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明 細 書

発明の名称 表示装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

0004   0005   0006   0007   0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 表示装置

技術分野

[0001]
 本開示は、フィールドシーケンシャル方式でカラー表示を行う表示装置に関する。

背景技術

[0002]
 例えば、単位フレーム(1フレーム)を複数のサブフレーム(フィールド)に分割し、カラー表示に必要な各色の映像を単位フレーム内で時分割で順次表示するフィールドシーケンシャル方式のカラー表示装置が知られている。例えば、1枚の表示素子に、サブフレームごとにR(赤色),G(緑色),B(青色)の各色の光を順次、照射して変調することによって、各色の映像を単位フレーム内で時分割で順次表示する表示装置が知られている。このような表示装置では、高輝度化やカラーブレイク(色割れ)低減を狙ったRGBW発光方式が実用化されている。RGBW発光方式では、単位フレーム内で、表示素子にR,G,Bの各色の光の他に、W(白色)の光を順次、照射し、R,G,Bの各色のサブフレーム画像の他に、Wのサブフレーム画像を表示する。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2015-38544号公報

発明の概要

[0004]
 上記のようなRGBW発光方式を実現する場合、白色の光は例えばR,G,Bの各色の光源を同時点灯することで生成できるが、その場合、光源の駆動回路の必要電流量が増大し、回路サイズが大きくなり得る。また、発熱量が増えて光源部の冷却が必要になり得る。
[0005]
 光源部およびその駆動回路の発熱や大型化を抑制しつつ、カラーブレイクを低減することができるようにした表示装置を提供することが望ましい。
[0006]
 本開示の一実施の形態に係る表示装置は、複数の所定の色の光を射出する光源部と、複数の所定の色の画像信号を含む入力画像信号に基づいて、単位フレームを複数のサブフレームに分割し、複数の所定の色のそれぞれの色の単色のサブフレーム画像を生成すると共に、複数の所定の色のうち少なくとも2つの色の画像信号に基づいて、複数の所定の色とは異なる混色のサブフレーム画像を生成する画像データ処理部と、画像データ処理部によって生成された各サブフレーム画像に基づいて、光源部から射出した光を変調する表示素子と、単位フレームの期間内において、単色のサブフレーム画像を表示する期間では、単色のサブフレーム画像に対応する色の光を光源部から射出させると共に、混色のサブフレーム画像を表示する期間では、光源部から少なくとも2つの色の光を時分割で順次射出させる光源制御部とを備えるものである。
[0007]
 本開示の一実施の形態に係る表示装置では、単位フレームの期間内において、単色のサブフレーム画像を表示する期間では、単色のサブフレーム画像に対応する色の光が光源部から射出される。混色のサブフレーム画像を表示する期間では、光源部から少なくとも2つの色の光が時分割で順次射出される。
[0008]
 本開示の一実施の形態に係る表示装置によれば、所定の色とは異なる混色のサブフレーム画像を表示する期間では、光源部から少なくとも2つの色の光を時分割で順次射出させるようにしたので、光源部およびその駆動回路の発熱や大型化を抑制しつつ、カラーブレイクを低減し得る。
 なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 本開示の第1の実施の形態に係る表示装置の光学系の一例を示す構成図である。
[図2] 第1の実施の形態に係る表示装置の制御系の一構成例を示すブロック図である。
[図3] 第1の実施の形態に係る表示装置における時分割発光のタイミングの一例を示すタイミング図である。
[図4] 第1の実施の形態に係る表示装置における各サブフレーム画像の生成例を示す説明図である。
[図5] 第1の実施の形態に係る表示装置における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第1の具体例を示すタイミング図である。
[図6] 第1の実施の形態に係る表示装置における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第2の具体例を示すタイミング図である。
[図7] 第1の実施の形態に係る表示装置における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第3の具体例を示すタイミング図である。
[図8] 第1の実施の形態に係る表示装置における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第4の具体例を示すタイミング図である。
[図9] 第1の実施の形態に係る表示装置における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第5の具体例を示すタイミング図である。
[図10] 第2の実施の形態に係る表示装置の一例を示す構成図である。

発明を実施するための形態

[0010]
 以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
 1.第1の実施の形態(図1~図9)
  1.1 表示装置の光学系の説明
  1.2 表示装置の制御系の説明
  1.3 画像表示と光源制御の具体例(変形例)
  1.4 効果
 2.第2の実施の形態(図10)
  2.1 表示素子および光源部の変型例
 3.その他の実施の形態
[0011]
<1.第1の実施の形態>
