WO2019064985A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2019064985A1
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light
light source
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image
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PCT/JP2018/030542
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幸治 三浦
谷本 豪
慶太 森
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a display device that performs color display by a field sequential method.
  • a field sequential type color display device in which a unit frame (one frame) is divided into a plurality of sub-frames (fields) and images of respective colors necessary for color display are sequentially displayed in a unit frame in time division.
  • the light of each color of R (red), G (green), and B (blue) is sequentially irradiated and modulated on a single display element for each sub-frame, so that the image of each color is unit frame
  • display devices that sequentially display time-divisionally. In such a display device, the RGBW light emission method aiming at high luminance and reduction of color break (color break) is put to practical use.
  • RGBW light emission method in addition to light of each color of R, G, and B, light of W (white) is sequentially irradiated to the display element in a unit frame, and subframe images of each color of R, G, and B are In addition, W sub-frame image is displayed.
  • white light can be generated, for example, by simultaneously turning on the light sources of R, G and B, but in that case the amount of current required for the drive circuit of the light source increases. , Circuit size can be large. In addition, the calorific value may be increased and cooling of the light source may be required.
  • a display device includes a plurality of sub-frames based on light source units emitting light of a plurality of predetermined colors, and input image signals including image signals of the plurality of predetermined colors.
  • a plurality of predetermined colors are generated based on image signals of at least two of a plurality of predetermined colors, while dividing into frames and generating single color sub-frame images of respective colors of a plurality of predetermined colors.
  • An image data processing unit that generates different mixed-color subframe images, a display element that modulates light emitted from the light source unit based on each subframe image generated by the image data processing unit, and a unit frame period While displaying a monochrome sub-frame image, emitting light of a color corresponding to the monochrome sub-frame image from the light source unit and displaying a mixed-color sub-frame image From the light source unit in which and a light source control section for sequentially emitted in a time division at least two colors of light.
  • light of a color corresponding to a monochrome subframe image is emitted from the light source unit during a period in which a monochrome subframe image is displayed within a unit frame period.
  • light of at least two colors is sequentially emitted in time division from the light source unit.
  • the display device it is possible to sequentially emit light of at least two colors from the light source unit in a time-division manner during a period in which a mixed-color sub-frame image different from a predetermined color is displayed.
  • color break can be reduced while suppressing heat generation and enlargement of the light source unit and its drive circuit.
  • the effect described here is not necessarily limited, and may be any effect described in the present disclosure.
  • FIG. 7 is a timing chart showing a first specific example of timings of time division display and time division light emission in the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a timing chart showing a second specific example of timings of time division display and time division light emission in the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a timing chart showing a third specific example of timings of time division display and time division light emission in the display device according to the first embodiment. It is a timing chart which shows the 4th example of a timing of time division display in a display concerning a 1st embodiment, and a timing of time division luminescence. It is a timing chart which shows the 5th example of a timing of time division display in a display concerning a 1st embodiment, and a timing of time division luminescence. It is a block diagram which shows an example of the display apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 First embodiment (FIGS. 1 to 9) 1.1 Description of optical system of display device 1.2 Description of control system of display device 1.3 Specific example of image display and light source control (modification) 1.4 Effects 2. Second Embodiment (FIG. 10) 2.1 Variations of Display Element and Light Source Section 3. Other embodiments
  • a projector projection display device
  • a direct-viewing type image display device or the like in which only one display element is used, for example, an RGB sequential lighting system in which light sources of R, G, and B colors are sequentially lit in the light source unit is adopted. By doing this, full color display of the field sequential system is performed.
  • the light source unit in the field sequential display device light of each color is sequentially irradiated by irradiating light from a white light source to a rotary color filter having filters of each color of R, G and B.
  • a display element used for such a display device for example, HTPS (High Temperature Poly-Silicon), LCOS (Liquid Crystal On Silicon), DMD (Digital Micromirror Device), etc. are known.
  • the RGBW light emission method aiming at high luminance and color break reduction is put to practical use.
  • the RGBW light emission method is implemented by a projector or the like in which the light source unit has a light source of each color of R, G and B and the display element is configured by one sheet
  • the light emission of white is a light source of each color of R, G and B It is common to emit light simultaneously.
