JP2019082630A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影画像のコントラスト比を向上することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示部を備えた表示パネルと、前記表示部に投影された投影画像に基づいて前記表示パネルを制御する制御部と、を備え、前記表示部は、マトリクス状に配置された複数の画素を備え、前記画素の各々は、表示素子及び受光素子を備え、前記制御部は、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記受光素子と同一画素の前記表示素子を制御し、前記表示素子は、前記投影画像のうち暗部と重なる場合に第１反射領域を形成し、前記投影画像のうち明部と重なる場合に第２反射領域を形成し、前記第１反射領域の反射率は、前記第２反射領域の反射率より小さい、表示装置。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

近年、表示装置のインターフェイス等として、指などの物体の接触あるいは接近を検出するセンサが実用化されている。センサとしては、静電容量方式、抵抗膜方式、光学方式などが知られている。一例では、複数の受光素子を備え、受光素子から得られる受光信号を適宜補正して物体の位置等を検出する情報入力装置が開示されている。

特開２０１１−８６１１７号公報

本実施形態の目的は、投影画像のコントラスト比を向上することが可能な表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
表示部を備えた表示パネルと、前記表示部に投影された投影画像に基づいて前記表示パネルを制御する制御部と、を備え、前記表示部は、マトリクス状に配置された複数の画素を備え、前記画素の各々は、表示素子及び受光素子を備え、前記制御部は、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記受光素子と同一画素の前記表示素子を制御し、前記表示素子は、前記投影画像のうち暗部と重なる場合に第１反射領域を形成し、前記投影画像のうち明部と重なる場合に第２反射領域を形成し、前記第１反射領域の反射率は、前記第２反射領域の反射率より小さい、表示装置が提供される。

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを適用したプロジェクションシステム１を説明するための図である。 図２は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを適用したことによる効果を説明するための図である。 図３は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの構成を示す図である。 図４は、図１に示した表示パネルＰＮＬの表示素子ＤＥを示す断面図である。 図５は、一画素ＰＸの構成例を示す平面図である。 図６は、マイクロカプセル３０を介して受光素子ＰＲで受光する光について説明するための図である。 図７は、一画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。 図８は、一画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。 図９は、図８に示した構成例における横電界の作用について説明するための断面図である。 図１０は、表示装置ＤＳＰの動作を説明するためのフローチャートである。 図１１は、第１制御例を説明するためのフローチャートである。 図１２は、第２制御例を説明するためのフローチャートである。 図１３は、黒レベルの第１設定方法を説明するための図である。 図１４は、第１設定方法の変形例を説明するための図である。 図１５は、黒レベルの第２設定方法を説明するための図である。 図１６は、白レベルの第３設定方法を説明するための図である。 図１７は、一画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。 図１８は、階調決定方法を説明するための図である。 図１９は、投影画像Ｉ２と表示部ＤＡの表示状態とを説明するための一例を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを適用したプロジェクションシステム１を説明するための図である。プロジェクションシステム１は、プロジェクタ２と、表示装置ＤＳＰとを備えている。表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、制御部ＣＴＲと、を備えている。表示パネルＰＮＬは、プロジェクタ２と向かい合う表示部ＤＡと、表示部ＤＡの周囲の非表示部ＮＤＡと、を備えている。非表示部ＮＤＡは、額縁状に形成されている。表示部ＤＡは、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを備えている。画素ＰＸの各々は、図１中に拡大して示すように、表示素子ＤＥと、受光素子ＰＲと、を備えている。
制御部ＣＴＲは、プロジェクタ２から表示部ＤＡに投影された投影画像Ｉ２に基づいて表示パネルＰＮＬを制御するものであり、各画素ＰＸにおいて、受光素子ＰＲからの受光信号に基づいて表示素子ＤＥを制御する。

図示した例では、投影画像Ｉ２の面積が表示部ＤＡの面積よりも小さい。このような投影状態においては、表示部ＤＡは、投影画像Ｉ２が投影される第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１の周辺に位置する第２領域Ａ２と、を備える。第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、いずれも上記の通り複数の画素ＰＸを備えており、これらの画素はいずれも表示素子ＤＥ及び受光素子ＰＲを備えている。
なお、投影画像Ｉ２の面積は、表示部ＤＡの面積と一致していてもよいし、表示部ＤＡの面積より大きくてもよい。これらの場合には、表示部ＤＡは、第１領域Ａ１のみとなり、第２領域Ａ２は存在しない。

図２は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを適用したことによる効果を説明するための図である。図２の（Ａ）は、比較例として、オリジナル画像Ｉ０が白色のスクリーンＳＣＲに投影される状態を説明するための図である。オリジナル画像Ｉ０は、明部ＩＢ０と暗部ＩＤ０とを備える。例えば、暗部ＩＤ０はオリジナル画像Ｉ０に含まれる黒画像に相当し、明部ＩＢ０はオリジナル画像Ｉ０に含まれる白画像やグレー画像やカラー画像に相当する。カラー画像は、赤色画像、緑色画像、青色画像、及び、これらの色画像を組み合わせた他の色の画像に相当する。スクリーンＳＣＲは、略全面に亘って均一な反射率を有する。オリジナル画像Ｉ０がスクリーンＳＣＲに投影された投影画像Ｉ１において、明部ＩＢ１の輝度をＢＢ１とし、暗部ＩＤ１の輝度をＢＤ１としたとき、コントラスト比はＢＢ１：ＢＤ１として表すものとする。