 表示素子が1枚のみで構成されたプロジェクタ(投射表示装置)や直視型画像表示装置などでは、光源部において、例えば、R,G,Bの各色の光源を順次点灯させるRGB順次点灯方式を採用することで、フィールドシーケンシャル方式のフルカラー表示を行っている。また、フィールドシーケンシャル方式の表示装置における光源部の他の構成例として、R,G,Bの各色のフィルタを有する回転カラーフィルタに、白色光源からの光を照射することによって、各色の光を順次、切り替える方式もある。このような表示装置に用いられる表示素子としては、例えばHTPS(High Temperature Poly-Silicon)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)、DMD(Digital Micromirror Device)などが知られている。
[0012]
 このような表示装置では、高輝度化やカラーブレイク低減を狙ったRGBW発光方式が実用化されている。光源部がR,G,Bの各色の光源を有し、表示素子が1枚で構成されているプロジェクタなどでRGBW発光方式を実施する場合、白色の発光はR,G,Bの各色の光源を同時に発光させることが一般的である。しかしながら、R,G,Bの各色の光源の同時発光を行った場合、単位フレーム内での色順次の切り替え回数は通常のRGB順次点灯方式に比べて、1回増えるのみであり、カラーブレイクの低減効果はあまり得られない。
[0013]
 このため、多くの場合、高輝度化を主目的にRGBW発光方式によって、白色の発光期間にR,G,Bの各色の光源の同時発光を行っている。しかしながら、RGBW発光方式の場合、通常のRGB順次点灯方式に比べて、光源の発熱量が増大するため、光源の冷却が必要になり、冷却機構のサイズも大きいものが必要となり得る。また、光源の駆動回路の必要電流量が増大し、回路サイズが大きくなるか、発熱量が増えて回路の冷却が必要になり得る。
[0014]
 そこで、表示装置において、光源部およびその駆動回路の発熱や大型化を抑制しつつ、カラーブレイクを低減することができる技術の開発が望まれる。
[0015]
[1.1 表示装置の光学系の説明]
[表示装置の全体構成]
 図1は、本開示の第1の実施の形態に係る表示装置3の一構成例を示している。
[0016]
 表示装置3は、スクリーン30(被投射面)に対して映像(映像光)を投射するプロジェクタ(投射表示装置)であり、照明装置1と、照明装置1からの照明光を用いて映像表示を行う光学系(表示光学系)とを備えている。なお、図1において、Z0は光軸とする。
[0017]
(照明装置1)
 照明装置1は、複数の所定の色の光を射出する光源部である。本実施の形態では、複数の所定の色の光として、照明装置1は、R,G,Bの各色の光を時分割で射出する。照明装置1は、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、青色レーザ11B、カップリングレンズ12R,12G,12B、ダイクロイックプリズム131,132、光学素子14、駆動部15、コリメータレンズ16、フライアイレンズ17およびコンデンサレンズ18を備えている。
[0018]
 赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bはそれぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光または青色レーザ光を発する3種類の光源である。これら3種類の光源はいずれもレーザ光源(LD(Laser Diode))となっている。赤色レーザ11Rによる赤色レーザ光の波長λrは、約600nm~700nm程度の範囲、具体的には640nm程度であってもよい。緑色レーザ光の波長λgは、例えば約500nm~600nm程度の範囲、具体的には520nm程度であってもよい。青色レーザ光の波長λbは、例えば約400nm~500nm程度の範囲、具体的には450nm程度であってもよい。なお、光源としてLED(Light Emitting Diode)やOLED(Organic Light Emitting Diode)を用いてもよい。
[0019]
 カップリングレンズ12R,12Gは、赤色レーザ11Rから出射された赤色レーザ光および緑色レーザ11Gから出射された緑色レーザ光をそれぞれコリメートして(平行光として)、ダイクロイックプリズム131と結合するためのレンズである。同様に、カップリングレンズ12Bは、青色レーザ11Bから出射されたレーザ光をコリメートして(平行光として)、ダイクロイックプリズム132と結合するためのレンズである。なお、これらのカップリングレンズ12R,12G,12Bによって、ここでは入射した各レーザ光をコリメートしている(平行光としている)が、この場合には限られず、カップリングレンズ12R,12G,12Bによってコリメートしなくてもよい(平行光としてなくてもよい)。ただし、上記のようにコリメートしたほうが装置構成の小型化を図ることができるため、より望ましい。
[0020]
 ダイクロイックプリズム131は、カップリングレンズ12Rを介して入射した赤色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ12Gを介して入射した緑色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。ダイクロイックプリズム132は、ダイクロイックプリズム131から出射した赤色レーザ光および緑色レーザ光を選択的に透過させる一方、カップリングレンズ12Bを介して入射した青色レーザ光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光に対する色合成(光路合成)がなされるようになっている。
[0021]
