(57)【要約】【課題】  表示画像の明るさなどの特性を連続的に変化させることができる表示装置および表示方法、並びに投射型表示装置を提供する。【解決手段】  複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源１０と、光源１０から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段４０と、を有し、光源１０から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合が、変更可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2005234097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源と、前記光源から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段と、を有し、
前記光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合が、変更可能に構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数の異なる色光と前記白色光との射出時間割合が、所定の割合に調節可能とされていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記白色光の射出時間割合が、当該装置に入力される映像信号に基づいて調節されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
周囲の明るさを検出する明るさ検出手段が備えられ、
前記白色光の射出時間割合が、前記明るさ検知手段の出力に基づいて調節されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項５】
前記白色光の射出時間割合を入力する入力部が備えられ、
前記白色光の射出時間割合が、入力部に入力された情報に基づいて調節されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項６】
前記光源が、前記複数の異なる色光をそれぞれに射出する発光部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光部が固体光源であることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記白色光の射出時間に、異なる色光を射出する発光部から異なる色光を同時に射出することにより、前記白色光を射出することを特徴とする請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記光源が、前記白色光を射出可能な白色光発光部を備え、
前記白色光の射出時間に、前記白色光発光部から白色光を射出することを特徴とする請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項１０】
画像を生成する１単位期間を時分割したサブ単位期間毎に前記異なる色光を順次射出するように構成された表示装置であって、
前記白色光が、前記サブ単位期間中の一部の期間に射出されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
画像を生成する１単位期間を時分割したサブ単位期間毎に前記異なる色光を順次射出するように構成された表示装置であって、
前記白色光を射出する時には、
前記１単位期間の中に、前記白色光が射出されるサブ単位期間が追加されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記１単位期間の長さが、前記白色光が射出されるサブ単位期間が追加されていない場合と同じ長さであることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
【請求項１３】
前記サブ単位期間の長さが、前記白色光が射出されるサブ単位期間の有無に係わらず同じ長さであることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光変調手段が、液晶パネルであることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１５】
複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源と、前記光源から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段と、を有した表示装置の表示方法であって、
前記光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合を、変更可能とすることを特徴とする表示方法。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれかに記載の表示装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および表示方法、並びに投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達はめざましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の画像表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される表示画像を投射レンズによりスクリーンに拡大投射する投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）が知られている。
投射型液晶表示装置の方式には、いわゆる３板式と呼ばれるものと単板式と呼ばれるものがある。３板式は、光源光を例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色光に分離し、各色光に対応する３枚の液晶ライトバルブでそれぞれ光変調を行うものである。単板式は、１枚の液晶ライトバルブで各色に対応する光変調を行うものである。単板式の投射型表示装置は、液晶ライトバルブが１枚で済み、光学系も簡単になることから小型化に適している。
【０００３】
単板式の投射型表示装置において白色光源を用いてカラー表示を行う場合、以下の２つのタイプに分けることができる。一つは、カラーフィルタを備えた液晶ライトバルブを用い、Ｒ、Ｇ、Ｂの３ドットで１画素とする空間分割タイプのもの、他の一つは、カラーホイール等で白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各色光に時間的に分離し、液晶ライトバルブで時分割駆動（色順次表示）を行う時間分割タイプのものである。
