施應(yīng)對(duì)由全像素黑色顯示狀態(tài)下圖像的亮度增大而引起的對(duì)比度降低的問(wèn)題。
在實(shí)施例2中，如上所述，能夠形成圖9中所示的顏色504的黑色顯示像素中的液晶施加電壓是關(guān)于方格圖案的圖像中的顏色的最佳設(shè)置。這種情況下，液晶施加值的比例值(數(shù)字10位)為60(＝5.9％×1024)，使得在圖6的曲線G中，綠色液晶顯示單元3G的對(duì)比度CR′為994。從而，當(dāng)黑色顯示像素中的液晶施加電壓為0伏時(shí)，自對(duì)比度CR(1000)的降低A(表達(dá)式2)為165666。
如上所述，按照實(shí)施例2，在液晶層中產(chǎn)生的側(cè)向電場(chǎng)的影響可被降低，從而在投影圖像中提供與全像素白色顯示狀態(tài)下的色平衡接近的良好色平衡，并且能夠投影和顯示高對(duì)比度的圖像。
(實(shí)施例3)圖10表示本發(fā)明的實(shí)施例3中的伽馬特性曲線。圖10表示這樣確定的VT伽馬特性曲線，使得投影反射輸出顯示輸入視頻信號(hào)的2.2次冪(power)曲線。在圖10中，水平軸表示輸入信號(hào)(數(shù)字10位)，垂直軸表示與液晶顯示單元中的液晶施加電壓對(duì)應(yīng)的比例值(數(shù)字10位)。通過(guò)用1023(10位的最大值)使在每個(gè)液晶顯示單元中的反射率達(dá)到最高時(shí)的液晶施加電壓(下面稱為最高反射率電壓)標(biāo)準(zhǔn)化，提供所述比例值。
在水平軸中，數(shù)字值0是黑色顯示狀態(tài)下，液晶顯示單元3R、3G和3B的設(shè)定值，最大數(shù)字值1023是白色顯示狀態(tài)下，液晶顯示單元3R、3G和3B的設(shè)定值。圖11是表示在圖10中的數(shù)字值0附近的區(qū)域的放大圖。
應(yīng)用實(shí)施例3的液晶投影儀與在實(shí)施例1中描述的液晶投影儀相同。
在實(shí)施例3中，在黑色顯示狀態(tài)下，在綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3G和3B中，液晶施加電壓被設(shè)置為0伏，在黑色顯示狀態(tài)下，在紅色液晶顯示單元中，液晶施加電壓被設(shè)置成0.48伏。
圖10和11中的VT伽馬特性曲線的垂直軸表示與液晶施加電壓成比例的值。當(dāng)紅色液晶顯示單元3R中的最高反射率電壓為5.5伏(圖14)時(shí)，可如下計(jì)算黑色顯示狀態(tài)下紅色液晶顯示單元3R的液晶施加電壓。具體地說(shuō)，參考圖10和11，垂直軸上黑色顯示狀態(tài)下的數(shù)字值為90。該數(shù)字值與1023的比值為0.088(＝90/1023)。從而，根據(jù)計(jì)算0.088×5.5伏，黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓為0.48伏。
下面說(shuō)明當(dāng)在實(shí)施例3中顯示圖18中所示的方格圖案時(shí)，所述方格圖案的圖像的顏色。
在實(shí)施例3的投影儀中，當(dāng)液晶顯示單元3R、3G和3B的所有像素都處于白色顯示狀態(tài)時(shí)，在全像素白色顯示狀態(tài)下的紅色、綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3R、3G和3B的液晶施加電壓分別為4.2伏、4.6伏和4.5伏。這種情況下，投影到光擴(kuò)散屏幕313上的xy色度的值為x＝0.27，y＝0.35。
當(dāng)使用常規(guī)的VT伽馬特性曲線時(shí)，紅色、綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中的液晶施加電壓分別被設(shè)為4.2伏、4.6伏和4.5伏，并且黑色顯示像素中的液晶施加電壓被設(shè)成0伏。根據(jù)圖15中所示的反光率，對(duì)于紅色液晶顯示單元、綠色液晶顯示單元和藍(lán)色液晶顯示單元來(lái)說(shuō)，對(duì)側(cè)向電場(chǎng)的影響敏感的方格圖案的圖像中的色平衡分別表現(xiàn)為31％、43％和41％，這形成微帶青色、紅色較少的圖像。與在x0.27和y0.35的全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色相比，方格圖案的圖像的顏色近似具有x0.25和y0.35的值，這意味著色移。