図２の（Ｂ）は、本実施形態に相当するものであり、オリジナル画像Ｉ０が本実施形態の表示装置ＤＳＰに投影される状態を説明するための図である。表示装置ＤＳＰでは、投影画像Ｉ２に基づいて、画素ＰＸ毎に反射率が制御される。すなわち、各画素ＰＸの表示素子ＤＥは、投影画像Ｉ２のうち暗部ＩＤ２と重なる場合に第１反射領域（低反射率領域）を形成する。また、各表示素子ＤＥは、投影画像Ｉ２のうち明部ＩＢ２と重なる場合に第２反射領域（高反射率領域）を形成する。第１反射領域の反射率は、第２反射領域の反射率より小さい。例えば、図２の（Ｂ）において、画素ＰＸ１の表示素子ＤＥ１は第１反射領域に相当し、画素ＰＸ２の表示素子ＤＥ２は第２反射領域に相当する。表示素子ＤＥ１は黒を表示し、表示素子ＤＥ２は白を表示している。
オリジナル画像Ｉ０が表示装置ＤＳＰに投影された投影画像Ｉ２において、明部ＩＢ２の輝度をＢＢ２とし、暗部ＩＤ２の輝度をＢＤ２としたとき、コントラスト比はＢＢ２：ＢＤ２として表すものとする。本実施形態では、暗部ＩＤ２は低反射率領域に重なるため、暗部ＩＤ２が高反射率領域に重なる場合と比較して、低い輝度ＢＤ２を得ることができる。また、明部ＩＢ２は高反射率領域に重なるため、明部ＩＢ２が低反射率領域に重なる場合と比較して、高い輝度ＢＢ２を得ることができる。つまり、本実施形態によれば、暗部ＩＤ２が低反射率領域に重なり、明部ＩＢ２が高反射率領域に重なるため、明部ＩＢ２及び暗部ＩＤ２がいずれも同等の反射率を有する領域に重なる場合と比較して、輝度ＢＢ２と輝度ＢＤ２との差を拡大することができ、高いコントラスト比を得ることができる。

図３は、本実施形態の表示装置ＤＳＰの構成を示す図である。
表示パネルＰＮＬにおいて、表示素子ＤＥは、例えば後述する電気泳動素子を備え、少なくとも白及び黒を表示し、中間調も表示することができる。受光素子ＰＲは、例えばフォトダイオードであり、表示部ＤＡに投影された光を受光して電気信号である受光信号を出力する。なお、非表示部ＮＤＡには画素ＰＸは配置されていないが、受光素子ＰＲのみが配置されてもよい。
制御部ＣＴＲは、表示制御部４０と、表示側スキャナ４１と、表示信号ドライバ４２と、受光側スキャナ４３と、受光信号レシーバ４５と、信号処理部４６と、を備えている。

表示制御部４０は、信号処理部４６から供給される表示信号を一時的に保持するとともに、各表示素子ＤＥを駆動する表示側スキャナ４１及び表示信号ドライバ４２、ならびに各受光素子ＰＲを駆動する受光側スキャナ４３を、それぞれ制御する。具体的には、表示制御部４０は、表示側スキャナ４１には表示タイミング制御信号を出力し、受光側スキャナ４３には受光タイミング制御信号を出力し、表示信号ドライバ４２には保持していた表示信号を出力する。

表示側スキャナ４１は、表示制御部４０から出力される表示タイミング制御信号に応じて、表示対象の画素ＰＸを選択する。具体的には、表示側スキャナ４１は、画素ＰＸに接続された表示用ゲート線ＧＡを介して表示用選択信号を供給する。画素ＰＸは、表示用選択信号に基づいて選択されると、表示素子ＤＥに表示データが供給可能な状態となる。

表示信号ドライバ４２は、表示制御部４０から出力される表示信号に応じて、表示対象の画素ＰＸに対して表示データを供給する。具体的には、表示信号ドライバ４２は、画素ＰＸに接続されたデータ供給線ＤＬを介して表示データに対応する電圧を供給する。このようにして表示側スキャナ４１及び表示信号ドライバ４２が連動して線順次動作を行うことにより、画像が表示パネルＰＮＬに表示される。

受光側スキャナ４３は、表示制御部４０から出力される受光タイミング制御信号に応じて、受光対象の画素ＰＸを選択する。具体的には、受光側スキャナ４３は、画素ＰＸに接続された受光用ゲート線ＧＢを介して受光用選択信号を供給する。画素ＰＸは、受光用選択信号に基づいて選択されると、受光素子ＰＲからの受光信号を、出力線ＯＬを介して受光信号レシーバ４５に出力する。受光信号は、表示部ＤＡに投影された光の強度に応じたレベルを有する。受光信号レシーバ４５において取得された受光信号は、信号処理部４６に出力される。

信号処理部４６は、受光信号レシーバ４５から出力される受光信号に基づいて、表示信号を生成する。具体的には後述するが、信号処理部４６は、表示素子ＤＥに黒を表示させるしきい値に相当する黒レベル、及び、表示素子ＤＥに白を表示させるしきい値に相当する白レベルを保持することができる。信号処理部４６は、生成した表示信号を表示制御部４０に供給する。