また、近年においては、白色光源を用いる代わりにＲ、Ｇ、Ｂの色光を射出する光源（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ））を用いて、カラーフィルタなどを用いることなく、液晶ライトバルブにＲＧＢの色光を照射する技術が開示されてきている。しかし、ＬＥＤを用いた場合、ランプなどの光源と比較して、ＬＥＤは射出できる光量が少なく、表示される画像が暗くなる恐れがあった。また、特に上述の色順次表示を用いて画像を表示すると、さらに画像が暗くなる恐れがあり、表示される画像を明るくする技術が開発されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２５１１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１においては、色順次表示を行う表示装置において、表示内容に応じて画像を明るくする場合に、使用する色光をＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）からＣ（藍色）Ｙ（黄色）Ｍ（紅色）系に、色要素を変化させる構成について記載されている。
特許文献１に開示されている方法の場合、用いる色要素を変化させる（例えば（Ｒ、Ｇ、Ｂ）→（Ｃ、Ｙ、Ｍ）に変化させる）ときに、映像の明るさの変化が不連続になってしまう恐れがあった。このように明るさの変化が不連続な映像は、表示した際に視聴者が違和感を覚える恐れがあった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、表示画像の明るさなどの特性を連続的に変化させることができる表示装置および表示方法、並びに投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源と、光源から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段と、を有し、光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合が、変更可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明の表示装置は、光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合を連続的に変更することにより、表示画像の明るさを連続的に変化させることができる。
つまり、各色光による画像の表示の他に、白色光による画像の表示を追加することで、表示される画像の明るさを向上させ、白色光による画像の表示時間の割合を変更することにより、表示させる画像の明るさ向上の割合を変更することができる。具体的には、白色光の射出時間の割合を徐々に増加させると、白色光による表示画像の割合が増加して表示される画像は徐々に明るくなり、白色光の射出時間の割合を徐々に減少させると、白色光による表示画像の割合が減少して表示される画像は徐々に暗くなる。
ここで、白色光とは、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの波長を含んだ光のことで、表示される画像の色バランスを崩さない（光変調手段により補正できる範囲を含む）、または視聴者に色バランスの乱れを感じさせない光のことである。
【０００８】
上記の構成を実現するために、より具体的には、複数の異なる色光と白色光との射出時間割合が、所定の割合に調節可能とされていることが望ましい。
この構成によれば、複数の異なる色光と白色光との射出時間割合を、所定の割合に調節することができるので、表示される画像の明るさを所定の明るさに調節することができる。
【０００９】
上記の構成を実現するために、より具体的には、白色光の射出時間割合が、当該装置に入力される映像信号に基づいて調節されてもよい。
この構成によれば、入力される映像信号に基づいて、白色光の射出時間割合を調節することができるので、表示される画像の内容に応じて、その明るさを調節することができる。
そのため、例えば、明るい内容の画像を表示する時には、表示される画像の明るさを上げ、暗い内容の画像を表示する時には、表示される画像の明るさを下げることができるため、表示される内容にふさわしい明るさで画像を表示することができる。
【００１０】
上記の構成を実現するために、より具体的には、周囲の明るさを検出する明るさ検出手段が備えられ、白色光の射出時間割合が、明るさ検知手段の出力に基づいて調節されてもよい。
この構成によれば、周囲の明るさに応じて、白色光の射出時間割合を調節することができるので、周囲の明るさに応じて表示される画像の明るさを調節することができる。
そのため、例えば周囲が明るくなれば、表示される画像の明るさを上げることができ、周囲が暗くなれば、表示される画像の明るさを下げることができるため、表示される画像を見やすくすることができる。
【００１１】
上記の構成を実現するために、より具体的には、白色光の射出時間割合を入力する入力部が備えられ、白色光の射出時間割合が、入力部から出力された信号に基づいて調節されてもよい。
この構成によれば、入力部から出力された信号に基づいて、白色光の射出時間割合を調節することができるので、入力部により表示される画像の明るさを調節することができる。
そのため、視聴者が入力部を介して画像の明るさを調節することができ、表示された画像の明るさを、視聴者の好みの明るさに調節することができる。
【００１２】
上記の構成を実現するために、より具体的には、光源が、複数の異なる色光をそれぞれに射出する発光部を有することが望ましい。より望ましくは、発光部が固体光源であることが望ましい。
この構成によれば、各発光部から、直接異なる色光を任意の時間で射出することができるので、例えば、白色光源とカラーホイールとの組合せと比較して、構成要素が少なく光源の小型化を図ることができる。
また、固体光源を発光部として用いることにより、例えば高圧水銀ランプと比較して、発生する熱が少ないため、投入された電力を効率良く光に変換することができる。そのため、光源が消費する電力を低減することができ、表示装置が消費する電力を低減することができる。
【００１３】
上記の構成を実現するために、より具体的には、白色光の射出時間に、異なる色光を射出する発光部から異なる色光を同時に射出することにより、白色光を射出してもよい。
この構成によれば、異なる色光を同時に射出することにより白色光を射出するため、例えば、白色光を射出する発光部を別に備える場合と比較して、用いる発光部の種類が少なくなる。そのため、例えば、光源の大きさを等しくすると、白色光を射出する発光部を用いない分、所定の色光を射出する発光部の数を増やすことができ、射出される色光の光量を増やすことができる。また、所定の色光を射出する発光部の数を等しくすると、白色光を射出する発光部を用いない分、光源を小型化することができる。
【００１４】
上記の構成を実現するために、より具体的には、光源が、白色光を射出可能な白色光発光部を備え、白色光の射出時間に、白色光発光部から白色光を射出してもよい。