 なお、ダイクロイックプリズム131,132に代えてダイクロイックミラーを用いてもよい。
[0022]
 光学素子14は、赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bからの出射光の光路上に配置されている。光学素子14は、具体的には、ダイクロイックプリズム132とコリメータレンズ16との間の光路上に配置されている。光学素子14は、スペックルノイズ(干渉パターン)を低減するための素子である。
[0023]
 駆動部15は、光学素子14とフライアイレンズ17との間の相対位置を変位させることにより、フライアイレンズ17の入射面内において、レーザ光の入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方(入射位置、入射角度、または、入射位置および入射角度の双方)を変化させるものである。駆動部15は、光学素子14を振動(微小振動)させる。駆動部15による光学素子14の振動方向は、例えば図1の紙面に直交する方向となっている。駆動部15は、例えば、コイルおよび永久磁石(例えば、ネオジム(Nd)や鉄(Fe)、ホウ素(ボロン;B)等の材料からなる永久磁石)等を含んで構成されている。なお、上記した相対位置の変位と、入射位置および入射角度のうちの少なくとも一方の変位としてはそれぞれ、例えば周期的な変位(変化)が挙げられるが、この場合には限られず他の変位(変化)手法であってもよい。また、この駆動部15による駆動手法としては、例えば、所定の周波数(例えば15Hz)以上の駆動周波数によって、上記相対位置を往復変位させる手法が挙げられる。
[0024]
 フライアイレンズ17は、光の照度分布を均一化する均一化光学部材である。フライアイレンズ17は、例えば、基板上に複数の単位レンズが2次元配置されたインテグレータであり、複数の単位レンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させる。これにより、フライアイレンズ17からの出射光が均一化され(面内の強度分布が均一化され)、照明光として出射される。
[0025]
 コンデンサレンズ18は、フライアイレンズ17により均一化されて入射した光(照明光)を集光するためのレンズである。
[0026]
(表示光学系)
 前述した表示光学系は、偏光ビームスプリッタ(PBS;Polarization Beam Splitter)22、反射型液晶素子21および投射レンズ23(投射光学系)を用いて構成されている。
[0027]
 偏光ビームスプリッタ22は、特定の偏光(例えばs偏光)を選択的に反射させると共に、他方の偏光(例えばp偏光)を選択的に透過させる光学部材である。これにより、照明装置1からの照明光(例えばs偏光)が選択的に反射されて反射型液晶素子21へ入射すると共に、この反射型液晶変調素子21から出射した映像光(例えばp偏光)が選択的に透過し、投射レンズ23へ入射するようになっている。
[0028]
 偏光ビームスプリッタ22は、例えば、多層膜がコートされたプリズムを貼り合わせた構成であってもよい。また、偏光ビームスプリッタ22は、偏光特性を有する素子(ワイヤグリッドや偏光フィルムなど)でもよいし、その素子をサンドしたプリズムに類するビームスプリッタでもよい。
[0029]
 反射型液晶素子21は、照明装置1からの照明光を、映像信号に基づいて変調しつつ反射させることにより、映像光を出射する表示素子(光変調素子)である。このとき、反射型液晶素子21では、入射時と出射時とにおける各偏光(例えば、s偏光またはp偏光)が異なるものとなるように、反射がなされる。このような反射型液晶素子21は、例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)等の液晶素子からなる。
[0030]
 投射レンズ23は、反射型液晶素子21により変調された照明光(映像光)を被投射面(スクリーン30)に対して投射(拡大投射)する投射光学系である。
[0031]
(表示動作)
 表示装置3では、まず照明装置1において、赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bからそれぞれ出射された光(レーザ光)が、カップリングレンズ12R,12G,12Bによってそれぞれコリメートされ、平行光となる。次いで、このようにして平行光とされた各レーザ光(赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光)は、ダイクロイックプリズム131,132によって色合成(光路合成)がなされる。光路合成がなされた各レーザ光は、光学素子14を通過したのち、コリメータレンズ16およびフライアイレンズ17へ入射する。この入射光は、フライアイレンズ17によって均一化(面内の強度分布の均一化)がなされて出射したのち、コンデンサレンズ18によって集光される。このようにして、照明装置1から照明光が出射される。
[0032]
 次いで、この照明光は、偏光ビームスプリッタ22によって選択的に反射され、反射型液晶素子21へ入射する。反射型液晶素子21では、この入射光が映像信号に基づいて変調されつつ反射されることにより、映像光として出射する。ここで、この反射型液晶素子21では、入射時と出射時とにおける各偏光が異なるものとなるため、反射型液晶素子21から出射した映像光は選択的に偏光ビームスプリッタ22を透過し、投射レンズ23へと入射する。そして、この入射光(映像光)は、投射レンズ23によって、スクリーン30に対して投射(拡大投射)される。
[0033]
 この際、赤色レーザ11R、緑色レーザ11Gおよび青色レーザ11Bはそれぞれ、時分割的に順次発光(パルス発光)し、各レーザ光(赤色レーザ光,緑色レーザ光,青色レーザ光)を出射する。そして、反射型液晶素子21では、各色成分(赤色成分、緑色成分、青色成分)の映像信号に基づいて、対応する色のレーザ光が時分割的に順次変調される。これにより、映像信号に基づくカラー映像表示が表示装置3においてなされる。
