(57)【要約】【課題】表示品位を改善することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】光源と、マトリクス状に配置されたサブエリアを有する調光エリアを備え、前記サブエリア毎に前記光源からの光の透過率を制御する調光パネルと、マトリクス状に配置された画素を有する表示エリアを備え、前記調光パネルを透過した透過光が入射して、画像が表示される表示パネルと、を備える、表示装置。【選択図】図１
2016071328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
マトリクス状に配置されたサブエリアを有する調光エリアを備え、前記サブエリア毎に前記光源からの光の透過率を制御する調光パネルと、
マトリクス状に配置された画素を有する表示エリアを備え、前記調光パネルを透過した透過光が入射して、画像が表示される表示パネルと、
を備える、表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルに表示される画像を拡大して投射する投射光学系を備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向したカラーフィルタ層を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記調光パネルと前記表示パネルとの間に配置され、前記光源からの光を第１波長帯、前記第１波長帯よりも短波長の第２波長帯、及び、前記第２波長帯よりも短波長の第３波長帯にそれぞれ分離する分離光学系を備え、
前記表示パネルは、前記第１波長帯の光が入射する第１液晶パネルと、前記第２波長帯の光が入射する第２液晶パネルと、前記第３波長帯の光が入射する第３液晶パネルと、を備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記調光パネルは、カラーフィルタレスの液晶パネルである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光源と前記調光パネルとの間に配置された第１偏光板と、
前記調光パネルと前記表示パネルとの間に配置された第２偏光板と、
前記表示パネルとスクリーンとの間に配置された第３偏光板と、
を備え、
前記第２偏光板は、前記調光パネルに対する検光子、及び、前記表示パネルに対する偏光子として機能する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
画像データの輝度分布に基づき前記調光パネルにおける前記サブエリアの各々を制御する第１制御信号、及び、前記画像データに基づき前記表示パネルにおける前記画素の各々を制御する第２制御信号を生成するコントローラを備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記サブエリアのサイズは、前記画素のサイズよりも大きい、請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記調光エリアにおいて、暗パターンと、前記暗パターンよりも高い透過率の明パターンとが表示され、
前記表示エリアにおいて、前記暗パターンと対応する暗部と、前記暗部よりも高い透過率を有し前記明パターンと対応する明部と、前記暗部と前記明部との間に位置し前記明パターンと対応する補完部とが表示される、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記補完部の透過率は、前記暗部の透過率よりも低い、請求項９に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、投射型の表示装置が広く実用化されている。このような表示装置において、スクリーンに表示される画像の輝度を向上した場合に、明画像のみならず暗画像も明るくなる傾向がある。
【０００３】
近年、光源とスクリーンとの間に、画像を表示する第１の液晶パネルと、画面全体の光量を一様に調整する第２の液晶パネルとを備えた液晶表示装置が提案されている。しかしながら、画面全体の光量を一様に調整する構成では、スクリーンに表示される画像（動画及び静止画）の中に、明部及び暗部が同時に存在する場合は、明部及び暗部のそれぞれの輝度に合わせて光量を調整することが困難である。
【０００４】
そこで、スクリーンに表示される画像の明部における輝度を向上するとともに暗部における輝度を低下させ、表示品位を改善することが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０９５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施形態の目的は、表示品位を改善することが可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態によれば、