  • the number of times of color sequential switching in a unit frame is only one more than that of the normal RGB sequential lighting method, and the color break is The reduction effect can not be obtained very much.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a display device 3 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the display device 3 is a projector (projection display device) that projects an image (image light) on the screen 30 (projected surface), and uses the illumination device 1 and illumination light from the illumination device 1 to display an image. And an optical system (display optical system) to be performed.
  • Z0 is an optical axis.
  • the illumination device 1 is a light source unit that emits light of a plurality of predetermined colors. In the present embodiment, the illumination device 1 emits light of each color of R, G, and B in time division as light of a plurality of predetermined colors.
  • the illumination device 1 includes a red laser 11R, a green laser 11G, a blue laser 11B, coupling lenses 12R, 12G, and 12B, dichroic prisms 131 and 132, an optical element 14, a driver 15, a collimator lens 16, a fly eye lens 17, and a condenser.
  • a lens 18 is provided.
  • the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B are three types of light sources that emit red laser light, green laser light, or blue laser light, respectively. All of these three types of light sources are laser light sources (LDs (Laser Diodes)).
  • the wavelength ⁇ r of red laser light from the red laser 11R may be in the range of about 600 nm to about 700 nm, specifically about 640 nm.
  • the wavelength ⁇ g of the green laser light may be, for example, in the range of about 500 nm to about 600 nm, specifically, about 520 nm.
  • the wavelength ⁇ b of the blue laser light may be, for example, in the range of about 400 nm to about 500 nm, specifically about 450 nm.
  • a light emitting diode (LED) or an organic light emitting diode (OLED) may be used as a light source.
  • the coupling lenses 12R and 12G are lenses for collimating (as parallel light) each of the red laser light emitted from the red laser 11R and the green laser light emitted from the green laser 11G and coupling with the dichroic prism 131. is there.
  • the coupling lens 12B is a lens for collimating (as parallel light) the laser beam emitted from the blue laser 11B and coupling it with the dichroic prism 132.
  • each laser beam which entered here is collimated (it is considered as parallel light) by these coupling lenses 12R, 12G, and 12B, it is not restricted in this case, It is not limited by coupling lenses 12R, 12G, and 12B. It may not be collimated (it may not be collimated). However, collimating as described above is more desirable because the device configuration can be miniaturized.
  • the dichroic prism 131 is a prism that selectively transmits the red laser light incident through the coupling lens 12R, and selectively reflects the green laser light incident through the coupling lens 12G.
  • the dichroic prism 132 is a prism that selectively transmits the red laser light and the green laser light emitted from the dichroic prism 131, and selectively reflects the blue laser light incident through the coupling lens 12B. Thus, color combination (light path combination) is performed on the red laser light, the green laser light, and the blue laser light.
  • dichroic mirrors may be used instead of the dichroic prisms 131 and 132.
  • the optical element 14 is disposed on the optical path of the light emitted from the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B. Specifically, the optical element 14 is disposed on the light path between the dichroic prism 132 and the collimator lens 16. The optical element 14 is an element for reducing speckle noise (interference pattern).
  • the drive unit 15 displaces the relative position between the optical element 14 and the fly's eye lens 17 so that at least one of the incident position and the incident angle of the laser beam in the incident surface of the fly's eye lens 17 (incident Position, incident angle, or both incident position and incident angle).
  • the drive unit 15 vibrates (small vibration) the optical element 14.
  • the vibration direction of the optical element 14 by the drive unit 15 is, for example, a direction orthogonal to the paper surface of FIG.
  • the drive unit 15 is configured to include, for example, a coil and a permanent magnet (for example, a permanent magnet made of a material such as neodymium (Nd), iron (Fe), boron (boron; B), or the like).
  • the displacement of the relative position described above and the displacement of at least one of the incident position and the incident angle include, for example, periodic displacements (changes), but this is not a limitation in this case, and other displacements (changes) ) May be used.
  • a driving method by the driving unit 15 for example, there is a method in which the relative position is reciprocally displaced by a driving frequency equal to or higher than a predetermined frequency (for example, 15 Hz).
  • the fly's eye lens 17 is a uniformizing optical member that makes the illuminance distribution of light uniform.