[0034]
[1.2 表示装置の制御系の説明]
(表示装置の制御系の基本構成)
 図2は、図1に示した表示装置3の制御系の一構成例を示している。
[0035]
 以下ではまず、制御系の基本構成として、光源部においてRGB順次点灯を行い、単位フレームの期間内において、R,G,Bの各色のサブフレーム画像を表示する構成例を説明する。ただし、本実施の形態に係る表示装置3では、実際には後述するように、R,G,Bのうち少なくとも2つの色の混色のサブフレーム画像(例えばW(白色)のサブフレーム画像)を生成し、単位フレームの期間内において、R,G,Bの各色のサブフレーム画像と混色のサブフレーム画像とを順次表示する。このために、実際には後述するように、光源部に対して例えばRGBW順次発光での光源制御を行う。
[0036]
 表示装置3は、制御系として、コントローラ40と、LDドライバ45と、パネル駆動部50とを備えている。
[0037]
 コントローラ40は、画像データ処理部41と、タイミング制御部42と、解析部43と、光源制御部44とを含んでいる。パネル駆動部50は、走査線駆動回路51と、データ線駆動回路52とを含んでいる。
[0038]
 コントローラ40は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の論理演算回路を備え、表示装置3の各部を制御する。コントローラ40には、水平同期信号HS、垂直同期信号VSおよびクロック信号CLKの各種制御信号、ならびに、入力画像信号が、パラレルに入力される。入力画像信号は、複数の所定の色の画像信号(入力画像データ)を含んでいる。ここでは、複数の所定の色の画像信号として、R、G,Bの各色に対応した入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAが、コントローラ40に入力される。コントローラ40に入力される各制御信号および入力画像データは、例えば、表示装置3外の映像信号源(例えば、各種メディア専用の再生装置やパーソナルコンピュータ等の映像再生装置)で生成されて、コントローラ40に入力される。
[0039]
 入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAは、単位フレームとしての1フレームの画像を、表示素子としての反射型液晶素子21上に形成するための画像データである。入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAは、例えば周期16.7ミリ秒(つまり、フレーム周波数が60Hz)で、1フレーム分(つまり、反射型液晶素子21の全画素分)が入力される。ここにおいて、フレームとは、反射型液晶素子21の画素を駆動することによって、1コマ分の画像を形成させるのに要する期間をいう。
[0040]
 表示装置3は、1フレームを複数のフィールド(サブフレーム)に分割(時分割)し、サブフレーム毎に、R,G,Bのいずれかの色成分の画像(以下、「サブフレーム画像」という。)を生成し表示することにより、フィールドシーケンシャル駆動の画像形成を行う。入力画像データR-DATAは、R色に対応したサブフレーム画像(以下、「Rサブフレーム画像」という。)を生成するための入力画像データで、画素毎にR色の階調値を指定したデータである。入力画像データG-DATAは、G色に対応したサブフレーム画像(以下、「Gサブフレーム画像」という。)を生成するための入力画像データで、画素毎にG色の階調値を指定したデータである。入力画像データB-DATAは、B色に対応したサブフレーム画像(以下、「Bサブフレーム画像」という。)を生成するための入力画像データで、画素毎にB色の階調値を指定したデータである。R、G,Bの各色の階調値は、例えば8ビット(すなわち256階調)のデータで表される。この場合、階調値は「0」~「255」のいずれかの値をとり、その値が大きいほど明るい(つまり高輝度の)階調に対応し、反対に、その値が小さいほど暗い(つまり低輝度の)階調に対応する。
[0041]
 画像データ処理部41は、パラレルに入力された入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAを、図示しないフレームメモリーに蓄え、パラレル-シリアル変換を施してパネル駆動部50へ出力する処理回路である。画像データ処理部41は、R、G,Bの各色のサブフレーム画像を時分割で表示するための画像データDATAwを生成して、パネル駆動部50へ出力する。
[0042]
 タイミング制御部42は、各種タイミング信号を生成してパネル駆動部50へ出力する回路である。具体的には、タイミング制御部42は、水平同期信号HS、垂直同期信号VSおよびクロック信号CLKに基づいて、走査線駆動回路51およびデータ線駆動回路52に対するタイミング信号CLKtを生成して走査線駆動回路51およびデータ線駆動回路52へ出力する。
[0043]
 解析部43は、入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAを解析して、画素毎にR,G,B色の階調差ΔVを算出し、階調差ΔVのヒストグラム(つまり度数分布)を求める回路である。
[0044]