この構成によれば、白色光を射出可能な白色光発光部を備えて、白色光発光部から白色光を射出するため、例えば、異なる色光を同時に射出することで白色光を射出する場合と比較して、消費電力の変動を小さくすることができる。
つまり、異なる色光を同時に射出することで白色光を射出する場合と比較して、白色光を射出する際に、点灯する発光部の数が少なく、他の色光を射出する場合と略同等の数の発光部が点灯されるため、消費電力の変動を小さく抑えることができる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、より具体的には、に異なる色光を順次射出するように構成された表示装置であって、白色光が、サブ単位期間中の一部の期間に射出されてもよい。
この構成によれば、所定の色光を射出するサブ単位期間中の一部の期間に、白色光が射出されるため、１単位期間およびサブ単位期間の長さを変更することなく、発光部の点灯シーケンスを変更するだけで、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
例えば、白色光が射出されるサブ単位期間が追加される場合と比較して、１単位期間の長さが変化しないため、各色光に対応した画像が表示される周期が長くならない。そのため、各色光に対応した画像が分離して見えることが少なく、表示される画像の画質低下を防止することができる。また、白色光が射出されるサブ単位期間が追加されるとともに、サブ単位期間を短くして（駆動周波数を高くして）１単位期間の長さが変わらない場合と比較して、表示装置の駆動周波数が変わらないため、表示装置の駆動回路を変更することなく、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
【００１６】
また、所定の色光を射出するサブ単位期間中の一部の期間に、白色光が射出されるため、光変調手段が、所定の色光に対応する光変調パターンを形成したところに、白色光が照射される。そのため、白色光に対応した光変調パターンを別に形成することなく、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
例えば、白色光が射出されるサブ単位期間が追加される場合と比較して、白色光に対応した光変調パターンを映像信号から形成する必要がないため、表示装置の駆動回路を変更することなく、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
【００１７】
上記の構成を実現するために、より具体的には、に異なる色光を順次射出するように構成された表示装置であって、白色光を射出する時には、１単位期間の中に、白色光が射出されるサブ単位期間が追加されてもよい。
この構成によれば、１単位期間の中に、白色光が射出されるサブ単位期間が追加されるため、光変調手段により白色光に対応した画像を表示することができる。そのため、表示される画像の明るさを、画像の内容に応じて連続的に変えることができる。
つまり、他の色光に対応する画像に依ることなく、白色光に対応した画像を表示できるので、画像の所定領域の明るさを際立たせるなど、画像の内容に応じて効果的に明るさを変えることができる。
【００１８】
上記の構成を実現するために、より具体的には、１単位期間の長さが、白色光が射出されるサブ単位期間の有無に係わらず同じ長さであってもよい。
この構成によれば、１単位期間の長さが変化しないため、所定の色光に対応した画像が表示される周期が変化しない。そのため、各色光に対応した画像が分離して見えにくく、表示される画像の画質低下を防止することができる。
【００１９】
上記の構成を実現するために、より具体的には、サブ単位期間の長さが、白色光が射出されるサブ単位期間が追加されていない場合と同じ長さであってもよい。
この構成によれば、サブ単位期間の長さが変化しないため、表示装置の駆動周波数を変えることなく、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
例えば、サブ単位期間の長さを短くして、１単位期間の長さを変化させない場合と比較すると、表示装置の駆動周波数を変えないため、表示装置の駆動回路を変更することなく、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
【００２０】
上記の構成を実現するために、より具体的には、光変調手段が、液晶パネルであることが望ましい。
この構成によれば、液晶パネルを駆動する電圧を制御することにより、液晶パネルを透過する光の割合（光透過率）または反射する光の割合を略０％から略１００％まで連続的に制御することができる。そのため、表示される画像の明るさをきめ細かく調節することができる。
【００２１】
本発明の表示方法は、複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源と、光源から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段と、を有した表示装置の表示方法であって、光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合を、変更可能とすることを特徴とする。
【００２２】
すなわち、本発明の表示方法は、光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合を連続的に変更することにより、表示画像の明るさを連続的に変化させることができる。つまり、各色光による画像の表示の他に、白色光による画像の表示を追加することで、表示される画像の明るさを向上させ、白色光による画像の表示時間の割合を変更することにより、表示させる画像の明るさ向上の割合を変更することができる。
【００２３】
本発明の投射型表示装置は、上記本発明の表示装置を備えることを特徴とする。
すなわち、本発明の投射型表示装置は、上記本発明の表示装置を備えることにより、投射する画像の明るさを連続的に変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明における第１の実施の形態について図１から図１０を参照して説明する。
まず、図１を参照しながら、本発明における第１の実施の形態に係る投射型表示装置（表示装置）について説明する。本実施形態の投射型表示装置は、光源から射出された光を、液晶ライトバルブにより変調してカラー画像を表示する投射型カラー表示装置である。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る投射型表示装置の概略を示す図である。
投射型表示装置は、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（白）の各色光を時間順次に射出する照明装置１と、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各色光を調光する液晶ライトバルブ（光変調手段手段、液晶パネル）４０と、変調された変調光を投射する投射レンズ７０とから概略構成されている。
【００２６】
図２は、投射型表示装置の照明装置の概略を示す図である。