図４は、図１に示した表示パネルＰＮＬの表示素子ＤＥを示す断面図である。表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２を備えている。第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２は、粘着層４０によって貼合されている。図１に示したプロジェクタ２は、図示した断面において、第２基板ＳＵＢ２の上方にあるものとする。第１基板ＳＵＢ１は、基材１０と、絶縁膜１１乃至１４と、スイッチング素子ＳＷ、導電層Ｃと、画素電極ＰＥと、を備えている。表示用ゲート線ＧＡと一体のゲート電極ＧＥは、基材１０の上に位置し、絶縁膜１１によって覆われている。半導体層ＳＣは、絶縁膜１１の上に位置し、絶縁膜１２によって覆われている。データ供給線ＤＬと一体のソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、絶縁膜１２の上に位置し、絶縁膜１３によって覆われている。ソース電極ＳＥは、絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールＣＨ１を通じて、半導体層ＳＣにコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥは、絶縁膜１２を貫通するコンタクトホールＣＨ２を通じて、半導体層ＳＣにコンタクトしている。

導電層Ｃは、絶縁膜１３の上に位置し、絶縁膜１４によって覆われている。また、導電層Ｃは、画素電極ＰＥとの間で蓄積容量を確保するための容量電極として機能する。画素電極ＰＥは、絶縁膜１４の上に位置している。画素電極ＰＥは、絶縁膜１４を介して導電層Ｃと対向している。画素電極ＰＥは、導電層Ｃの開口部ＯＰと重畳する位置において、絶縁膜１３及び絶縁膜１４を貫通するコンタクトホールＣＨ３を通じて、ドレイン電極ＤＥにコンタクトしている。導電層Ｃ及び画素電極ＰＥのうち、一方は反射電極であり、他方は透明電極である。なお、導電層Ｃが多層構造である場合には、その少なくとも１層が反射電極である。このような反射電極は、例えば、第２基板ＳＵＢ２側から投影された光を反射する反射膜として機能するとともに、第２基板ＳＵＢ２側からスイッチング素子ＳＷに向かう光を遮る遮光膜としても機能する。

第２基板ＳＵＢ２は、基材２０と、共通電極ＣＥと、電気泳動素子２１と、を備えている。共通電極ＣＥは、基材２０と電気泳動素子２１との間に位置している。共通電極ＣＥは、図１に示した表示部ＤＡの略全域に亘って形成されている。電気泳動素子２１は、ほとんど隙間なく配列された複数のマイクロカプセル３０によって形成されている。粘着層４０は、画素電極ＰＥと電気泳動素子２１との間に位置している。

マイクロカプセル３０は、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度の粒径を有する球状体である。図示した例では、スケールの関係上、１つの画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に、多くのマイクロカプセル３０が配置されているが、１辺の長さが数百μｍ程度の正方形状の画素ＰＸにおいては、１個〜１０個程度のマイクロカプセル３０が配置されている。
マイクロカプセル３０は、分散媒３１と、複数の黒色粒子３２と、複数の白色粒子３３とを備えている。分散媒３１は、マイクロカプセル３０内において、黒色粒子３２と、白色粒子３３とを分散させる液体である。黒色粒子３２は、例えば黒色顔料からなる粒子であり、例えば正に帯電されている。白色粒子３３は、例えば白色顔料からなる粒子であり、例えば負に帯電されている。なお、黒色粒子３２及び白色粒子３３の代わりに、例えば赤色、緑色、青色、イエロー、シアン、マゼンタなどの顔料を用いてもよい。

上記構成の表示パネルＰＮＬにおいて、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、及び、電気泳動素子２１は、上記の表示素子ＤＥを構成している。表示素子ＤＥを黒表示させる場合、画素電極ＰＥが共通電極ＣＥよりも相対的に高電位に保持される。すなわち、共通電極ＣＥの電位を基準電位としたとき、画素電極ＰＥが正極性に保持される。これにより、正に帯電した黒色粒子３２が共通電極ＣＥに引き寄せられる一方、負に帯電した白色粒子３３が画素電極ＰＥに引き寄せられる。その結果、共通電極ＣＥ側からこの表示素子ＤＥを観察すると黒色が視認される。
一方、表示素子ＤＥを白表示させる場合には、共通電極ＣＥの電位を基準電位としたとき、画素電極ＰＥが負極性に保持される。これにより、負に帯電した白色粒子３３が共通電極ＣＥ側へ引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子３２が画素電極ＰＥに引き寄せられる。その結果、この表示素子ＤＥを観察すると白色が視認される。
表示素子ＤＥに中間調（グレー）を表示させる場合には、例えば画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの少なくとも一方の電位をパルス状に変化させることにより、黒色粒子３２及び白色粒子３３が共通電極ＣＥ側に引き寄せられる。その結果、この表示素子ＤＥを観察すると中間調が視認される。

図５は、一画素ＰＸの構成例を示す平面図である。ここでは説明に必要な第１基板ＳＵＢ１の主要部のみを図示している。平面視において、反射電極ＲＥは、受光素子ＰＲと重畳しない。透明電極ＴＥは、反射電極ＲＥと重畳している。図示した例では、透明電極ＴＥは、受光素子ＰＲと重畳しているが、受光素子ＰＲと重畳していなくてもよい。図４に示した画素電極ＰＥが透明電極ＴＥである場合には、反射電極ＲＥと重畳する領域のみならず、受光素子ＰＲと重畳する領域においても電気泳動素子を駆動することができる。なお、画素電極ＰＥが反射電極ＲＥであってもよい。