  • the fly's eye lens 17 is, for example, an integrator in which a plurality of unit lenses are two-dimensionally arranged on a substrate, and spatially splits and emits an incident light beam according to the arrangement of the plurality of unit lenses. As a result, the light emitted from the fly's eye lens 17 is made uniform (the in-plane intensity distribution is made uniform) and emitted as illumination light.
  • the condenser lens 18 is a lens for condensing light (illumination light) which has been made uniform by the fly's eye lens 17 and has entered.
  • Display optical system The display optical system described above is configured using a polarization beam splitter (PBS) 22, a reflective liquid crystal element 21 and a projection lens 23 (projection optical system).
  • PBS polarization beam splitter
  • projection lens 23 projection optical system
  • the polarization beam splitter 22 is an optical member that selectively reflects a specific polarized light (for example, s-polarized light) and selectively transmits the other polarized light (for example, p-polarized light).
  • the illumination light (for example, s-polarized light) from the illumination device 1 is selectively reflected and is incident on the reflective liquid crystal element 21, and the image light (for example, p-polarized light) emitted from the reflective liquid crystal modulation element 21 is It selectively transmits light and is incident on the projection lens 23.
  • the polarization beam splitter 22 may have, for example, a configuration in which a prism coated with a multilayer film is bonded.
  • the polarization beam splitter 22 may be an element having a polarization characteristic (a wire grid, a polarizing film or the like) or a beam splitter similar to a prism having the element sanded.
  • the reflective liquid crystal element 21 is a display element (light modulation element) that emits video light by modulating and reflecting illumination light from the lighting device 1 based on a video signal. At this time, the reflection type liquid crystal element 21 performs reflection so that each polarized light (for example, s-polarized light or p-polarized light) at the time of incidence and at the time of emission is different.
  • a reflective liquid crystal element 21 is made of, for example, a liquid crystal element such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
  • the projection lens 23 is a projection optical system that projects (enlarges and projects) the illumination light (image light) modulated by the reflective liquid crystal element 21 on the projection surface (screen 30).
  • the display device 3 In the display device 3, first, in the illumination device 1, light (laser light) emitted from each of the red laser 11R, the green laser 11G and the blue laser 11B is collimated by the coupling lenses 12R, 12G and 12B, respectively, Become. Next, the laser light (red laser light, green laser light and blue laser light) thus converted into parallel light is subjected to color synthesis (light path synthesis) by the dichroic prisms 131 and 132. The respective laser beams subjected to the optical path synthesis pass through the optical element 14 and then enter the collimator lens 16 and the fly's eye lens 17. The incident light is homogenized by the fly's eye lens 17 (uniformized in-plane intensity distribution) and emitted, and then condensed by the condenser lens 18. Thus, illumination light is emitted from the illumination device 1.
  • the illumination light is selectively reflected by the polarization beam splitter 22 and enters the reflective liquid crystal element 21.
  • the reflection type liquid crystal element 21 emits the light as image light by being reflected while being modulated based on the image signal.
  • the respective polarizations at the time of incidence and at the time of emission are different, so the image light emitted from the reflection type liquid crystal element 21 is selectively transmitted through the polarization beam splitter 22 and projected. It enters the lens 23. Then, the incident light (image light) is projected (enlarged projection) on the screen 30 by the projection lens 23.
  • each of the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B sequentially emits light (pulse emission) in a time-division manner, and emits each laser beam (red laser beam, green laser beam, blue laser beam).
  • the laser light of the corresponding color is sequentially modulated in a time division manner based on the video signal of each color component (red component, green component, blue component).
  • color video display based on the video signal is performed on the display device 3.
  • FIG. 2 shows an example of configuration of a control system of the display device 3 shown in FIG.
  • RGB light-on is sequentially performed in the light source unit and sub-frame images of respective colors R, G, B are displayed within a unit frame period.
  • sub-frame images of mixed colors of at least two of R, G and B for example, sub-frame images of W (white)
  • the sub-frame image of each color of R, G, B and the sub-frame image of mixed color are sequentially displayed within the period of the unit frame.
  • light source control is sequentially performed on the light source unit, for example, by RGBW sequential light emission.
  • the display device 3 includes a controller 40, an LD driver 45, and a panel drive unit 50 as a control system.
  • the controller 40 includes an image data processing unit 41, a timing control unit 42, an analysis unit 43, and a light source control unit 44.