照明装置１は、照明光としてのＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各色光を射出するＬＥＤアレイ（光源）１０と、射出された各色光Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの照度分布を均一化するインテグレータレンズ系２０とから構成されている。
ＬＥＤアレイ１０には、図２に示すように、Ｒの色光を射出するＬＥＤ（発光部、固体光源）１０ｒと、Ｇの色光を射出するＬＥＤ（発光部、固体光源）１０ｇと、Ｂの色光を射出するＬＥＤ（発光部、固体光源）１０ｂと、が備えられている。これらＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂは、縦方向（図２中の上下方向）にＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂがこの順に繰り返しならんだ列をなし、その列が横方向（図２中の左右方向）へ複数ならべて形成されている。また、横に隣り合う列同士は、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂが密に配置できるように、ＬＥＤ配置間隔の半分だけ縦方向へずらして配置されている。さらに、同じ色光を射出するＬＥＤが隣り合ないようにも配置されている。
また、ＬＥＤアレイ１０は、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂに同時に電流を供給できるように構成されており、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂから色光Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に射出することにより、ＬＥＤアレイ１０からＷの色光を射出できるように構成されている。
なお、ＬＥＤアレイ１０は、図２に示すように、各色光を射出するＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂが、それぞれ複数個配置される構成であってもよいし、各色光を射出するＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂが、それぞれ１つずつ配置される構成であってもよい。
【００２７】
インテグレータレンズ系２０は、ＬＥＤアレイ１０側から順に配置された第１のインテグレータレンズ２１と、第２のインテグレータレンズ２２とから構成されている。ここで、インテグレータレンズ２１、２２は複数のマイクロレンズを平面状に配列したマイクロレンズアレイとして形成され、第１のインテグレータレンズ２１はＬＥＤアレイ１０から射出された光（照明光）を複数の光束に分割し、第２のインテグレータレンズ２２は液晶ライトバルブ４０の位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。場合によっては２次光源像を重畳するためのコンデンサーレンズを第２のインテグレータレンズ２２の位置、もしくはその後段に配しても良い。以下では重畳レンズとして第２のインテグレータレンズが用いられた場合について説明を行う。
【００２８】
液晶ライトバルブ４０は、本実施形態の場合、画像を表示する画素がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス型の透過型液晶パネルから構成されており、信号処理した映像信号に基づいて入射した光を画素ごとに光の透過率を変える（空間変調する）ように駆動される。つまり、液晶ライトバルブの光透過性電極に印加する電圧を制御することにより、光の透過率を０％に近い値から１００％の間で制御している。
また、液晶ライトバルブ４０には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式透過型液晶セルが使用されている。
【００２９】
次に、本実施形態の投射型表示装置の駆動方法について説明する。
図３は、本実施形態における投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
本実施形態では、図３に示すように、色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する映像信号がパラレルに制御部８１に入力されるとともに、タイミング信号も制御部８１に入力される。
制御部８１では、入力された映像信号に基づいて、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂの点灯タイミングを決定する。制御部８１にパラレルに入力された色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する映像信号は、一時的にフレームメモリ８２に記憶され、表示される映像信号から順に、例えばＲに対応する映像信号、Ｇに対応する映像信号、Ｂに対応する映像信号の順に制御部８１へ取り込まれる。
【００３０】
制御部８１へ取り込まれた映像信号は、取り込まれた順にタイミング信号とともに液晶ライトバルブ４０に出力され、液晶ライトバルブ４０は、入力された映像信号に基づいて光の透過率を制御して光変調パターンを形成する。
それと同時に、制御部８１は、ＬＥＤドライバ８３ｒ、８３ｇ、８３ｂのいずれかを介して、出力された映像信号に対応したＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを点灯させて、映像信号に対応した色光を液晶ライトバルブ４０に照射する。その結果、各色光に対応した画像が投射レンズ７０によりスクリーン７１に投射される（図１参照）。
【００３１】
ここで、上述した液晶ライトバルブ４０への各映像信号の書き込みと、各ＬＥＤの点灯との時間的関係を、図４を参照しながら説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は、液晶ライトバルブへの各映像信号の書き込みタイミングと、各ＬＥＤの点灯タイミングとの関係を説明する図である。
各ＬＥＤの点灯タイミングとしては、色再現性を重視する（色光Ｗを射出しない）点灯タイミングと、明るさを重視する（色光Ｗを射出する）点灯タイミングの２通りに分けることができ、図４（ａ）では、色再現性を重視する方法について説明し、図４（ｂ）では、明るさを重視する方法について説明している。
なお、上述した２通りの点灯タイミングは、投射型表示装置に色再現性を重視するモードと、明るさを重視するモードの切替えを視聴者が入力できるモード切替え部（図示せず）を設けて、モード切替え部からのモード切替え信号に基づいて切り替えてもよいし、表示する画像の内容、明るさに応じて自動的に切り替えてもよい。
【００３２】
まず、図４（ａ）を参照しながら、色再現性を重視する点灯タイミングについて説明する。