図６は、マイクロカプセル３０を介して受光素子ＰＲで受光する光について説明するための図である。図６の（Ａ）は、白表示状態のマイクロカプセル３０を示している。図６の（Ｂ）は、黒表示状態のマイクロカプセル３０を示している。マイクロカプセル３０は、黒色粒子３２と白色粒子３３との分散状態にかかわらず、入射光に対して一定の透過率を有する。マイクロカプセル３０の透過率は、約３％〜１０％であり、一例では５％である。その他の光は、黒色粒子３２で吸収されたり、白色粒子３３で反射されたり、マイクロカプセル３０内で散乱されたりする。一例では、白色粒子３３での反射率は約５０％であり、黒色粒子２１での吸収率は約９０％である。
図６の（Ａ）に示した例では、入射光（１００％）のうち、その５０％の光が上層の白色粒子３３で反射される。残りの５０％の光のうち、その９０％の光（入射光の４５％）が下層の黒色粒子３２で吸収される。このため、残りの５％の光がマイクロカプセル３０を透過し、受光素子ＰＲで受光される。
図６の（Ｂ）に示した例では、入射光（１００％）のうち、その９０％の光が上層の黒色粒子３２で吸収される。残りの１０％の光のうち、その５０％の光（入射光の５％）が下層の白色粒子３３で反射される。このため、残りの５％の光がマイクロカプセル３０を透過し、受光素子ＰＲで受光される。
このように、受光素子ＰＲでの受光量は、黒色粒子３２と白色粒子３３との分散状態、あるいは、表示素子での表示状態の影響を受けることはない。したがって、受光素子ＰＲは、当該画素の表示状態に拘わらず、マイクロカプセル３０への入射光の明るさに依存した受光量に基づいて、受光信号を出力する。
図７は、一画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。図７に示した構成例は、図５に示した構成例と比較して、受光素子ＰＲの上に重畳する透明電極ＥＬを備えた点で相違している。透明電極ＥＬは、例えば、表示素子ＤＥの透明電極ＴＥと同一材料によって形成されている。透明電極ＥＬは、透明電極ＴＥから離間している。また、透明電極ＥＬは、透明電極ＴＥと同一層に配置され、図４に示したように、電気泳動素子２１の下方に位置する。透明電極ＥＬは、配線Ｐ１と電気的に接続されている。透明電極ＥＬの電位は、例えば所定の固定電位である。なお、透明電極ＥＬの電位は、周期的に変化してもよい。
透明電極ＥＬの電位が共通電極ＣＥよりも相対的に低電位に保持されることにより、透明電極ＥＬと重畳する領域は、常時、図６（Ａ）に示したような白表示状態に保持される。あるいは、透明電極ＥＬの電位が共通電極ＣＥよりも相対的に高電位に保持されることにより、透明電極ＥＬと重畳する領域は、常時、図６（Ｂ）に示したような黒表示状態に保持される。あるいは、透明電極ＥＬの電位が周期的に変化することにより、透明電極ＥＬと重畳する領域が白表示状態と黒表示状態とに周期的に変化する。
いずれにしても、すべての画素ＰＸにおける透明電極ＥＬが配線Ｐ１と電気的に接続されることにより、すべての受光素子ＰＲと重畳する領域が白表示状態または黒表示状態となる。この結果、表示パネル上のすべての受光素子ＰＲにおける受光状態がより均質化される。
図８は、一画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。図８に示した構成例は、図５に示した構成例と比較して、受光素子ＰＲを挟んで対向する第１電極ＥＬ１及び第２電極ＥＬ２を備えた点で相違している。第１電極ＥＬ１及び第２電極ＥＬ２は、透明電極ＴＥと同一材料によって形成してもよいし、反射電極ＲＥと同一材料によって形成してもよい。第１電極ＥＬ１は配線Ｐ１と電気的に接続され、第２電極ＥＬ２は配線Ｐ２１と電気的に接続されている。第１電極ＥＬ１の電位は、第２電極ＥＬ２の電位とは異なり、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に電位差が形成される。第１電極ＥＬ１の電位が第２電極ＥＬ２よりも相対的に低電位に保持されてもよいし、第１電極ＥＬ１の電位が第２電極ＥＬ２よりも相対的に高電位に保持されてもよい。あるいは、第１電極ＥＬ１が第２電極ＥＬ２よりも低電位に保持された状態と、第１電極ＥＬ１が第２電極ＥＬ２よりも高電位に保持された状態とが交互に切り替わってもよい。これにより、第１電極ＥＬ１と第２電極ＥＬ２との間に横電界が形成される。
図９は、図８に示した構成例における横電界の作用について説明するための断面図である。図示した例では、第１電極ＥＬ１の電位が第２電極ＥＬ２よりも相対的に高電位に保持されている。これにより、第１電極ＥＬ１から第２電極ＥＬ２に向かう横電界ＥＦが形成される。このような横電界ＥＦがマイクロカプセル３０に作用した場合、負に帯電した白色粒子３３が第１電極ＥＬ１へ引き寄せられる一方、正に帯電した黒色粒子３２が第２電極ＥＬ２に引き寄せられる。したがって、受光素子ＰＲと重畳する領域においては、図６を参照して説明した場合と比較して、黒色粒子３２及び白色粒子３３の密度が低下し、マイクロカプセル３０の透過率が向上される。この結果、各受光素子には、これらマイクロカプセルの黒色粒子や白色粒子を介することなく光が入射し、表示パネルとしての受光感度が高められる。
次に、図３に示した表示装置ＤＳＰの動作について説明する。
図１０は、表示装置ＤＳＰの動作を説明するためのフローチャートである。表示装置ＤＳＰは、電源投入時に、表示部ＤＡの全画素ＰＸにおいて投影画像Ｉ２の光を受光する（ステップＳＴ１）。全画素ＰＸの各々に含まれる受光素子ＰＲは、投影画像Ｉ２の光を受光し、光の強度に応じたレベルの受光信号を生成する。信号処理部４６は、各受光素子ＰＲから出力された受光信号を保持する（ステップＳＴ２）。信号処理部４６は、一画素分の受光信号のレベルと、後述する黒レベルあるいは白レベルとを比較することにより、表示信号を生成する（ステップＳＴ３）。信号処理部４６は、生成した表示信号を表示制御部４０に供給する（ステップＳＴ４）。表示制御部４０は、表示信号に基づいて各画素ＰＸが白、黒、中間調などを表示するように、表示側スキャナ４１及び表示信号ドライバ４２を駆動する（ステップＳＴ５）。