 光源制御部44は、光源としての赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、および青色レーザ11Bのそれぞれに光を射出させる制御(つまり光源制御)を行う回路である。具体的には、光源制御部44は、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、および青色レーザ11Bのそれぞれに対する点灯又は消灯を指示する光源制御信号を、LDドライバ45に出力する。LDドライバ45は、供給された光源制御信号に応じて、赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、および青色レーザ11Bのそれぞれを点灯又は消灯させる。赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、および青色レーザ11Bは、点灯期間においてレーザ光を射出する。光源制御部44は、必要に応じて、解析部43が求めた階調差ΔVのヒストグラムに応じた光源制御を行ってもよい。
[0045]
(RGBW順次発光による光源制御の説明)
 以上の説明では、光源部においてRGB順次点灯を行い、単位フレームの期間内においてR,G,Bの各色のサブフレーム画像を表示するものとして説明したが、本実施の形態に係る表示装置3では、実際には、R,G,Bとは異なる混色のサブフレーム画像を生成し、単位フレームの期間内に、R,G,Bの各色のサブフレーム画像と混色のサブフレーム画像とを順次表示する。
[0046]
 このために、画像データ処理部41は、複数の所定の色の画像信号を含む入力画像信号に基づいて、単位フレームを複数のサブフレームに分割し、複数の所定の色のそれぞれの色の単色のサブフレーム画像を生成すると共に、複数の所定の色のうち少なくとも2つの色の画像信号に基づいて、複数の所定の色とは異なる混色のサブフレーム画像を生成する。ここで、複数の所定の色とは、例えばR,G,Bである。入力画像信号とは、例えば入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAである。単色のサブフレーム画像とは、例えばRサブフレーム画像、Gサブフレーム画像、およびBサブフレーム画像である。表示素子(反射型液晶素子21)は、画像データ処理部41によって生成された各サブフレーム画像に基づいて、光源部から射出した光を変調する。
[0047]
 光源制御部44は、単位フレームの期間内において、単色のサブフレーム画像を表示する期間では、単色のサブフレーム画像に対応する色の光を光源部から射出させる。また、光源制御部44は、混色のサブフレーム画像を表示する期間では、光源部から少なくとも2つの色の光を時分割で順次射出させる。
[0048]
 以下、一例として、図3および図4を参照して、混色のサブフレーム画像が、W(白色)のサブフレーム画像(以下、「Wサブフレーム画像」という。)であり、RGBW順次発光による光源制御を行う場合を説明する。この場合、光源制御部44は、混色のサブフレーム画像を表示する期間では、光源部から複数の所定の色のそれぞれの色の光を全て時分割で少なくとも1回以上、順次射出させる。また、光源制御部44は、混色のサブフレーム画像を表示する期間におけるホワイトバランスと、単位フレームにおけるホワイトバランスとが略同じとなるような光源制御を行うことが好ましい。
[0049]
 図3は、表示装置3において、RGBW順次発光を行う場合の時分割発光のタイミングの一例を示している。図4は、表示装置3における各サブフレーム画像の生成例を示している。
[0050]
 画像データ処理部41は、図4に示したように、入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAのそれぞれに対応するR,G,Bの各サブフレーム画像を生成する。また、画像データ処理部41は、図4に示したように、入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAのそれぞれから、ある演算ルールに基づいて、Wサブフレーム画像を生成する。画像データ処理部41は、例えば、入力画像データR-DATA,G-DATA,B-DATAのうち、信号値が最小となる色の入力画像データの信号値を基準値として、各色の信号値に所定の係数を掛けて、所定のホワイトバランスとなるようなWサブフレーム画像を生成する。
[0051]
 図3では、表示素子において、単位フレーム内にRサブフレーム画像、Gサブフレーム画像、Bサブフレーム画像、およびWサブフレーム画像の順に表示する場合の光源制御のタイミングの例を示している。t R,t G,t B,t Wはそれぞれ、Rサブフレーム画像、Gサブフレーム画像、Bサブフレーム画像、およびWサブフレーム画像を表示する期間を示す。P R,P G,P Bはそれぞれ、R光源(赤色レーザ11R)、G光源(緑色レーザ11G)、およびB光源(青色レーザ11B)の発光強度(パワー)を示す。なお、図3に示したサブフレームの数や各サブフレームの期間は一例であり、他の態様での実施も可能である。例えば後述する図5~図9に示す具体例のように、各サブフレームの期間が全て同一であってもよい。また、単位フレーム内で、同一の色のサブフレーム画像が複数、表示されてもよい。また、各色の光源の発光強度も一例であり、他の態様での実施も可能である。
[0052]
 光源制御部44は、Rサブフレーム画像を表示する期間t Rでは、R光源(赤色レーザ11R)を発光させる。光源制御部44は、Gサブフレーム画像を表示する期間t Gでは、G光源(緑色レーザ11G)を発光させる。光源制御部44は、Bサブフレーム画像を表示する期間t Bでは、B光源(青色レーザ11B)を発光させる。
[0053]
 光源制御部44は、Wサブフレーム画像を表示する期間t Wでは、期間t W内において、R光源、G光源、およびB光源を順次、時分割で発光させる。このように、本実施の形態では、Wサブフレーム画像を表示する期間t Wであっても、R光源、G光源、およびB光源の同時発光は行わない。これにより、光源の発熱量が増大することが抑制される。
[0054]
[1.3 画像表示と光源制御の具体例(変形例)]