カラー画像は、図４（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画像を表示するサブフィールド（サブ単位期間）から構成された１フィールド（１単位期間）ごとに表示されているとともに、１フィールドは、例えば、Ｒに対応したサブフィールド、Ｇに対応したサブフィールド、Ｂに対応したサブフィールドの順になるように構成されている。
各サブフィールドにおいては、最初にＲ、Ｇ、Ｂの映像信号Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂが液晶ライトバルブに入力される。そして、映像信号が液晶ライトバルブの上端から下端に順に書き込む期間である書き込み走査期間Ｔ１と、液晶ライトバルブの液晶が映像信号に応答するのに要する期間である応答待ち期間Ｔ２と、が経過した後に、映像信号に応じたＬＥＤに電流が供給され、色光が液晶ライトバルブに所定の期間照射される。
色光の照射が終了すると、次の映像信号が液晶ライトバルブに入力され、次のサブフィールドが始まる。
【００３３】
次に、図４（ｂ）を参照しながら、明るさを重視する点灯タイミングについて説明する。
カラー画像を表示するフィールドおよびサブフィールドの構成は、図４（ｂ）に示すように、色再現性を重視する点灯タイミングと同じで、さらに、各サブフィールドにおいても、映像信号の入力から応答待ち期間Ｔ２の経過までは、色再現性を重視する点灯タイミングと同じである。
応答待ち期間Ｔ２が経過すると、映像信号に応じた色光が、色再現性を重視する点灯タイミングの時より短い所定の期間照射される。そして、全てのＬＥＤに電流が供給され、色光Ｗが液晶ライトバルブに照射される。
色光Ｗの照射が終了すると、次の映像信号が液晶ライトバルブに入力され、次のサブフィールドが始まる。
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、色再現性重視モード、明るさ重視モードにおけるサブフィールドおよびフィールドの期間長さは同じとされている。
【００３４】
なお、サブフィールド中におけるＲ、Ｇ、Ｂ各色光を照射する期間と色光Ｗを照射する期間との割合は、後述するように、表示する画像に応じて制御され、その範囲は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色光のみを照射する場合（図４（ａ）の場合）から、色光Ｗのみを照射する場合（白黒表示となる）までとすることができる。
【００３５】
次に、表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シーンでは色光Ｗを照射する期間の割合を大きくし、暗いシーンでは色光Ｗが照射される期間の割合を短くするような表示映像に適応した明るさ制御を行う場合について説明する。
この場合、上記で説明したように、制御部８１において映像信号に基づいてＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂの点灯タイミングが決定されるが、その方法には例えば次の３通りが考えられる。
【００３６】
（ａ）注目しているフレームに含まれている画像の画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）が、図５のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１５０であるので、この階調数１５０を色光Ｗが照射される期間の割合を制御する制御パラメータとする。この方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【００３７】
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）より、最大の明るさから出現数について一定の割合（例えば１０％）となる階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば映像信号の出現数分布が図６のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を色光Ｗが照射される期間の割合を制御する制御パラメータとする。図６に示したヒストグラムのように、階調数２５５の近傍に突発的なピークがあった場合、上記（ａ）の方法を採用すれば、階調数２５５が明るさ制御パラメータとなる。しかしながら、この突発的なピーク部分は表示画像全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数２３０を制御パラメータとする本方法は、表示画像全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は２〜５０％程度の範囲で変化させてもよい。
【００３８】
（ｃ）表示画像を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを明るさ制御信号とする方法。
例えば図７に示すように、表示画像をｍ×ｎ個のブロックに分割し、それぞれのブロックＡ１１、・・・、Ａｍｎ毎の明るさ（階調数）の平均値を算出し、そのうちで最大のものを制御パラメータとする。なお、表示画像の分割数は６〜２００程度とすることが望ましい。この方法は、表示画像全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御できる方法である。
上記（ａ）〜（ｃ）の方法について、制御パラメータの判定を、表示領域全体に対して行う他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だけに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御の仕方が可能となる。
【００３９】
上記の構成によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画像を表示するサブフィールド中に、色光Ｗが照射されたＲ、Ｇ、Ｂに対応した画像を挿入、表示することにより、表示されるカラー画像の明るさを向上させることができる。
また、入力される映像信号に基づいて、色光Ｗの照射時間の割合を調節することができるので、表示される画像の内容に応じて、その明るさを調節することができる。
【００４０】
各ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂから、直接色光Ｒ、Ｇ、Ｂを射出することができるので、例えば、白色光源とカラーホイールとの組合せと比較して、構成要素が少なく光源の小型化を図ることができる。
また、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを用いることにより、例えば高圧水銀ランプと比較すると、発生する熱が少ないため、投入された電力を効率良く光に変換することができる。そのため、光源が消費する電力を低減することができ、投射型表示装置が消費する電力を低減することができる。
【００４１】