次に、上記のステップＳＴ３における表示信号の生成方法を含む制御例について説明する。

図１１は、第１制御例を説明するためのフローチャートである。信号処理部４６は、黒レベルを保持している。黒レベルは、予め初期値として設定された値であってもよいし、後述する手法によって設定された値であってもよい。
信号処理部４６は、受光信号のレベルと、黒レベルとを比較する（ステップＳＴ１１）。信号処理部４６は、受光信号のレベルが黒レベルと同等以下であると判断した場合には（ステップＳＴ１１、ＹＥＳ）、黒表示信号を生成する（ステップＳＴ１２）。黒表示信号とは、表示素子ＤＥに黒を表示させるための表示信号である。信号処理部４６は、受光信号のレベルが黒レベルより大きいと判断した場合には（ステップＳＴ１１、ＮＯ）、白表示信号を生成する（ステップＳＴ１３）。白表示信号とは、表示素子ＤＥに白を表示させるための表示信号である。
ステップＳＴ１１において比較対象の受光信号を出力した受光素子ＰＲと同一画素ＰＸの表示素子ＤＥは、ステップＳＴ１２で生成された黒表示信号またはステップＳＴ１３で生成された白表示信号に基づいて駆動される。表示素子ＤＥが黒表示信号に基づいて駆動された場合には表示素子ＤＥは黒を表示し（ステップＳＴ１４）、表示素子ＤＥが白表示信号に基づいて駆動された場合には表示素子ＤＥは白を表示する（ステップＳＴ１５）。

このような第１制御例では、投影画像Ｉ２のうち黒画像と重なる表示素子ＤＥは黒を表示し、投影画像Ｉ２のうち白画像、グレー画像、及び、カラー画像と重なる表示素子ＤＥは白を表示する。

図１２は、第２制御例を説明するためのフローチャートである。図１２に示す第２制御例は、図１１に示した第１制御例と比較して、信号処理部４６が黒レベル及び白レベルを保持している点で相違している。白レベルは、予め初期値として設定された値であってもよいし、後述する手法によって設定された値であってもよい。
信号処理部４６は、受光信号のレベルと、黒レベルとを比較する（ステップＳＴ２１）。信号処理部４６は、受光信号のレベルが黒レベルと同等以下であると判断した場合には（ステップＳＴ２１、ＹＥＳ）、黒表示信号を生成する（ステップＳＴ２２）。
信号処理部４６は、受光信号のレベルが、黒レベルより大きく（ステップＳＴ２１、ＮＯ）、且つ白レベルと同等以上であると判断した場合には（ステップＳＴ２３、ＹＥＳ）、白表示信号を生成する（ステップＳＴ２４）。
信号処理部４６は、受光信号のレベルが、黒レベルより大きく（ステップＳＴ２１、ＮＯ）、且つ白レベルより小さいと判断した場合には（ステップＳＴ２３、ＮＯ）、中間調表示信号を生成する（ステップＳＴ２５）。中間調表示信号とは、表示素子ＤＥに中間調を表示させるための表示信号である。
表示素子ＤＥは、ステップＳＴ２２で生成された黒表示信号、ステップＳＴ２３で生成された白表示信号、及び、ステップＳＴ２４で生成された中間調表示信号のいずれかに基づいて駆動される。すなわち、表示素子ＤＥが黒表示信号に基づいて駆動された場合には表示素子ＤＥは黒を表示し（ステップＳＴ２６）、表示素子ＤＥが白表示信号に基づいて駆動された場合には表示素子ＤＥは白を表示し（ステップＳＴ２７）、表示素子ＤＥが中間調表示信号に基づいて駆動された場合には表示素子ＤＥは中間調（グレー）を表示する（ステップＳＴ２８）。