相反，在實(shí)施例3中，如下控制紅色液晶顯示單元3R的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(電極施加電壓)。首先，控制電極施加電壓，使得在白色顯示狀態(tài)下，紅色液晶顯示單元3R中的液晶施加電壓低于在白色顯示狀態(tài)下，綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3G和3B中的液晶施加電壓。這種情況下，控制電極施加電壓，使得在黑色顯示狀態(tài)下，紅色液晶顯示單元3R中的液晶施加電壓高于在黑色顯示狀態(tài)下，綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3G和3B中的液晶施加電壓。
另外，控制電極施加電壓，使得在黑色顯示狀態(tài)下，紅色液晶顯示單元3R中的液晶施加電壓的值為白色顯示狀態(tài)下，紅色液晶顯示單元3R中的液晶施加電壓的值的1％-30％，最好為3％-20％。
具體地說(shuō)，在實(shí)施例3中，黑色顯示狀態(tài)下，紅色液晶顯示單元3R中的液晶施加電壓被增大到與白色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓的8.8％對(duì)應(yīng)的電壓。從而，對(duì)于紅色液晶顯示單元3R、綠色液晶顯示單元3G和藍(lán)色液晶顯示單元3B來(lái)說(shuō)，顯示方格圖案時(shí)的反光率分別為39％、43％和41％。這把方格圖案圖像的顏色實(shí)現(xiàn)為x0.269和y0.350，從而提供與具有值x0.27和y0.35的全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色類似的顏色。
圖12表示實(shí)施例3中，在全像素黑色顯示狀態(tài)下的圖像中和在方格圖案圖像的黑色顯示像素中，液晶施加電壓被改變時(shí)的顏色變化。
圖12中，附圖標(biāo)記601表示全像素白色顯示狀態(tài)下的顏色。附圖標(biāo)記602表示當(dāng)在三種液晶顯示單元3R、3G和3B的黑色顯示像素中，液晶施加電壓被設(shè)置成0伏時(shí)，和當(dāng)在三種液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中，液晶施加電壓分別被設(shè)置成4.2伏、4.6伏和4.5伏時(shí)的顏色。
附圖標(biāo)記603-606表示當(dāng)在紅色液晶顯示單元3R的黑色顯示像素中改變液晶施加電壓時(shí)的顏色。三種液晶顯示單元3R、3G和3B的白色顯示像素中的液晶施加電壓被設(shè)置成與顏色602下的電壓相同的電壓。如同在顏色602下一樣，綠色和藍(lán)色液晶顯示單元3G和3B的黑色顯示像素中的液晶施加電壓被固定為0伏。
對(duì)于顏色602、603、604、605和606來(lái)說(shuō)，紅色液晶顯示單元3R的黑色顯示像素中的液晶施加電壓分別被設(shè)置成0.00伏、0.16伏、0.32伏、0.48伏和0.65伏。對(duì)于顏色602、603、604、605和606來(lái)說(shuō)，黑色顯示像素中的液晶施加電壓與白色顯示像素中的液晶施加電壓5.5伏的比值分別為0.0％、2.9％、5.9％、8.8％和11.7％。紅色液晶顯示單元3R的黑色顯示像素中的增大的液晶施加電壓提高白色顯示像素中的反射率，從而在白色顯示圖像中增加紅色波段中的光線。就關(guān)于顏色605的液晶施加電壓的設(shè)置來(lái)說(shuō)，方格圖案的圖像中的顏色最接近于全像素白色顯示狀態(tài)下的圖像中的顏色601。
在實(shí)施例3中，類似于實(shí)施例1，黑色顯示像素中的液晶施加電壓被增大，從而降低側(cè)向電場(chǎng)的影響。從而，必須采取措施應(yīng)對(duì)由全像素黑色顯示狀態(tài)下圖像的亮度增大而引起的對(duì)比度降低的問(wèn)題。
在實(shí)施例3中，如上所述，能夠形成圖12中所示的顏色605的黑色顯示像素中的液晶施加電壓是關(guān)于方格圖案的圖像中的顏色的最佳設(shè)置。這種情況下，液晶施加值的比例值(數(shù)字10位)為90(＝8.8％×1024)，使得在圖6的曲線R中，紅色液晶顯示單元3R的對(duì)比度CR′為996。從而，當(dāng)黑色顯示像素中的液晶施加電壓為0伏時(shí)，自對(duì)比度CR(1000)的降低A(表達(dá)式2)為249000。
如上所述，按照實(shí)施例3，在液晶層中產(chǎn)生的側(cè)向電場(chǎng)的影響可被降低，從而在投影圖像中提供與全像素白色顯示狀態(tài)下的色平衡接近的良好色平衡，并且能夠投影和顯示高對(duì)比度的圖像。
(實(shí)施例4)作為本發(fā)明的實(shí)施例4，下面說(shuō)明利用常態(tài)白色類型的液晶顯示單元的投影儀，其中當(dāng)液晶施加電壓被增大時(shí)，降低延遲，以提供黑色顯示狀態(tài)下的投影圖像。