 次に、図5~図9を参照して、画像表示と光源制御のさらなる具体例(変形例)を説明する。なお、図5~図9において、上段には、単位フレーム内で表示素子に表示する各色のサブフレーム画像の表示順(表示タイミング)を示す。下段には、単位フレーム内における各色の光源の発光(点灯)タイミングを示す。なお、図5~図9に示した具体例は一例であり、他の態様での実施も可能である。
[0055]
(具体例1)
 図5は、表示装置3における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第1の具体例を示している。
[0056]
 図5では、単位フレーム内においてRGBWRGBWという表示順で各色のサブフレーム画像を表示する場合の例を示す。この例では、表示素子がWサブフレーム画像を表示している期間では、光源がRGBという順で時分割により発光している。
[0057]
(具体例2)
 図6は、表示装置3における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第2の具体例を示している。
[0058]
 図6では、単位フレーム内においてBGRGRGWという表示順で各色のサブフレーム画像を表示する場合の例を示す。この例では、表示素子がWサブフレーム画像を表示している期間では、光源がGRBという順で時分割により発光している。
[0059]
 この例では、Wサブフレーム画像を表示する期間において、Wサブフレーム画像の直前に表示された単色のサブフレーム画像の色と同一の色の光を、時分割された最初の期間に光源部から射出させるようにしている。また、この例では、Wサブフレーム画像を表示する期間において、Wサブフレーム画像の直後に表示する単色のサブフレーム画像の色と同一の色の光を、時分割された最後の期間に光源部から射出させるようにしている。
[0060]
 すなわち、この例では、Wサブフレーム画像の直前のサブフレーム画像はGサブフレーム画像であり、かつWサブフレーム画像の直後のサブフレーム画像はBサブフレーム画像である。Wサブフレーム画像を表示する期間の直前および直後に点灯する光源の色と、Wサブフレーム画像を表示する期間内における先頭(最初)および後端(最後)の期間に点灯する光源の色とが同一となっている。その結果、この例では表示素子の特性に起因するサブフレーム間の表示色の漏れ込みの影響を低減することができるため、混色を減らして色域を拡大することができる。
[0061]
 なお、Wサブフレーム画像を表示する期間内における色の構成は、図6の例に限定されるものではない。例えば、Wサブフレーム画像を表示する期間内における色の構成が、GRBGRBの順で構成されるなど、RとGとBとが組み合わせられたひとつの単位が複数回存在してもよい。さらに、Wサブフレーム画像を表示する期間内における色の構成は、GRBの順に限定されるものではない。また、Wサブフレーム画像を表示する期間内における各色の光源の発光順は、図6の例のようにWサブフレーム画像を表示する期間内における先頭(最初)および後端(最後)の期間に点灯する光源の色と同一でなくてもよい。例えばRGB、RBGなど他の順であってもよい。
[0062]
 また、図6の例では、単位フレームの先頭がBGRGRGWという順で構成されているが、この例に限定されるものではない。例えば、GRGWBGRやRGWBGRGのようにシフトしてもよい。
[0063]
(具体例3)
 図7は、表示装置3における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第3の具体例を示している。
[0064]
 図7では、単位フレーム内においてBGRGRWGという表示順で各色のサブフレーム画像を表示する場合の例を示す。この例では、表示素子がWサブフレーム画像を表示している期間では、光源がRBGという順で時分割により発光している。このように、単位フレーム内において、Wサブフレーム画像を表示する位置(タイミング)は単位フレームの中のどの場所にあってもよい。
[0065]
(具体例4)
 図8は、表示装置3における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第4の具体例を示している。
[0066]
 図8では、単位フレーム内においてBGRWGRGWという表示順で各色のサブフレーム画像を表示する場合の例を示す。この例では、表示素子がWサブフレーム画像を表示している期間では、光源がRGBという順で時分割により発光している。この例では、単位フレーム内に、Wサブフレーム画像が2個存在する。この例のように、単位フレーム内でWサブフレーム画像が複数個存在してもよい。また、表示素子がWサブフレーム画像を表示している期間内において、各色の光源が発光する順番は、各Wサブフレーム画像を表示する期間において互いに異なっていてもよい。
[0067]
 また、以上の説明では、混色のサブフレーム画像の例として、R,G,Bで構成されるWサブフレーム画像を定義したが、混色のサブフレーム画像は、Wサブフレーム画像に限定されるものではない。例えば、RとGとの混色で構成されるサブフレーム画像をY(黄色)サブフレーム画像と定義し、追加表示してもよい。例えば、BGRYGRGWやRGBYRGBYなどの表示順で各色のサブフレーム画像を表示してもよい。また、Y以外にもC(シアン)、M(マゼンタ)といった他の混色のサブフレーム画像を定義し、追加表示してもよい。これらの他の混色のサブフレーム画像を表示するサブフレーム期間では、その混色に対応した光源を組み合わせて、順次発光させればよい。
[0068]
(具体例5)
 図9は、表示装置3における時分割表示、および時分割発光のタイミングの第5の具体例を示している。
[0069]