  • the panel drive unit 50 includes a scanning line drive circuit 51 and a data line drive circuit 52.
  • the controller 40 includes, for example, a logical operation circuit such as a CPU (Central Processing Unit), and controls each part of the display device 3.
  • the controller 40 receives, in parallel, various control signals of the horizontal synchronization signal HS, the vertical synchronization signal VS and the clock signal CLK, and input image signals.
  • the input image signal includes image signals (input image data) of a plurality of predetermined colors.
  • input image data R-DATA, G-DATA, B-DATA corresponding to each color of R, G, B are input to the controller 40 as a plurality of image signals of predetermined colors.
  • Each control signal and input image data input to the controller 40 is generated by, for example, a video signal source (for example, a playback device dedicated to various media or a video playback device such as a personal computer) outside the display device 3. Is input to a video signal source (for example, a playback device dedicated to various media or a video playback device such as a personal computer) outside the display device 3. Is input to a video
  • the input image data R-DATA, G-DATA, and B-DATA are image data for forming an image of one frame as a unit frame on the reflective liquid crystal element 21 as a display element.
  • the input image data R-DATA, G-DATA and B-DATA have, for example, a period of 16.7 milliseconds (that is, a frame frequency of 60 Hz) and one frame (that is, all pixels of the reflective liquid crystal element 21). It is input.
  • the frame refers to a period required to form an image of one frame by driving the pixels of the reflective liquid crystal element 21.
  • the display device 3 divides one frame into a plurality of fields (subframes) (time division), and for each subframe, an image of one of R, G and B color components (hereinafter referred to as “subframe image” Field sequential drive image formation by generating and displaying.
  • Input image data R-DATA is input image data for generating a sub-frame image corresponding to R color (hereinafter referred to as "R sub-frame image”), and R-tone value is designated for each pixel It is data.
  • the input image data G-DATA is input image data for generating a sub-frame image corresponding to the G color (hereinafter referred to as "G sub-frame image”), in which the gradation value of the G color is designated for each pixel It is data.
  • the input image data B-DATA is input image data for generating a sub-frame image corresponding to the B color (hereinafter referred to as "B sub-frame image"), and the gradation value of the B color is designated for each pixel. It is data.
  • the gradation value of each color of R, G and B is represented by data of 8 bits (i.e. 256 gradations), for example. In this case, the gradation value takes any value from “0” to “255”, and the larger the value, the brighter (that is, the brighter) the gradation corresponds, and conversely, the smaller the value, the darker In other words, it corresponds to the low luminance) gradation.
  • the image data processing unit 41 stores input image data R-DATA, G-DATA, B-DATA input in parallel in a frame memory (not shown), performs parallel-serial conversion, and outputs the data to the panel drive unit 50. It is a circuit.
  • the image data processing unit 41 generates image data DATAw for displaying sub-frame images of respective colors of R, G, and B in a time division manner, and outputs the image data DATAw to the panel drive unit 50.
  • the timing control unit 42 is a circuit that generates various timing signals and outputs the timing signals to the panel drive unit 50. Specifically, timing control unit 42 generates timing signal CLKt for scan line drive circuit 51 and data line drive circuit 52 based on horizontal synchronization signal HS, vertical synchronization signal VS and clock signal CLK, and drives the scanning line. Output to circuit 51 and data line drive circuit 52.
  • the analysis unit 43 analyzes the input image data R-DATA, G-DATA, and B-DATA, calculates the tone difference ⁇ V of R, G, and B for each pixel, and calculates the histogram of the tone difference ⁇ V (ie, Frequency distribution).
  • the light source control unit 44 is a circuit that performs control (that is, light source control) for emitting light to each of the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B as a light source. Specifically, the light source control unit 44 outputs, to the LD driver 45, a light source control signal instructing to turn on or off each of the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B. The LD driver 45 turns on or off each of the red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B according to the supplied light source control signal. The red laser 11R, the green laser 11G, and the blue laser 11B emit laser light in the lighting period. The light source control unit 44 may perform light source control according to the histogram of the tone difference ⁇ V obtained by the analysis unit 43, as necessary.
  • RGB sequential lighting is performed in the light source unit and sub-frame images of each color of R, G, and B are displayed within the period of a unit frame.