投影儀中使用的“常態(tài)白色”意味著下述特性。具體地說(shuō)，在液晶顯示單元與用于分析從液晶顯示單元射出的圖像光的偏振分束器和偏振片之間的關(guān)系中，它指的是對(duì)液晶顯示單元施加增大的電壓導(dǎo)致由偏振分束器等分析的圖像光的亮度降低的特性。
換句話說(shuō)，它意味著這種特性當(dāng)對(duì)液晶顯示單元施加的電壓等于或接近零時(shí)，執(zhí)行白色顯示(最亮的顯示)，當(dāng)對(duì)液晶顯示單元施加較高的電壓時(shí)，執(zhí)行黑色顯示，即，由偏振分束器等分析的圖像光的亮度被降低。
當(dāng)使用常態(tài)白色液晶顯示單元時(shí)，按照慣例如下設(shè)置液晶施加電壓。具體地說(shuō)，在白色顯示狀態(tài)(基本不施加任何電壓，從而提供延遲的狀態(tài))下，藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓被設(shè)置成高于綠色和紅色液晶顯示單元中的液晶施加電壓。在黑色顯示狀態(tài)(施加基本上為最高的電壓，從而不提供延遲的狀態(tài))下，藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓被設(shè)置成與綠色和紅色液晶顯示單元中的液晶施加電壓基本相等的值。這造成與藍(lán)色液晶顯示單元相比，綠色和紅色液晶顯示單元對(duì)側(cè)向電場(chǎng)更敏感的問(wèn)題，該問(wèn)題產(chǎn)生微帶藍(lán)的白色顯示。
為此，在實(shí)施例4中，黑色顯示狀態(tài)下的藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓被設(shè)置成高于黑色顯示狀態(tài)下的綠色和紅色液晶顯示單元中的液晶施加電壓。這導(dǎo)致藍(lán)色液晶顯示單元對(duì)側(cè)向電場(chǎng)敏感，從而提供所有顏色，即藍(lán)色、綠色和紅色方面的良好均衡，從而避免白色顯示狀態(tài)下的著色。
在實(shí)施例4中，鑒于白色顯示狀態(tài)下的液晶分子的波長(zhǎng)分散特性，為在相應(yīng)的液晶顯示單元中提供最高反射率的液晶施加電壓對(duì)藍(lán)色液晶顯示單元3B來(lái)說(shuō)需要具有最高的值，接下來(lái)是綠色液晶顯示單元3G和紅色液晶顯示單元3R。該順序與在實(shí)施例1-3中描述的常態(tài)黑色液晶顯示單元中的順序相反。從而，黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓的效果也被反轉(zhuǎn)。具體地說(shuō)，當(dāng)使用常態(tài)液晶顯示單元時(shí)，黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓被設(shè)置成較高的值，與實(shí)施例1-3在白色顯示狀態(tài)下被施加高液晶施加電壓的液晶顯示單元中類似。
作為第一例子，將說(shuō)明其中這樣控制藍(lán)色液晶顯示單元中的電壓施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的藍(lán)色液晶顯示單元的液晶施加電壓高于白色顯示狀態(tài)下的紅色和綠色液晶顯示單元的液晶施加電壓的情況。
在這種情況下，這樣控制電壓施加電壓，使得黑色顯示狀態(tài)下的藍(lán)色液晶顯示單元的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的紅色和綠色液晶顯示單元的液晶施加電壓。
作為第二例子，將說(shuō)明其中這樣控制綠色液晶顯示單元中的電壓施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的綠色液晶顯示單元的液晶施加電壓高于白色顯示狀態(tài)下的紅色和藍(lán)色液晶顯示單元的液晶施加電壓的情況。
在這種情況下，這樣控制電壓施加電壓，使得黑色顯示狀態(tài)下的綠色液晶顯示單元的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的紅色和藍(lán)色液晶顯示單元的液晶施加電壓。
作為第三例子，將說(shuō)明其中這樣控制紅色液晶顯示單元中的電壓施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的紅色液晶顯示單元的液晶施加電壓高于白色顯示狀態(tài)下的綠色和藍(lán)色液晶顯示單元的液晶施加電壓的情況。
在這種情況下，這樣控制電壓施加電壓，使得黑色顯示狀態(tài)下的紅色液晶顯示單元的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的綠色和藍(lán)色液晶顯示單元的液晶施加電壓。
在第一到第三例子中的任意一個(gè)中，最好黑色顯示狀態(tài)下的每個(gè)液晶顯示單元的電極施加電壓被控制成滿足在實(shí)施例1中描述的表達(dá)式(1)和(2)。