光源と、前記光源のマトリクス状に配置されたサブエリアを有する調光エリアを備え、前記サブエリア毎に前記光源からの光の透過率を制御する調光パネルと、マトリクス状に配置された画素を有する表示エリアを備え、前記調光パネルを透過した透過光が入射して、画像が表示される表示パネルと、を備える、表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態の表示装置１の一構成例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した調光パネルＡＰの一構成例を概略的に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示した表示パネルＤＰの一構成例を概略的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１に示した表示パネルＤＰの一部の構成例を示す断面図である。
【図４】図４は、本実施形態の表示装置１におけるコントローラＣＮＴによる制御例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、本実施形態の表示装置１によって表示される表示画像の一例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【図７】図７は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【図９】図９は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
図１は、本実施形態の表示装置１の一構成例を概略的に示す斜視図である。なお、図中の第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交している。
【００１１】
ここに示した表示装置１は、単板方式の投射型表示装置である。この表示装置１は、光源１０、調光パネルＡＰ、表示パネルＤＰなどを備えている。光源１０は、例えば白色光を放射する白色光源であり、一例では高圧水銀ランプなどが適用可能である。調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰは、光源１０とスクリーンＳＣとの間に配置されている。光源１０からの光の進行方向が第３方向Ｚに平行である場合、調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰは、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。調光パネルＡＰは、例えばカラーフィルタレスの液晶パネルによって構成されている。表示パネルＤＰは、例えばカラーフィルタを備えた液晶パネルによって構成されている。これらの調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰは、第３方向Ｚに対して直交するＸ−Ｙ平面に対してほぼ平行に配置されている。
【００１２】
表示装置１は、さらに、入射側光学系２０、投射光学系３０、第１偏光板ＰＬ１、第２偏光板ＰＬ２、第３偏光板ＰＬ３などを備えている。入射側光学系２０は、光源１０と調光パネルＡＰとの間に配置されている。投射光学系３０は、表示パネルＤＰとスクリーンＳＣとの間に配置されている。第１偏光板ＰＬ１は、入射側光学系２０と調光パネルＡＰとの間に配置されている。第２偏光板ＰＬ２は、調光パネルＡＰと表示パネルＤＰとの間に配置されている。第３偏光板ＰＬ３は、表示パネルＤＰと投射光学系３０との間に配置されている。
【００１３】
なお、入射側光学系２０及び投射光学系３０は、いずれも複数のレンズを組み合わせて構成されているが、その詳細については図示を省略している。また、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２は、複数のレンズを組み合わせて構成される入射側光学系２０内の光路上に配置されてもよい。
【００１４】
このような表示装置１において、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２は、調光モジュールＡＭを構成する。また、第２偏光板ＰＬ２、表示パネルＤＰ、及び、第３偏光板ＰＬ３は、表示モジュールＤＭを構成する。つまり、第２偏光板ＰＬ２は、調光モジュールＡＭの検光子及び表示モジュールＤＭの偏光子としての機能を兼ね備えている。
