JPWO2019064985A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

本開示の表示装置は、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。

Description

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。

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。

特開２０１５−３８５４４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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

＜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。

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。

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。

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。

［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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

［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。

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。

＜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。

［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。

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。

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。

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。

白色光源１１Ｗは、例えば白色ＬＥＤで構成されている。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

Claims (9)

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
   請求項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
   請求項１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
   請求項１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
   請求項１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
   請求項１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
   請求項１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
   請求項１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
   請求項１に記載の表示装置。

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