從而，在液晶層中產(chǎn)生的側(cè)向電場(chǎng)的影響可被降低，從而在投影圖像中提供與全像素白色顯示狀態(tài)下的色平衡接近的良好色平衡，并且能夠投影和顯示高對(duì)比度的圖像。
如上所述，按照實(shí)施例1-4，在三個(gè)液晶顯示單元之一(在白色顯示狀態(tài)下，它具有最低的液晶施加電壓)中的有限的偏移范圍內(nèi)，黑色顯示狀態(tài)下的液晶施加電壓被最大地偏移。這能夠在方格圖案的圖像中或者包括黑色背景上的一個(gè)白色顯示像素(或者一個(gè)白色顯示像素行)的圖像中提供良好的顏色。
換句話說(shuō)，按照實(shí)施例1-4，在液晶顯示單元中，由側(cè)向電場(chǎng)的影響引起的不良色平衡可被降低，從而投影具有良好顏色的圖像。特別地，在與黑色顯示像素相鄰的白色顯示像素中，光利用效率可被增大，從而實(shí)現(xiàn)與全像素白色顯示狀態(tài)下的色平衡更接近的白色顯示像素的色平衡。
權(quán)利要求
1.一種圖像投影設(shè)備，包括第一色段的光線進(jìn)入的第一液晶顯示單元，第二色段的光線進(jìn)入的第二液晶顯示單元，和第三色段的光線進(jìn)入的第三液晶顯示單元，所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自第一、第二和第三液晶顯示單元的色段中的光線，并把合成的光線投影到投影面上；和控制對(duì)第一、第二和第三液晶顯示單元中的每一個(gè)的電極施加的電壓的控制器，其中每個(gè)液晶顯示單元包括液晶層，和通過(guò)配向膜對(duì)液晶層施加電壓的第一和第二對(duì)置電極，當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被增大時(shí)，對(duì)每個(gè)色段的光線提供的延遲被增大，當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被稱為液晶施加電壓，對(duì)第一和第二對(duì)置電極施加的電壓被稱為電極施加電壓時(shí)，控制器控制第一液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓低于白色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且值為白色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓的1％-30％。
2.按照權(quán)利要求1所述的圖像投影設(shè)備，其中所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自紅色波段的光線所進(jìn)入的紅色液晶顯示單元的光線，來(lái)自綠色波段的光線所進(jìn)入的綠色液晶顯示單元的光線，和來(lái)自藍(lán)色波段的光線所進(jìn)入的藍(lán)色液晶顯示單元的光線，并把合成的光線投影到投影面上，控制器控制藍(lán)色液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓低于白色顯示狀態(tài)下的紅色和綠色液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的紅色和綠色液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且值為白色顯示狀態(tài)下的藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓的5％-30％。
3.按照權(quán)利要求1所述的圖像投影設(shè)備，其中所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自紅色波段的光線所進(jìn)入的紅色液晶顯示單元的光線，來(lái)自綠色波段的光線所進(jìn)入的綠色液晶顯示單元的光線，和來(lái)自藍(lán)色波段的光線所進(jìn)入的藍(lán)色液晶顯示單元的光線，并把合成的光線投影到投影面上，控制器控制綠色液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的綠色液晶顯示單元中的液晶施加電壓低于白色顯示狀態(tài)下的紅色和藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的綠色液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的紅色和藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且值為白色顯示狀態(tài)下的綠色液晶顯示單元中的液晶施加電壓的1％-15％。