 図9では、単位フレーム内においてBGRWGRGWという表示順で各色のサブフレーム画像を表示する場合の例を示す。この例では、表示素子がWサブフレーム画像を1回目に表示する期間では、光源がRGBという順で時分割により発光している。表示素子がWサブフレーム画像を2回目に表示する期間では、光源がBGRという順で時分割により発光している。この例のように、単位フレーム内で、混色のサブフレーム画像を表示している期間が複数存在する場合、各期間内での色の順番は互いに異なっていてもよい。
[0070]
 さらに、Wサブフレーム画像を表示する各期間内における各色の光源の発光順は、Wサブフレーム画像を表示する各期間内における先頭(最初)および後端(最後)の期間に点灯する光源の色と同一にしてもよい。例えば、図9の例に対して、Wサブフレーム画像を1回目に表示する期間では光源の色の順番をRBG、2回目に表示する期間では光源の色の順番をGRBとしてもよい。
[0071]
[1.4 効果]
 以上のように、本実施の形態によれば、所定の色とは異なる混色のサブフレーム画像を表示する期間では、光源部から少なくとも2つの色の光を時分割で順次射出させるようにしたので、光源部およびその駆動回路の発熱や大型化を抑制しつつ、カラーブレイクを低減し得る。これにより、小型軽量なプロジェクタを実現でき、ノイズを抑えた高精細な映像体験を提供することができる。
[0072]
 なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
[0073]
<2.第2の実施の形態>
 次に、本開示の第2の実施の形態に係る表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1の実施の形態に係る表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
[0074]
[2.1 表示素子および光源部の変型例]
 図1に示した表示装置3では、表示素子として反射型液晶素子21の構成例を示したが、表示素子として透過型液晶素子やDMDを用いた構成であってもよい。
[0075]
 また、図1に示した表示装置3では、光源部として、各色の光源(赤色レーザ11R、緑色レーザ11G、および青色レーザ11B)を有する構成例を示したが、他の構成であってもよい。例えば、複数の所定の色のそれぞれに対応する複数の単色の領域と、少なくとも2つの色に対応する混色の領域とを有し、各領域に光源からの光が照射されることによって各領域に応じた色を射出する回転体を備えた構成であってもよい。
[0076]
 例えば、図10に示した表示装置3Aのように、光源部としての照明装置1Aと、表示素子としてのDMD61とを備えた構成であってもよい。
[0077]
 照明装置1Aは、白色光源11Wと、上述の回転体としてのカラーホイール60とを有している。
[0078]
 白色光源11Wは、例えば白色LEDで構成されている。
[0079]
 カラーホイール60は、複数のフィルタ領域を有している。カラーホイール60は、複数のフィルタ領域として、赤色領域60R、緑色領域60G、青色領域60B、および白色領域60Wを有している。赤色領域60R、緑色領域60G、および青色領域60Bは、上述の単色の領域となっている。白色領域60Wは、上述の混色の領域となっている。白色領域60W内は、さらに赤色領域、緑色領域、および青色領域を含んでいる。
[0080]
 このような表示装置3Aの構成であっても、例えば図3や図5に示したRGBW順次発光による光源制御を行うことが可能である。
[0081]
 また、カラーホイール60における各フィルタ領域の順番を変更することにより、RGBW以外の順番での色順次表示が可能となる。また、フィルタ領域の構成をY(黄色)、C(シアン)、M(マゼンタ)といった他の混色の領域とすることにより、Wサブフレーム画像以外の他の混色のサブフレーム画像を表示することも可能となる。
[0082]
 その他の構成、動作、ならびに効果は、上記第1の実施の形態に係る表示装置3と略同様であってもよい。
[0083]
<3.その他の実施の形態>
 本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
[0084]
 例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
(1)
 複数の所定の色の光を射出する光源部と、
 前記複数の所定の色の画像信号を含む入力画像信号に基づいて、単位フレームを複数のサブフレームに分割し、前記複数の所定の色のそれぞれの色の単色のサブフレーム画像を生成すると共に、前記複数の所定の色のうち少なくとも2つの色の画像信号に基づいて、前記複数の所定の色とは異なる混色のサブフレーム画像を生成する画像データ処理部と、
 前記画像データ処理部によって生成された前記各サブフレーム画像に基づいて、前記光源部から射出した光を変調する表示素子と、
 前記単位フレームの期間内において、前記単色のサブフレーム画像を表示する期間では、前記単色のサブフレーム画像に対応する色の光を前記光源部から射出させると共に、前記混色のサブフレーム画像を表示する期間では、前記光源部から前記少なくとも2つの色の光を時分割で順次射出させる光源制御部と
 を備える
 表示装置。
(2)
 前記混色のサブフレーム画像は、白色のサブフレーム画像である
 上記(1)に記載の表示装置。
(3)
 前記光源制御部は、
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間では、前記光源部から前記複数の所定の色のそれぞれの色の光を全て時分割で少なくとも1回以上、順次射出させる
 上記(1)または(2)に記載の表示装置。
(4)
 前記光源制御部は、
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間において、前記混色のサブフレーム画像の直前に表示された前記単色のサブフレーム画像の色と同一の色の光を、時分割された最初の期間に前記光源部から射出させる