このような第２制御例では、投影画像Ｉ２のうち黒画像と重なる表示素子ＤＥは黒を表示し、投影画像Ｉ２のうち白画像及びカラー画像と重なる表示素子ＤＥは白を表示し、投影画像Ｉ２のうちグレー画像と重なる表示素子ＤＥはグレーを表示する。

次に、上記の第１制御例及び第２制御例における黒レベルの設定方法について説明する。

図１３は、黒レベルの第１設定方法を説明するための図である。表示部ＤＡにおいて、第２領域Ａ２は、第１画素ＰＸ１を備えている。第１画素ＰＸ１は、第１表示素子ＤＥ１及び第１受光素子ＰＲ１を備えている。投影画像Ｉ２が投影される第１領域Ａ１は、第２画素ＰＸ２を備えている。第２画素ＰＸ２は、第２表示素子ＤＥ２及び第２受光素子ＰＲ２を備えている。
制御部ＣＴＲにおいて、信号処理部４６は、第１受光素子ＰＲ１からの受光信号のレベルを黒レベルに設定し、保持する。第１表示素子ＤＥ１は、制御部ＣＴＲによって制御され、黒を表示する。
第２表示素子ＤＥ２は、図１０乃至図１２のフローチャートを参照して説明したように制御部ＣＴＲによって制御され、第２受光素子ＰＲ２からの受光信号に基づいて生成された表示信号によって駆動される。

このような第１設定方法によれば、表示部ＤＡのうち投影画像Ｉ２が投影されていない第２領域Ａ２の第１画素ＰＸ１を利用して黒レベルを設定することができる。また、第２領域Ａ２に位置する他の表示素子も第１表示素子ＤＥ１と同様に黒を表示することにより、表示部ＤＡにおいて、投影画像Ｉ２の周囲が黒く表示され、投影画像Ｉ２の視認性を向上することができる。

図１４は、第１設定方法の変形例を説明するための図である。第２領域Ａ２は、複数の第１画素ＰＸ１１乃至ＰＸ１４を備えている。これらの第１画素ＰＸ１１乃至ＰＸ１４は、例えば、表示部ＤＡの４つのコーナー付近に位置している。
信号処理部４６は、第１受光素子ＰＲ１１乃至ＰＲ１４からそれぞれ出力された受光信号のレベルに基づいて黒レベルに設定し、保持する。第１表示素子ＤＥ１１乃至ＤＥ１４は、それぞれ制御部ＣＴＲによって制御され、黒を表示する。
このような変形例によれば、第２領域Ａ２に位置する単一の第１受光素子ＰＲ１からの受光信号に基づいて黒レベルを設定する場合と比較して、表示装置ＤＳＰの設置状況、つまり、表示装置ＤＳＰの周辺の明るさに応じた黒レベルを設定することができる。

図１５は、黒レベルの第２設定方法を説明するための図である。第１領域Ａ１において、第２画素ＰＸ２は、投影画像Ｉ２のうち最も暗い暗部ＩＤ２と重なる。
信号処理部４６は、全画素ＰＸの受光素子ＰＲからの受光信号のレベルを比較することで、最も暗い暗部ＩＤ２と重なる第２画素ＰＸ２を特定することができる。信号処理部４６は、特定した第２画素ＰＸ２の第２受光素子ＰＲ２からの受光信号のレベルを黒レベルに設定し、保持する。第２表示素子ＤＥ２は、制御部ＣＴＲによって制御され、黒を表示する。
このような第２設定方法によれば、投影画像Ｉ２が切り替わる毎に、投影画像Ｉ２のうち最も暗い暗部ＩＤ２に合せて黒レベルを設定することができる。このため、投影画像Ｉ２が切り替わっても、高コントラスト比の表示品位を得ることができる。

次に、上記の第２制御例における白レベルの設定方法について説明する。
図１６は、白レベルの第３設定方法を説明するための図である。第１領域Ａ１は、第３画素ＰＸ３を備えている。第３画素ＰＸ３は、第３表示素子ＤＥ３及び第３受光素子ＰＲ３を備えている。第１領域Ａ１において、第３画素ＰＸ３は、投影画像Ｉ２のうち最も明るい明部ＩＢ２と重なる。
信号処理部４６は、全画素ＰＸの受光素子ＰＲからの受光信号のレベルを比較することで、最も明るい明部ＩＢ２と重なる第３画素ＰＸ３を特定することができる。信号処理部４６は、特定した第３画素ＰＸ３の第３受光素子ＰＲ３からの受光信号のレベルを白レベルに設定し、保持する。第３表示素子ＤＥ３は、制御部ＣＴＲによって制御され、白を表示する。
このような第３設定方法によれば、投影画像Ｉ２が切り替わる毎に、投影画像Ｉ２のうち最も明るい明部ＩＢ２に合せて白レベルを設定することができる。このため、投影画像Ｉ２が切り替わっても、高コントラスト比の表示品位を得ることができる。