色光Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に射出することにより色光Ｗを射出するため、例えば、色光Ｗを射出するＬＥＤを別に備える場合と比較して、使用するＬＥＤの種類が少なくなる。そのため、例えば、ＬＥＤアレイ１０の大きさを等しくすると、色光Ｗを射出するＬＥＤを用いない分、他の色光Ｒ、Ｇ、Ｂを射出するＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂの数を増やすことができ、射出される色光の光量を増やすことができる。また、逆に色光Ｒ、Ｇ、Ｂを射出するＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂの数を等しくすると、色光Ｗを射出するＬＥＤを用いない分、ＬＥＤアレイ１０を小型化することができる。
【００４２】
色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するサブフィールドの一部期間の間に色光Ｗを照射するため、１フィールドおよびサブフィールドの期間長さを変更することなく、ＬＥＤの点灯シーケンスを変更するだけで、容易に表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
例えば、色光Ｗに対応するサブフィールドが追加される場合と比較して、１フィールドの期間長さが変化しないため、色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画像が表示される周期が長くならない。そのため、色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画像が分離して見えにくく、表示される画像の画質低下を防止することができる。また、色光Ｗに対応するサブフィールドが追加されるとともに、サブフィールドの期間長さを短くして（駆動周波数を高くして）１フィールドの期間長さを変えない場合と比較して、投射型表示装置の駆動周波数が変わらないため、投射型表示装置の駆動回路を変更することなく、容易に表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
【００４３】
なお、ＬＥＤアレイ１０は、図２に示すようにＲ、Ｇ、Ｂの色光を射出するＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂから構成されていてもよいし、図８に示すように、Ｗの色光を射出するＬＥＤ（白色光発光部、固体光源）１０ｗを追加して、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂ、１０ｗから構成されてもよい。
この構成とすることで、ＬＥＤ１０ｗから色光Ｗを射出するため、例えば、色光Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に射出することで色光Ｗを射出する場合と比較して、色光Ｗを射出する際に点灯するＬＥＤの数が少なく、消費電力の変動を小さく抑えることができる。
また場合によってはＷの色光を射出する際に、色光Ｒ、Ｇ、Ｂ、及び色光Ｗを同時に射出することで、色光Ｒ、Ｇ、Ｂだけの場合に比べ、非常に明るい画像を得るようにすることもできる。
【００４４】
なお、サブフィールド中におけるＲ、Ｇ、Ｂ各色光を照射する期間と色光Ｗを照射する期間との割合を、上述のように、表示される映像に応じて制御してもよいし、図９に示すように、周囲の明るさを検出するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの光センサ（明るさ検出手段）９１を備えて、光センサ９１の出力に基づいて色光Ｗを照射する期間の割合を制御してもよい。
この構成とすることにより、周囲の明るさに応じて表示される画像の明るさを調節することができるので、表示される画像を見やすくすることができる。
【００４５】
また、図１０に示すように、表示される画像の明るさ（色光Ｗの射出時間割合）を指示する入力部９５を備えて、視聴者が入力部９５に好みの明るさを入力し、入力部９５から出力された信号に基づいて色光Ｗを照射する期間の割合を制御してもよい。
この構成とすることで、入力部９５から出力された信号に基づいて、入力部９５により表示される画像の明るさを調節することができるので、表示された画像の明るさを視聴者の好みの明るさに調節することができる。
【００４６】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明における第２の実施の形態について図１１から図１５を参照して説明する。
本実施の形態に係る投射型表示装置の構成は第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは駆動方法が異なっている。よって、本実施の形態においては、図１１および図１５を用いて投射型表示装置の駆動方法のみを説明し、投射型表示装置の構成の説明は省略する。
図１１は、本実施形態における投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【００４７】
本実施形態の投射型表示装置の駆動方法について説明する。
本実施形態では、図１１に示すように、色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する映像信号がパラレルに制御部８１Ａに入力されるとともに、タイミング信号も制御部８１Ａに入力される。
制御部８１Ａでは、入力された映像信号に基づいて、色光Ｗに対応する映像信号の生成を行うとともに（生成方法については後述する）、ＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂの点灯タイミングを決定する。その後、制御部８１Ａにパラレルに入力された色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する映像信号および生成された色光Ｗに対応する映像信号は、一時的にフレームメモリ８２に記憶され、表示される映像信号から順に、例えばＲに対応する映像信号、Ｇに対応する映像信号、Ｂに対応する映像信号の順に制御部８１Ａへ取り込まれる。
【００４８】
制御部８１Ａへ取り込まれた映像信号は、取り込まれた順にタイミング信号とともに液晶ライトバルブ４０に出力され、液晶ライトバルブ４０は、入力された映像信号に基づいて光の透過率を制御して光変調パターンを形成する。
それと同時に、制御部８１Ａは、ＬＥＤドライバ８３ｒ、８３ｇ、８３ｂのいずれかまたは全てを介して、出力された映像信号に対応したＬＥＤ１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを点灯させて、映像信号に対応した色光を液晶ライトバルブ４０に照射する。その結果、各色光Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応した画像が投射レンズ７０によりスクリーン７１に投射される（図１参照）。