【００１５】
入射側光学系２０では、光源１０からの光が適度に発散・集束され、発散・集束した光は調光モジュールＡＭに入射する。調光モジュールＡＭは、光源１０からの光の光量を第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに亘って２次元的に規制する。表示モジュールＤＭは、調光モジュールＡＭを介して光量が規制された光を選択的に透過して画像を表示する。投射光学系３０は、表示モジュールＤＭによって表示された画像を適度に拡大し、スクリーンＳＣに投射する。
【００１６】
図２は、図１に示した調光パネルＡＰの一構成例を概略的に示す図である。
【００１７】
ここでは、調光パネルＡＰの一例として、単純マトリクス駆動方式の透過型液晶パネルについて説明する。すなわち、調光パネルＡＰは、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向した第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された液晶層ＬＱ１と、を備えている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とは、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わせられている。調光パネルＡＰは、光が透過可能な調光エリアＡＡを備えている。調光エリアＡＡは、例えば四角形状であり、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに亘りマトリクス状に配置された複数のサブエリアＳＡを有している。
【００１８】
一例では、第１基板ＳＵＢ１は複数の第１電極Ｅ１を備え、第２基板ＳＵＢ２は複数の第２電極Ｅ２を備えている。これらの第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、例えばインジウム錫酸化物などの透明導電材料によって形成されている。第１電極Ｅ１の各々は、調光エリアＡＡにおいて第１方向Ｘに延出した短冊状に形成され、第１方向Ｘに交差する第２方向Ｙに略一定の間隔をおいて並んでいる。第２電極Ｅ２の各々は、調光エリアＡＡにおいて第２方向Ｙに延出した短冊状に形成され、第１方向Ｘに略一定の間隔をおいて並んでいる。サブエリアＳＡの各々は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２とが液晶層ＬＱ１を介して交差する領域に相当する。
【００１９】
第１電極Ｅ１の各々は、調光エリアＡＡの外側に引き出され、第１ドライバＤＲ１に電気的に接続されている。第２電極Ｅ２の各々は、調光エリアＡＡの外側に引き出され、第２ドライバＤＲ２に電気的に接続されている。これらの第１ドライバＤＲ１及び第２ドライバＤＲ２は、コントローラＣＮＴに接続されている。コントローラＣＮＴは、後述するように制御信号を生成して、第１ドライバＤＲ１及び第２ドライバＤＲ２を制御する。
【００２０】
図３Ａは、図１に示した表示パネルＤＰの一構成例を概略的に示す図である。
【００２１】
ここでは、表示パネルＤＰの一例として、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルについて説明する。すなわち、表示パネルＤＰは、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向した対向基板ＣＴと、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱ２と、を備えている。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、これらの間に所定のセルギャップを形成した状態で貼り合わせられている。表示パネルＤＰは、画像を表示する表示エリアＤＡを備えている。表示エリアＤＡは、例えば四角形状であり、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを有している。
【００２２】
表示エリアＤＡは、画素ＰＸとして、例えば赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢを有している。なお、表示エリアＤＡは、さらに、赤、緑、青とは異なる色の画素（例えば白色画素）を有していても良い。赤色画素ＰＸＲは、赤色カラーフィルタを備え、光源１０からの白色光のうち主として赤色光を透過可能に構成されている。緑色画素ＰＸＧは、緑色カラーフィルタを備え、光源１０からの白色光のうち主として緑色光を透過可能に構成されている。青色画素ＰＸＢは、青色カラーフィルタを備え、光源１０からの白色光のうち主として青色光を透過可能に構成されている。なお、詳述しないが、カラーフィルタは、アレイ基板ＡＲに形成されていても良いし、対向基板ＣＴに形成されていても良い。