次に、表示素子ＤＥが中間調を表示する際の階調決定方法について説明する。
図１７は、一画素ＰＸの他の構成例を示す平面図である。画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷを含む画素回路Ｃｒと、第１受光素子ＰＲＲと、第２受光素子ＰＲＧと、第３受光素子ＰＲＢと、表示素子ＤＥＸと、を備えている。第１受光素子ＰＲＲは、主に赤色波長の光を受光して受光信号を出力する。第２受光素子ＰＲＧは、主に緑色波長の光を受光して受光信号を出力する。第３受光素子ＰＲＢは、主に青色波長の光を受光して受光信号を出力する。表示素子ＤＥＸの画素電極ＰＥは、画素回路Ｃｒ、第１受光素子ＰＲＲ、第２受光素子ＰＲＧ、及び、第３受光素子ＰＲＢと重畳している。

図１８は、階調決定方法を説明するための図である。図１８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、第１受光素子ＰＲＲからの受光信号ＳｇＲと、第２受光素子ＰＲＧからの受光信号ＳｇＧと、第３受光素子ＰＲＢからの受光信号ＳｇＢと、をそれぞれ示している。受光信号ＳｇＲのレベルは赤色波長の光の明暗を示し、受光信号ＳｇＧのレベルは緑色波長の光の明暗を示し、受光信号ＳｇＢのレベルは青色波長の光の明暗を示している。つまり、各受光信号のレベルは、階調値を示している。

図１８の（Ａ）は、図１７に示した画素ＰＸが投影画像Ｉ２のうち最も暗い暗部ＩＤ２と重なった場合に出力される各受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢを示している。図示した例では、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのそれぞれのレベルは、いずれも最低レベルＬｍｉｎである。この場合、図１５を参照して説明したのと同様に、信号処理部４６は、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのレベルＬｍｉｎに基づいて、階調値として最小階調値である黒レベルを設定する。このとき、表示素子ＤＥＸは、黒表示信号に基づいて黒を表示する。

図１８の（Ｂ）は、図１７に示した画素ＰＸが投影画像Ｉ２のうち最も明るい明部ＩＢ２と重なった場合に出力される各受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢを示している。図示した例では、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのそれぞれのレベルは、いずれも最高レベルＬｍａｘである。この場合、図１６を参照して説明したのと同様に、信号処理部４６は、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのレベルＬｍａｘに基づいて、階調値として最大階調値である白レベルを設定する。このとき、表示素子ＤＥＸは、白表示信号に基づいて白を表示する。

図１８の（Ｃ）は、図１７に示した画素ＰＸが投影画像Ｉ２のうち暗部ＩＤ２と明部ＩＢ２との間の明るさの部分と重なった場合に出力される各受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢを示している。図示した例では、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのそれぞれのレベルは、いずれも最低レベルＬｍｉｎより大きく、最高レベルＬｍａｘより小さい。この場合、信号処理部４６は、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのレベルに基づいて、黒レベルと白レベルとの間の中間調の階調値を設定する。例えば、黒レベルの階調値を０とし、白レベルの階調値を１００としたとき、中間調の階調値としては、０より大きく、１００より小さい範囲で設定可能である。
図１８の（Ｃ）に示した例では、受光信号ＳｇＲのレベルが他の受光信号のレベルよりも高い。このため、信号処理部４６は、受光信号ＳｇＲのレベルに基づいて、表示素子ＤＥＸに表示すべき階調値を設定する。但し、信号処理部４６は、受光信号ＳｇＲのレベルに最も近い階調値よりも少なくとも１階調分以上高い階調値を、表示素子ＤＥＸに表示すべき階調値として設定する。これにより、表示素子ＤＥＸが投影画像Ｉ２に重なった際に、投影画像Ｉ２の彩度の低下を抑制することができる。
図１８の（Ｄ）は、図１７に示した画素ＰＸが暗部ＩＤ２と明部ＩＢ２との間の明るさの部分と重なった場合に出力される各受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢの他の例を示している。図示した例では、受光信号ＳｇＧ及びＳｇＢのそれぞれのレベルは、最低レベルＬｍｉｎより大きく、最高レベルＬｍａｘより小さい。一方で、受光信号ＳｇＲのレベルは、最高レベルＬｍａｘである。この場合、信号処理部４６は、受光信号ＳｇＲのレベルＬｍａｘに基づいて、階調値として最大階調値である白レベルを設定する。つまり、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのうち、少なくとも１つの受光信号のレベルが最高レベルＬｍａｘである場合には、階調値は、白レベルに設定される。このとき、表示素子ＤＥＸは、白表示信号に基づいて白を表示する。
図１９は、投影画像Ｉ２と表示部ＤＡの表示状態とを説明するための一例を示す図である。表示部ＤＡのうち、投影画像Ｉ２が投影されない第２領域Ａ２では、階調値は、図１８の（Ａ）に示したように、黒レベルに設定される。このため、第２領域Ａ２の各表示素子ＤＥは、黒を表示する。
投影画像Ｉ２が投影された第１領域Ａ１では、各画素において投影される画像に基づいた階調値に設定される。例えば、第１領域Ａ１は、投影画像Ｉ２のうち、「ｄｉａｇｒａｍ」の黒色の文字列が投影される領域Ａ１１、白色の背景が投影される領域Ａ１２、「Ｐｏｉｎｔ」の赤色の文字列が投影される領域Ａ１３、円グラフの色分けされた分割領域が投影される領域Ａ１４乃至Ａ１６、装飾部分が投影される領域Ａ１７などを含んでいる。
領域Ａ１１の画素ＰＸにおいて、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのそれぞれのレベルは、図１８の（Ａ）に示したように、いずれも最低レベルＬｍｉｎとなる。したがって、領域Ａ１１の階調値は、黒レベルに設定される。領域Ａ１１の各表示素子ＤＥは、黒を表示する。
領域Ａ１２の画素ＰＸにおいて、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのそれぞれのレベルは、図１８の（Ｂ）に示したように、いずれも最高レベルＬｍａｘとなる。したがって、領域Ａ１２の階調値は、白レベルに設定される。領域Ａ１２の各表示素子ＤＥは、白を表示する。
領域Ａ１３の画素ＰＸにおいて、受光信号ＳｇＲのレベルは、図１８の（Ｄ）に示したように、最高レベルＬｍａｘとなる。したがって、領域Ａ１３の階調値は、白レベルに設定される。領域Ａ１３の各表示素子ＤＥは、白を表示する。
領域Ａ１４乃至Ａ１７の各画素ＰＸにおいて、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのそれぞれのレベルは、図１８の（Ｃ）に示したように、いずれも最低レベルＬｍｉｎより大きく、最高レベルＬｍａｘより小さくなる。この場合、図１８の（Ｃ）を参照して説明したように、受光信号ＳｇＲ、ＳｇＧ、ＳｇＢのうち、最大レベルの受光信号に基づいて、階調値が設定される。例えば、領域Ａ１４乃至Ａ１７の階調値は、それぞれ異なる中間調となる。領域Ａ１４乃至Ａ１７の各表示素子ＤＥは、設定された階調値に相当する中間調（グレー）を表示する。