【００４９】
ここで、上述した液晶ライトバルブ４０への各映像信号の書き込みと、各ＬＥＤの点灯との時間的関係を、図４を参照しながら説明する。
図１２（ａ）は、色再現性重視モードにおけるフィールドとサブフィールドとの関係を説明する図であり、図１２（ｂ）は、明るさ重視モードにおけるフィールドとサブフィールドとの関係を説明する図である。
色再現性重視モードにおいては、そのフィールドとサブフィールドとの関係が第１の実施の形態と同様であるので、図１２（ａ）に示して、その説明を省略する。
【００５０】
次に、図１２（ｂ）を参照しながら、明るさ重視モードにおけるフィールドとサブフィールドとの関係について説明する。
カラー画像は、図１２（ｂ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画像を表示するサブフィールド（サブ単位期間）と、Ｗに対応した画像を表示するサブフィールドとから構成された１フィールドごとに表示されているとともに、１フィールドは、例えば、Ｒに対応したサブフィールド、Ｇに対応したサブフィールド、Ｂに対応したサブフィールド、Ｗに対応したサブフィールドの順になるように構成されている。
【００５１】
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応したサブフィールドについては、第１の実施の形態と同様であるので、図１２（ｂ）を示して、その説明を省略する。
Ｗに対応したサブフィールドは、色光Ｂの照射が終了して、Ｗの映像信号Ｓｗが液晶ライトバルブに入力される時点から始まる。その後、書き込み走査期間Ｔ１および応答待ち期間Ｔ２が経過したところで、全てのＬＥＤに電流が供給され、色光Ｗが液晶ライトバルブに所定の期間照射される。
色光Ｗの照射が終了すると、次の映像信号Ｓｒが液晶ライトバルブに入力され、次のサブフィールドが始まる。
また、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、色再現性重視モード、明るさ重視モードにおけるサブフィールドの期間長さは同じとされ、Ｗに対応した画像を表示するサブフィールドが追加されることで、１フィールドの期間が長くなる。
このように、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画像を表示するサブフィールドの他に、Ｗに対応した画像を表示するサブフィールドが１フィールド中に追加されることにより表示されるカラー画像の明るさを向上させることができる。
【００５２】
次に、本実施形態の色光Ｗに対応する映像信号の生成を行う生成方法について説明する。
この場合、上記で説明したように、制御部８１Ａにおいて映像信号に基づいて色光Ｗに対応する映像信号が生成されるが、その方法には例えば次の２通りが考えられる。
【００５３】
（１）Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する映像信号に所定の係数を乗じ、その和をＷに対応する映像信号とする方法。
例えば、図１３（ａ）に示すような、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像に対応する映像信号Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂにそれぞれの明るさを変更する係数α、β、γを乗じたものの和をＷに対応する画像の映像信号Ｓｗとすると（Ｓｗ＝αＳｒ＋βＳｇ＋γＳｂ）、Ｗに対応する映像信号Ｓｗは、図１３（ｂ）に示すような画像となる。この方法は、いわば、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像で表現されるカラー画像の白黒画像をＷに対応する画像とする方法であり、画像の明るさ分布に応じて、表示される画像を全体的に明るくすることができる。
【００５４】
（２）Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する画像が重なっている領域を、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像のうち最も低い明るさで表示する映像信号をＷに対応する映像信号とする方法。
例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する画像が、図１４（ａ）に示すように配置され、それぞれの画像が、図１５に示す明るさで表示される映像信号が入力されたとすると、図１４（ｂ）に示すＲ、Ｇ、Ｂに対応する画像が重なっている領域Ａｗを、図１５に示すＲ、Ｇ、Ｂの画像のうち最も低い明るさＬｗで表示する映像信号が生成される。この方法は、もともと白が表示される領域の明るさを、さらに明るくすることができ、画像中の明るい領域をさらに明るく強調することができる。
【００５５】
上記の構成によれば、色光Ｗが射出されるサブフィールドが追加されるため、色光Ｗに対応した画像を別に表示することができる。つまり、他の色光に対応する画像に依存しないため、画像の所定領域の明るさを際立たせるなど、画像の内容に応じて効果的に明るさを変えることができる。
【００５６】
サブフィールドの期間長さが変化しないため、投射型表示装置の駆動周波数を変えることなく、表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。例えば、サブフィールドの期間長さを短くして、１フィールドの期間長さを変化させない場合と比較すると、投射型表示装置の駆動周波数を変えないため、投射型表示装置の駆動回路を変更する必要がないため、容易に表示される画像の明るさを連続的に変えることができる。
【００５７】
なお、上述のように、色再現性重視モード、明るさ重視モードにおけるサブフィールドの期間長さを同じとしてもよいし、図１６に示すように、明るさ重視モードにおけるサブフィールドの期間長さを短くして色再現性重視モード、明るさ重視モードにおける１フィールドの期間長さを同じとしてもよい。
この構成とすることで、１フィールドの期間長さが変化しないため、各色光に対応した画像が表示される周期が、色再現性重視モード、明るさ重視モードによらず変化しない。そのため、各色光に対応した画像が分離して見えることが少なく、表示される画像の画質低下を防止することができる。
【００５８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を投射型表示装置に適応して説明したが、この発明は投射型表示装置に限られることなく、直視型の表示装置など、その他各種の表示装置に適応できるものである。
また、上記の実施の形態においては、光変調手段として透過型の液晶ライトバルブを用いる構成に適応して説明したが、この透過型液晶ライトバルブを用いる構成に限られることなく、反射型の液晶ライトバルブを用いる構成など、その他各種のライトバルブを用いる構成に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による第１の実施形態に係る投射型表示装置の概略図である。