  • sub-frame images of mixed colors different from R, G, and B are generated, and sub-frame images of respective colors of R, G, and B and sub-frame images of mixed colors are sequentially displayed within the unit frame period.
  • the image data processing unit 41 divides the unit frame into a plurality of sub-frames based on input image signals including image signals of a plurality of predetermined colors, and single colors of respective colors of a plurality of predetermined colors. And generating a sub-frame image of a color mixture different from the plurality of predetermined colors based on the image signal of at least two of the plurality of predetermined colors.
  • the plurality of predetermined colors are, for example, R, G, and B.
  • the input image signal is, for example, input image data R-DATA, G-DATA, B-DATA.
  • the monochrome subframe images are, for example, R subframe images, G subframe images, and B subframe images.
  • the display element (the reflective liquid crystal element 21) modulates the light emitted from the light source unit based on each sub-frame image generated by the image data processing unit 41.
  • the light source control unit 44 causes the light source unit to emit light of a color corresponding to a monochrome subframe image in a period in which a monochrome subframe image is displayed within a unit frame period. Further, the light source control unit 44 causes the light source unit to sequentially emit light of at least two colors from the light source unit in a time period in which the mixed-color sub-frame image is displayed.
  • the sub-frame image of mixed color is a sub-frame image of W (white) (hereinafter referred to as “W sub-frame image”), and a light source by RGBW sequential light emission.
  • W sub-frame image a sub-frame image of W (white)
  • RGBW RGBW sequential light emission
  • the light source control unit 44 causes the light source unit to sequentially emit light of each of a plurality of predetermined colors at least once or more in time division, in a period in which a mixed-color sub-frame image is displayed.
  • the light source control unit 44 preferably performs light source control such that the white balance in a period in which a mixed-color sub-frame image is displayed is substantially the same as the white balance in a unit frame.
  • FIG. 3 shows an example of the timing of time-division light emission in the case where RGBW sequential light emission is performed in the display device 3.
  • FIG. 4 shows an example of generation of each sub-frame image in the display device 3.
  • the image data processing unit 41 generates sub-frame images of R, G and B corresponding to the input image data R-DATA, G-DATA and B-DATA, respectively, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, the image data processing unit 41 generates a W sub-frame image from each of the input image data R-DATA, G-DATA, and B-DATA based on a certain operation rule.
  • the image data processing unit 41 uses, for example, the signal value of the input image data of the color for which the signal value is minimum among the input image data R-DATA, G-DATA, and B-DATA as the reference value. Predetermined coefficients are multiplied to generate a W sub-frame image having a predetermined white balance.
  • FIG. 3 shows an example of the timing of light source control in the case where the R sub-frame image, the G sub-frame image, the B sub-frame image, and the W sub-frame image are displayed in order in a unit frame in the display element.
  • t R , t G , t B and t W respectively indicate periods during which an R sub-frame image, a G sub-frame image, a B sub-frame image, and a W sub-frame image are displayed.
  • P R , P G , and P B indicate emission intensities (powers) of an R light source (red laser 11R), a G light source (green laser 11G), and a B light source (blue laser 11B), respectively.
  • each subframe 3 and the period of each subframe are merely an example, and implementation in other modes is also possible.
  • the periods of each subframe may be all the same.
  • a plurality of subframe images of the same color may be displayed in a unit frame.
  • the emission intensity of the light source of each color is also an example, and implementation in other modes is also possible.
  • the light source control unit 44 causes the R light source (red laser 11R) to emit light in a period t R in which the R sub-frame image is displayed.
  • the light source control unit 44 causes the G light source (green laser 11G) to emit light in a period t G in which the G sub-frame image is displayed.
  • the light source control unit 44 causes the B light source (blue laser 11B) to emit light in a period t B in which the B sub-frame image is displayed.
  • the light source control unit 44 in the period t W Show W sub-frame image, in the period t W, R light, G light, and B light sources sequentially emit light in a time division.
  • simultaneous emission of the R light source, the G light source, and the B light source is not performed even during the period t W during which the W sub-frame image is displayed. This suppresses the increase in the amount of heat generation of the light source.
  • FIGS. 5 to 9 show the upper part shows the display order (display timing) of the sub-frame image of each color to be displayed on the display element in the unit frame.