【００２３】
アレイ基板ＡＲは、第１方向Ｘに沿って延出した複数のゲート配線Ｇ、及び、第２方向Ｙに沿って延出しゲート配線Ｇと交差する複数のソース配線Ｓを備えている。各ゲート配線Ｇは、表示エリアＤＡの外側に引き出され、ゲートドライバＧＤに接続されている。各ソース配線Ｓは、表示エリアＤＡの外側に引き出され、ソースドライバＳＤに接続されている。これらのゲートドライバＧＤ及びソースドライバＳＤは、コントローラＣＮＴに接続されている。コントローラＣＮＴは、後述するように制御信号を生成して、ゲートドライバＧＤ及びソースドライバＳＤを制御する。
【００２４】
各画素ＰＸは、スイッチング素子ＳＷ（例えば薄膜トランジスタ）、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥなどを備えている。スイッチング素子ＳＷは、ゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓに電気的に接続されている。画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続されている。共通電極ＣＥは、画素電極ＰＥの各々と対向する。なお、表示パネルＤＰの詳細な構成については説明を省略するが、表示パネルＤＰの法線方向に沿った縦電界を主に利用するモードでは、画素電極ＰＥがアレイ基板ＡＲに備えられる一方で、共通電極ＣＥが対向基板ＣＴに備えられる。また、表示パネルＤＰの面内に沿った横電界を主に利用するモードでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの双方がアレイ基板ＡＲに備えられる。
【００２５】
なお、上記縦電界を利用するモードとして、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、或いはＶＡ（Vertical Aligned）モードが挙げられる。また、上記横電界を利用するモードとして、例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードが挙げられる。
【００２６】
図３Ｂは、図１に示した表示パネルＤＰの一部の構成例を示す断面図である。なお、ここでは、ＦＦＳモードを適用した表示パネルＤＰの断面構造について簡単に説明する。
【００２７】
アレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０、第１絶縁膜１１、共通電極ＣＥ、第２絶縁膜１２、画素電極ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。共通電極ＣＥは、赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢに亘って延在している。赤色画素ＰＸＲの画素電極ＰＥ１、緑色画素ＰＸＧの画素電極ＰＥ２、青色画素ＰＸＢの画素電極ＰＥ３のそれぞれは、共通電極ＣＥと対向し、それぞれスリットＳＬＡを有している。  
対向基板ＣＴは、第２絶縁基板２０、遮光層ＢＭ、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢ、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。カラーフィルタＣＦＲ，ＣＦＧ、ＣＦＢは、それぞれ液晶層ＬＱ２を挟んで画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３と対向している。カラーフィルタＣＦＲは赤色のカラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＧは緑色のカラーフィルタであり、カラーフィルタＣＦＢは青色のカラーフィルタである。  
液晶層ＬＱ２は、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２との間に封入されている。  
なお、図示した例では、カラーフィルタＣＦＲ、ＣＦＧ、ＣＦＢは、対向基板ＣＴに形成されたが、アレイ基板ＡＲに形成されても良い。
【００２８】
図４は、本実施形態の表示装置１におけるコントローラＣＮＴによる制御例を概略的に示す図である。
【００２９】