以上説明したように、本実施形態によれば、投影画像のコントラスト比を向上することが可能な表示装置を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＤＳＰ…表示装置 ＰＮＬ…表示パネル
ＤＡ…表示部 Ａ１…第１領域 Ａ２…第２領域
ＰＸ…画素 ＤＥ…表示素子 ＰＲ…受光素子
Ｉ２…投影画像 ＩＤ２…暗部 ＩＢ２…明部
ＣＴＲ…制御部
４０…表示制御部 ４１…表示側スキャナ ４２…表示信号ドライバ ４３…受光側スキャナ ４５…受光信号レシーバ ４６…信号処理部

Claims (10)

1. 表示部を備えた表示パネルと、
   前記表示部に投影された投影画像に基づいて前記表示パネルを制御する制御部と、を備え、
   前記表示部は、マトリクス状に配置された複数の画素を備え、
   前記画素の各々は、表示素子及び受光素子を備え、
   前記制御部は、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記受光素子と同一画素の前記表示素子を制御し、
   前記表示素子は、前記投影画像のうち暗部と重なる場合に第１反射領域を形成し、前記投影画像のうち明部と重なる場合に第２反射領域を形成し、
   前記第１反射領域の反射率は、前記第２反射領域の反射率より小さい、表示装置。
2. 前記表示素子は、前記暗部と重なる場合に黒を表示し、前記明部と重なる場合に白を表示する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制御部は、前記受光信号のレベルが黒レベルと同等以下の場合に黒表示信号を生成し、前記受光信号のレベルが前記黒レベルより大きい場合に白表示信号を生成し、
   前記表示素子は、前記黒表示信号または前記白表示信号に基づいて駆動される、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記制御部は、前記受光信号のレベルが黒レベルと同等以下の場合に黒表示信号を生成し、前記受光信号のレベルが白レベルと同等以上の場合に白表示信号を生成し、前記受光信号のレベルが前記黒レベルより大きく且つ前記白レベルより小さい場合に中間調表示信号を生成し、
   前記表示素子は、前記黒表示信号、前記白表示信号、及び、前記中間調表示信号のいずれかに基づいて駆動される、請求項２に記載の表示装置。
5. 前記表示部は、前記投影画像が投影される第１領域と、前記第１領域の周辺に位置する第２領域と、を備え、
   前記第２領域は、第１表示素子及び第１受光素子を備えた第１画素を備え、
   前記制御部は、前記第１受光素子からの受光信号のレベルを前記黒レベルに設定し、
   前記第１表示素子は黒を表示する、請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記表示部は、前記投影画像が投影される第１領域を備え、
   前記第１領域は、第２表示素子及び第２受光素子を備えた第２画素を備え、
   前記第２画素は、前記暗部と重なり、
   前記制御部は、前記第２受光素子からの受光信号のレベルを前記黒レベルに設定し、
   前記第２表示素子は黒を表示する、請求項３または４に記載の表示装置。
7. 前記表示部は、前記投影画像が投影される第１領域を備え、
   前記第１領域は、第３表示素子及び第３受光素子を備えた第３画素を備え、
   前記第３画素は、前記明部と重なり、
   前記制御部は、前記第３受光素子からの受光信号のレベルを前記白レベルに設定し、
   前記第３表示素子は白を表示する、請求項４に記載の表示装置。
8. 前記表示素子は、画素電極及び共通電極と、前記画素電極と前記共通電極との間に位置する電気泳動素子と、を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. さらに、前記受光素子と前記電気泳動素子との間に、固定電位の透明電極を備える、請求項８に記載の表示装置。
10. さらに、受光素子を挟んで対向する第１電極及び第２電極を備え、
    前記第１電極の電位は、前記第２電極の電位とは異なる、請求項８に記載の表示装置。

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