  • the lower part shows the light emission (lighting) timing of the light source of each color in the unit frame.
  • the specific examples shown in FIGS. 5 to 9 are merely examples, and implementation in other modes is also possible.
  • FIG. 5 shows a first specific example of the time-division display in the display device 3 and the timing of time-division light emission.
  • FIG. 5 shows an example of displaying sub-frame images of respective colors in the display order of RGBWRGBW in a unit frame.
  • the light sources emit light by time division in the order of RGB.
  • FIG. 6 shows a second specific example of time-division display in the display device 3 and timing of time-division light emission.
  • FIG. 6 shows an example in which subframe images of respective colors are displayed in display order of BGRGRGW in a unit frame.
  • the light source emits light by time division in the order of GRB.
  • the subframe image immediately before the W subframe image is a G subframe image
  • the subframe image immediately after the W subframe image is a B subframe image.
  • the color of the light source lit immediately before and after the period for displaying the W sub-frame image, and the color of the light source lit during the head (first) and rear end (last) in the period for displaying the W sub-frame image It is the same.
  • the configuration of the colors in the period in which the W sub-frame image is displayed is not limited to the example shown in FIG.
  • one unit in which R, G, and B are combined may be present multiple times, for example, the color configuration in the period in which the W sub-frame image is displayed is configured in the order of GRBGRB.
  • the configuration of colors in the period in which the W sub-frame image is displayed is not limited to the order of GRB.
  • the light emission order of the light sources of each color in the period in which the W sub-frame image is displayed is in the period of the head (first) and the rear end (last) in the period in which the W sub-frame image is displayed. It does not have to be the same as the color of the light source to be lit.
  • other orders such as RGB and RBG may be used.
  • the head of a unit frame is comprised in order of BGRGRGW, it is not limited to this example. For example, it may shift as GRGWBGR or RGWBGRG.
  • FIG. 7 shows a third specific example of time-division display on the display device 3 and timing of time-division light emission.
  • FIG. 7 shows an example of displaying sub-frame images of respective colors in a display order of BGRGRWG in a unit frame.
  • the display element is displaying the W sub-frame image
  • the light sources emit light by time division in the order of RBG.
  • the position (timing) at which the W sub-frame image is displayed may be at any position in the unit frame.
  • FIG. 8 shows a fourth specific example of time-division display in the display device 3 and timing of time-division light emission.
  • FIG. 8 shows an example in which subframe images of respective colors are displayed in display order of BGRWGRGW in a unit frame.
  • the light sources emit light by time division in the order of RGB.
  • two W sub-frame images exist in a unit frame.
  • a plurality of W sub-frame images may exist in a unit frame.
  • the order in which the light sources of the respective colors emit light may be different from each other in the period in which the W sub-frame images are displayed in the period in which the display element is displaying the W sub-frame image.
  • a W sub-frame image composed of R, G, and B is defined as an example of a sub-frame image of mixed colors, but a sub-frame image of mixed colors is limited to the W sub-frame image is not.
  • a subframe image composed of a mixture of R and G may be defined as a Y (yellow) subframe image and additionally displayed.
  • sub-frame images of each color may be displayed in the display order such as BGRYGRGW or RGBYRGBY.
  • other mixed-color sub-frame images such as C (cyan) and M (magenta) may be defined and additionally displayed.
  • light sources corresponding to the mixed colors may be combined and sequentially emitted.
  • FIG. 9 shows a fifth specific example of time-division display in the display device 3 and timing of time-division light emission.
  • FIG. 9 shows an example in the case of displaying subframe images of respective colors in display order of BGRWGRGW in a unit frame.
  • the light sources emit light by time division in the order of RGB.
  • the display element displays the W sub-frame image for the second time the light source emits light by time division in the order of BGR.
  • the order of colors in each period may be different from each other.
  • the emission order of the light sources of each color in each period during which the W sub-frame image is displayed is the color of the light source to be lit during the head (first) and back (last) periods in each It may be identical to
  • the order of the light source colors may be RBG in the period in which the W sub-frame image is displayed for the first time
  • the order of the light source colors may be GRB in the period for the second display.
  • the light source unit sequentially emits light of at least two colors from the light source unit during a period in which a mixed-color sub-frame image different from the predetermined color is displayed.