コントローラＣＮＴは、表示装置１に接続された外部の電子機器から、表示エリアＤＡに表示するための１フレーム分の画像データを順次受信する。この画像データは、例えば、表示エリアＤＡの各画素ＰＸに表示させる色及び輝度などの情報を含む。コントローラＣＮＴは、受信した画像データを解析し、画像データの輝度分布を演算する（ＳＴ１）。そして、コントローラＣＮＴは、調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰをそれぞれ制御するための制御信号を生成する。
【００３０】
まず、調光パネルＡＰを制御するための第１制御信号を生成するプロセスについて説明する。すなわち、コントローラＣＮＴは、画像データの輝度分布に基づき、調光パネルＡＰの精細度に対応した輝度分布を演算する（ＳＴ２）。一例では、調光パネルＡＰの精細度は表示パネルＤＰの精細度よりも低く、各サブエリアＳＡのサイズが表示パネルＤＰの各画素ＰＸのサイズよりも大きい。つまり、１つのサブエリアＳＡに対して、複数の画素ＰＸが対向する。このため、１つのサブエリアＳＡの輝度は、対向する複数の画素ＰＸの輝度に基づいて演算される。
【００３１】
そして、コントローラＣＮＴは、調光パネルＡＰにおけるサブエリアＳＡの各々を制御する第１制御信号を生成する。すなわち、コントローラＣＮＴは、ステップＳＴ２において演算した輝度分布に基づき、各サブエリアＳＡの透過率を決定し、決定した透過率に対応する第１制御信号（調光パネル用データ）を生成する（ＳＴ３）。そして、コントローラＣＮＴは、生成した第１制御信号を第１ドライバＤＲ１及び第２ドライバＤＲ２に供給する。
【００３２】
調光パネルＡＰは、コントローラＣＮＴから供給された第１制御信号に基づいて駆動される（ＳＴ４）。すなわち、第１ドライバＤＲ１は、第１制御信号に基づいて第１電極Ｅ１の各々を順次選択する。また、第２ドライバＤＲ２は、第１制御信号に基づいて、各第１電極Ｅ１が選択された際に、各サブエリアＳＡに対応する第２電極Ｅ２に対して電圧を印加する。第２電極Ｅ２に印加される電圧は、サブエリアＳＡにおいて所望の透過率が得られるように選択される。これにより、各サブエリアＳＡの液晶層ＬＱ１には、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との電位差に応じた電圧が印加される。液晶層ＬＱ１は、印加される電圧に応じて変調される。このようにして、調光パネルＡＰにおいては、マトリクス状のサブエリアＳＡの透過率が各々制御される（ローカルディミング）。
【００３３】
なお、第２電極Ｅ２に印加される電圧としては、各サブエリアＳＡを透過状態（白表示状態）または非透過状態（黒表示状態）に設定する少なくとも２値が用意されていればよいが、中間調表示状態に設定可能な複数階調に対応する電圧値が用意されていても良い。
【００３４】
次に、表示パネルＤＰを制御するための第２制御信号を生成するプロセスについて説明する。すなわち、コントローラＣＮＴは、ステップＳＴ１において演算した画像データの輝度分布に基づき、表示パネルＤＰにおける画素ＰＸの各々を制御する第２制御信号を生成する。より具体的には、コントローラＣＮＴは、画像データの輝度分布に基づき、表示パネルＤＰにおける各画素ＰＸの透過率を決定し、決定した透過率に対応する第２制御信号（表示パネル用データ）を生成する（ＳＴ５）。なお、このとき、コントローラＣＮＴは、調光パネルＡＰと表示パネルＤＰとの精細度の差異を補完すべく、ステップＳＴ３において生成された調光パネル用の第１制御信号に基づいて、表示パネル用の第２制御信号を生成する。そして、コントローラＣＮＴは、生成した第２制御信号をゲートドライバＧＤ及びソースドライバＳＤに供給する。
【００３５】
表示パネルＤＰは、コントローラＣＮＴから供給された第２制御信号に基づいて駆動される（ＳＴ６）。すなわち、ゲートドライバＧＤは、コントローラＣＮＴから供給される第２制御信号に応じて各ゲート配線Ｇを順次選択する。ソースドライバＳＤは、コントローラＣＮＴから供給される第２制御信号に応じて各ソース配線Ｓに映像信号を供給する。各画素ＰＸにおいては、ソース配線Ｓに供給された映像信号は、各ゲート配線Ｇが選択されたのに基づいて導通状態に切り替えられたスイッチング素子ＳＷを介して画素電極ＰＥに書き込まれる。これにより、各画素ＰＸの液晶層ＬＱ２には、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの電位差に応じた電圧が印加される。液晶層ＬＱ２は、印加される電圧に応じて変調される。このようにして、表示パネルＤＰにおいては、マトリクス状の画素ＰＸの透過率が各々制御される（画像表示）。
【００３６】
図５は、本実施形態の表示装置１によって表示される表示画像の一例を模式的に示す図である。
【００３７】
図５（Ａ）に、外部から受信した画像データに基づいて表示すべき原画像Ｉ０を示す。この原画像Ｉ０は、比較的高輝度の明部ＩＬ０と、比較的低輝度の暗部ＩＤ０とを含んでいる。