4.按照權(quán)利要求1所述的圖像投影設(shè)備，其中所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自紅色波段的光線所進(jìn)入的紅色液晶顯示單元的光線，來(lái)自綠色波段的光線所進(jìn)入的綠色液晶顯示單元的光線，和來(lái)自藍(lán)色波段的光線所進(jìn)入的藍(lán)色液晶顯示單元的光線，并把合成的光線投影到投影面上，控制器控制紅色液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的紅色液晶顯示單元中的液晶施加電壓低于白色顯示狀態(tài)下的綠色和藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的紅色液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的綠色和藍(lán)色液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且值為白色顯示狀態(tài)下的紅色液晶顯示單元中的液晶施加電壓的3％-20％。
5.按照權(quán)利要求1所述的圖像投影設(shè)備，其中控制器控制黑色顯示狀態(tài)下的每個(gè)液晶顯示單元中的電極施加電壓，以滿足下述條件1/CR-1/CR′＝1/AA＞50000其中Bk代表當(dāng)控制三種液晶顯示單元中的電極施加電壓，以使投影面上的投影亮度最小時(shí)的投影亮度，W表示當(dāng)三種液晶顯示單元處于白色顯示狀態(tài)時(shí)的投影亮度，對(duì)比度CR表示投影亮度W與投影亮度BK之間的比值W/Bk，Bk′表示當(dāng)三種液晶顯示單元處于黑色顯示狀態(tài)時(shí)的投影亮度，對(duì)比度CR′表示投影亮度W與投影亮度Bk′之間的比值W/Bk′。
6.一種圖像投影設(shè)備，包括第一色段的光線進(jìn)入的第一液晶顯示單元，第二色段的光線進(jìn)入的第二液晶顯示單元，和第三色段的光線進(jìn)入的第三液晶顯示單元，所述圖像投影設(shè)備合成來(lái)自第一、第二和第三液晶顯示單元的色段中的光線，并把合成的光線投影到投影面上；和控制對(duì)第一、第二和第三液晶顯示單元中的每一個(gè)的電極施加的電壓的控制器，其中每個(gè)液晶顯示單元包括液晶層，和通過(guò)配向膜對(duì)液晶層施加電壓的第一和第二對(duì)置電極，當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被增大時(shí)，對(duì)每個(gè)色段的光線提供的延遲被降低，當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被稱為液晶施加電壓，對(duì)第一和第二對(duì)置電極施加的電壓被稱為電極施加電壓時(shí)，控制器控制第一液晶顯示單元中的電極施加電壓，使得白色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于白色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓，并且使得黑色顯示狀態(tài)下的第一液晶顯示單元中的液晶施加電壓高于黑色顯示狀態(tài)下的第二和第三液晶顯示單元中的液晶施加電壓。
7.一種圖像顯示系統(tǒng)，包括按照權(quán)利要求1所述的圖像投影設(shè)備；和把圖像信息提供給圖像投影設(shè)備的圖像供給設(shè)備。
8.一種圖像顯示系統(tǒng)，包括按照權(quán)利要求6所述的圖像投影設(shè)備；和把圖像信息提供給圖像投影設(shè)備的圖像供給設(shè)備。
全文摘要
公開一種圖像投影設(shè)備，所述圖像投影設(shè)備通過(guò)降低液晶顯示單元(LCD)中的側(cè)向電場(chǎng)的影響，投影具有良好顏色的圖像。所述設(shè)備包括三種LCD，每種LCD包括兩個(gè)對(duì)置電極。當(dāng)對(duì)液晶層施加的電壓被增大時(shí)，為每個(gè)色段中的光線提供的延遲被增大。控制器控制第一LCD中的電極施加電壓，使得在白色顯示狀態(tài)下，第一LCD中的液晶施加電壓(LCAV)低于第二和第三LCD中的LCAV，并且使得在黑色顯示狀態(tài)下，第一LCD中的LCAV高于第二和第三LCD中的LCAV，并且值為白色顯示狀態(tài)下的第一LCD中的LCAV的1－30％。
文檔編號(hào)G03B21/00GK101063796SQ20071010092
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者阿部雅之 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社