  • the color break can be reduced while suppressing the heat generation and the size increase of the light source unit and the drive circuit thereof.
  • a compact and lightweight projector can be realized, and a high-definition video experience with reduced noise can be provided.
  • Second embodiment> a display device according to a second embodiment of the present disclosure will be described.
  • parts that are substantially the same as the constituent elements of the display device according to the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
  • the display device 3 shown in FIG. 1 shows a configuration example of the reflective liquid crystal element 21 as a display element, it may be a configuration using a transmissive liquid crystal element or DMD as a display element.
  • the configuration example having the light sources of each color (red laser 11R, green laser 11G, and blue laser 11B) as the light source unit is shown.
  • a plurality of single color areas corresponding to each of a plurality of predetermined colors and mixed color areas corresponding to at least two colors are provided, and each area is irradiated with light from a light source to each area.
  • a configuration may be provided that includes a rotating body that emits a corresponding color.
  • the illumination device 1A as a light source unit and the DMD 61 as a display element may be provided.
  • the illumination device 1A includes a white light source 11W and a color wheel 60 as the above-described rotating body.
  • the white light source 11W is configured of, for example, a white LED.
  • the color wheel 60 has a plurality of filter areas.
  • the color wheel 60 has a red area 60R, a green area 60G, a blue area 60B, and a white area 60W as a plurality of filter areas.
  • the red region 60R, the green region 60G, and the blue region 60B are the above-described single-color regions.
  • the white area 60W is an area of the above-mentioned mixed color.
  • the white area 60W further includes a red area, a green area, and a blue area.
  • color sequential display can be performed in an order other than RGBW.
  • setting the configuration of the filter area to another mixed color area such as Y (yellow), C (cyan) and M (magenta), it is also possible to display a mixed-color subframe image other than the W subframe image. It becomes possible.
  • the present technology can also be configured as follows.
  • a light source unit that emits light of a plurality of predetermined colors;
  • a unit frame is divided into a plurality of subframes based on an input image signal including image signals of the plurality of predetermined colors, and a monochrome subframe image of each color of the plurality of predetermined colors is generated,
  • An image data processing unit configured to generate a sub-frame image of a mixed color different from the plurality of predetermined colors based on an image signal of at least two of the plurality of predetermined colors;
  • a display element that modulates light emitted from the light source unit based on each of the sub-frame images generated by the image data processing unit;
  • the unit frame period during the period in which the monochrome subframe image is displayed, light of a color corresponding to the monochrome subframe image is emitted from the light source unit, and the mixed subframe image is displayed.
  • a light source control unit configured to sequentially emit light of the at least two colors from the light source unit in a time period; (2) The display device according to (1), wherein the mixed-color sub-frame image is a white sub-frame image. (3) The light source control unit In the period in which the mixed-color sub-frame image is displayed, the light source unit sequentially emits all the light of each of the plurality of predetermined colors at least once or more in a time division manner to the above (1) or (2) Display device as described.
  • the light source control unit The light source of the same color as the color of the monochrome sub-frame image displayed immediately before the mixed-color sub-frame image during the time of displaying the mixed-color sub-frame image during the time-division first period The display device according to any one of the above (1) to (3).
  • the light source control unit In the period in which the mixed color sub-frame image is displayed, the light source unit emits light of the same color as the color of the single color sub-frame image displayed immediately after the mixed color sub-frame image in the last time divided period The display apparatus according to any one of the above (1) to (4).
  • the display device according to any one of (1) to (5), wherein white balance in a period in which the mixed-color sub-frame image is displayed and white balance in the unit frame are substantially the same.
  • the light source unit includes a plurality of light sources emitting light of the plurality of predetermined colors.
  • the light source unit is A light source that emits light, The plurality of single color regions corresponding to the plurality of predetermined colors and mixed color regions corresponding to the at least two colors, and the respective regions are irradiated with light from the light source
  • the display according to any one of the above (1) to (6), including a rotating body that emits a color according to each region.
  • the display device according to any one of (1) to (8), which is configured as a projection display device.

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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

表示装置
 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。tR,tG,tB,tW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。PR,PG,PB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tR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tG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tB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tWでは、期間tW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tW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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