 上記(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の表示装置。
(5)
 前記光源制御部は、
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間において、前記混色のサブフレーム画像の直後に表示する前記単色のサブフレーム画像の色と同一の色の光を、時分割された最後の期間に前記光源部から射出させる
 上記(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の表示装置。
(6)
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間におけるホワイトバランスと、前記単位フレームにおけるホワイトバランスとが略同じである
 上記(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の表示装置。
(7)
 前記光源部は、前記複数の所定の色の光を発する複数の光源を含む
 上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の表示装置。
(8)
 前記光源部は、
 光を発する光源と、
 前記複数の所定の色のそれぞれに対応する複数の単色の領域と、前記少なくとも2つの色に対応する混色の領域とを有し、前記各領域に前記光源からの光が照射されることによって前記各領域に応じた色を射出する回転体と
 を含む
 上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の表示装置。
(9)
 前記表示素子によって変調された光を投射する投射光学系、をさらに備え、
 投射表示装置として構成されている
 上記(1)ないし(8)のいずれか1つに記載の表示装置。
[0085]
 本出願は、日本国特許庁において2017年9月29日に出願された日本特許出願番号第2017-191653号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
[0086]
 当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

請求の範囲

[請求項1]
 複数の所定の色の光を射出する光源部と、
 前記複数の所定の色の画像信号を含む入力画像信号に基づいて、単位フレームを複数のサブフレームに分割し、前記複数の所定の色のそれぞれの色の単色のサブフレーム画像を生成すると共に、前記複数の所定の色のうち少なくとも2つの色の画像信号に基づいて、前記複数の所定の色とは異なる混色のサブフレーム画像を生成する画像データ処理部と、
 前記画像データ処理部によって生成された前記各サブフレーム画像に基づいて、前記光源部から射出した光を変調する表示素子と、
 前記単位フレームの期間内において、前記単色のサブフレーム画像を表示する期間では、前記単色のサブフレーム画像に対応する色の光を前記光源部から射出させると共に、前記混色のサブフレーム画像を表示する期間では、前記光源部から前記少なくとも2つの色の光を時分割で順次射出させる光源制御部と
 を備える
 表示装置。
[請求項2]
 前記混色のサブフレーム画像は、白色のサブフレーム画像である
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項3]
 前記光源制御部は、
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間では、前記光源部から前記複数の所定の色のそれぞれの色の光を全て時分割で少なくとも1回以上、順次射出させる
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項4]
 前記光源制御部は、
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間において、前記混色のサブフレーム画像の直前に表示された前記単色のサブフレーム画像の色と同一の色の光を、時分割された最初の期間に前記光源部から射出させる
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項5]
 前記光源制御部は、
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間において、前記混色のサブフレーム画像の直後に表示する前記単色のサブフレーム画像の色と同一の色の光を、時分割された最後の期間に前記光源部から射出させる
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項6]
 前記混色のサブフレーム画像を表示する期間におけるホワイトバランスと、前記単位フレームにおけるホワイトバランスとが略同じである
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項7]
 前記光源部は、前記複数の所定の色の光を発する複数の光源を含む
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項8]
 前記光源部は、
 光を発する光源と、
 前記複数の所定の色のそれぞれに対応する複数の単色の領域と、前記少なくとも2つの色に対応する混色の領域とを有し、前記各領域に前記光源からの光が照射されることによって前記各領域に応じた色を射出する回転体と
 を含む
 請求項1に記載の表示装置。
[請求項9]
 前記表示素子によって変調された光を投射する投射光学系、をさらに備え、
 投射表示装置として構成されている
 請求項1に記載の表示装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]