【図２】同、投射型表示装置の照明装置の概略図である。
【図３】同、投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図４】同、映像信号の書き込みとＬＥＤの点灯とのタイミング説明図である。
【図５】映像信号の階調数分布を示したヒストグラムである。
【図６】映像信号の階調数分布を示したヒストグラムである。
【図７】表示画像を複数領域に分割した様子を示した図である。
【図８】同、投射型表示装置における照明装置の別の例を示す概略図である。
【図９】同、投射型表示装置の駆動回路の別構成例を示すブロック図である。
【図１０】同、投射型表示装置の駆動回路の別構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明による第２の実施形態に係る投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】同、映像信号の書き込みとＬＥＤの点灯とのタイミング説明図である。
【図１３】色光Ｗに対応する映像信号の生成方法を説明する図である。
【図１４】色光Ｗに対応する映像信号の生成方法を説明する図である。
【図１５】色光Ｗに対応する映像信号の生成方法を説明する図である。
【図１６】同、映像信号の書き込みとＬＥＤの点灯とのタイミングの説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・ＬＥＤアレイ（光源）、  １０ｒ、１０ｇ、１０ｂ・・・ＬＥＤ（発光部、固体光源）、  １０ｗ・・・ＬＥＤ（白色光発光部、固体光源）、  ４０・・・液晶ライトバルブ（光変調手段、液晶パネル）、  ９１・・・光センサ（明るさ検出手段）、  ９５・・・入力部
【図１】
2005234097.tif 000003
【図２】
2005234097.tif 000004
【図３】
2005234097.tif 000005
【図４】
2005234097.tif 000006
【図５】
2005234097.tif 000007
【図６】
2005234097.tif 000008
【図７】
2005234097.tif 000009
【図８】
2005234097.tif 000010
【図９】
2005234097.tif 000011
【図１０】
2005234097.tif 000012
【図１１】
2005234097.tif 000013
【図１２】
2005234097.tif 000014
【図１３】
2005234097.tif 000015
【図１４】
2005234097.tif 000016
【図１５】
2005234097.tif 000017
【図１６】
2005234097.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月3日(2005.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源と、前記光源から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段と、を有し、
前記光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合が、変更可能に構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数の異なる色光と前記白色光との射出時間割合が、所定の割合に調節可能とされていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記白色光の射出時間割合が、当該装置に入力される映像信号に基づいて調節されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
周囲の明るさを検出する明るさ検出手段が備えられ、
前記白色光の射出時間割合が、前記明るさ検知手段の出力に基づいて調節されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項５】
前記白色光の射出時間割合を入力する入力部が備えられ、
前記白色光の射出時間割合が、入力部に入力された情報に基づいて調節されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項６】
前記光源が、前記複数の異なる色光をそれぞれに射出する発光部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光部が固体光源であることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記白色光の射出時間に、異なる色光を射出する発光部から異なる色光を同時に射出することにより、前記白色光を射出することを特徴とする請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記光源が、前記白色光を射出可能な白色光発光部を備え、
前記白色光の射出時間に、前記白色光発光部から白色光を射出することを特徴とする請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項１０】
画像を生成する１単位期間を時分割したサブ単位期間毎に前記異なる色光を順次射出するように構成された表示装置であって、
前記白色光が、前記サブ単位期間中の一部の期間に射出されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
画像を生成する１単位期間を時分割したサブ単位期間毎に前記異なる色光を順次射出するように構成された表示装置であって、
前記白色光を射出する時には、
前記１単位期間の中に、前記白色光が射出されるサブ単位期間が追加されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記１単位期間の長さが、前記白色光が射出されるサブ単位期間が追加されていない場合と同じ長さであることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
【請求項１３】
前記サブ単位期間の長さが、前記白色光が射出されるサブ単位期間の有無に係わらず同じ長さであることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
【請求項１４】
複数の異なる色光と白色光とを時間順次に射出可能な光源と、前記光源から射出された各光に対応して光を変調する光変調手段と、を有した表示装置の表示方法であって、
前記光源から射出される各光の射出時間の合計時間に対する白色光の射出時間の割合を、変更可能とすることを特徴とする表示方法。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれかに記載の表示装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。