【００３８】
図５（Ｂ）に、調光パネル用データに基づいて調光パネルＡＰの調光エリアＡＡに形成される調光パターンＰを示す。この調光パターンＰは、原画像Ｉ０の明部ＩＬ０を包含する領域に形成された明パターンＰＩと、原画像Ｉ０の暗部ＩＤ０に対応する領域に形成された暗パターンＰＤとを含んでいる。明パターンＰＩの透過率は、暗パターンＰＤの透過率よりも高い。ここに示した例では、調光パネルＡＰの精細度は表示パネルＤＰの精細度よりも低く、サブエリアＳＡのサイズが画素ＰＸのサイズよりも大きいため、明パターンＰＩは、明部ＩＬ０よりも一回り大きな領域に亘って形成されている。なお、調光パターンＰは、明パターンＰＩと暗パターンＰＤとの間に、段階的に透過率が異なる領域（グラデーションパターン）を含んでいても良い。
【００３９】
図５（Ｃ）に、表示パネル用データに基づいて表示パネルＤＰの表示エリアＤＡに表示される表示画像Ｉ１を示す。この表示画像Ｉ１は、原画像Ｉ０の明部ＩＬ０に対応する領域に表示された明部ＩＬ１と、原画像Ｉ０の暗部ＩＤ０に対応する領域に表示された暗部ＩＤ１とを含んでいる。明部ＩＬ１の透過率は、暗部ＩＤ１の透過率よりも高い。また、ここに示した例では、調光パターンＰの明パターンＰＩが原画像Ｉ０の明部ＩＬ０よりも大きな領域に亘って形成されているため、表示画像Ｉ１は、明部ＩＬ１と暗部ＩＤ１との間に補完部ＩＣＰを有している。補完部ＩＣＰ及び明部ＩＬ１は、明パターンＰＩと対応する位置に形成される。暗部ＩＤ１は、暗パターンＰＤと対応する位置に形成される。補完部ＩＣＰと暗部ＩＤ１との第１境界は、明パターンＰＩと暗パターンＰＤとの第２境界にほぼ一致する。調光パターンＰに対する表示画像Ｉ１の倍率が１倍ではない場合には、第１境界と第２境界とは一致しない場合もあるが、第１境界と第２境界とは相似形である。補完部ＩＣＰの透過率（あるいは輝度）は、明パターンＰＩを透過した光であっても原画像Ｉ０の暗部ＩＤ０と同等の輝度で表示されるように設定される。一例では、補完部ＩＣＰの透過率は、暗部ＩＤ１の透過率よりも低く設定される。
【００４０】
図５（Ｄ）に、調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰを介してスクリーンＳＣに表示される表示画像Ｉ２を示す。この表示画像Ｉ２は、原画像Ｉ０の明部ＩＬ０に対応する領域に表示された明部ＩＬ２と、原画像Ｉ０の暗部ＩＤ０に対応する領域に表示された暗部ＩＤ２とを含んでいる。明部ＩＬ２は、調光パネルＡＰの明パターンＰＩ及び表示パネルＤＰの明部ＩＬ１を経て表示される。このため、明部ＩＬ２は、比較的高輝度に表示される。一方、暗部ＩＤ２のほぼ全域は、調光パネルＡＰの暗パターンＰＤ及び表示パネルＤＰの暗部ＩＤ１を経て表示される。このとき、調光パネルＡＰの暗パターンＰＤは、光源１０からの光を適度に遮蔽するため、暗パターンＰＤを透過した光の光量が十分に低減される。このような暗パターンＰＤと重なる暗部ＩＤ１では、十分に低輝度で表示される。なお、調光パターンＰの明パターンＰＩと表示パネルＤＰの明部ＩＬ１との間は、補完部ＩＣＰによって補完され、原画像Ｉ０に対応した輝度で表示される。
【００４１】
上記の本実施形態によれば、マトリクス状に配置されたサブエリアＳＡ毎に光源１０からの光の透過率が制御される。このような透過率の制御は、原画像の輝度分布に合わせて光源１０からの光の光量を２次元的に規制するように構成された調光パネルＡＰによって実現可能である。このため、スクリーンＳＣに表示される画像の中に明部及び暗部が同時に存在する場合に、明部を高輝度で表示する一方で、暗部を十分に低輝度で表示することが可能となり、コントラスト比を向上することが可能となる。つまり、スクリーンＳＣに表示される画像において明暗が顕著となり、表示品位を改善することが可能となる。
【００４２】
また、調光パネルＡＰは、表示パネルＤＰほどの精細度が要求されず、カラーフィルタレスの安価な液晶パネルによって構成可能である。このため、表示装置のコストアップを抑制することが可能となる。  
また調光パネルＡＰとして、パッシブ型の液晶パネルに類似した構造を用いると、構造がシンプルであり、安価に製造することが可能である。当該パッシブ型液晶パネルとして、例えばＴＮモード、ＰＤＬＣモードの液晶パネルを用いることが可能である。
【００４３】
また、調光パネルＡＰ及び表示パネルＤＰの双方を液晶パネルによって構成した場合、調光パネルＡＰと表示パネルＤＰとの間に配置される偏光板は、調光モジュールを構成する偏光板と、表示モジュールを構成する偏光板との双方の機能を兼ね備える。このため、表示装置に必要な部品点数を削減することが可能となる。
【００４４】
また、調光パネルＡＰから表示パネルＤＰまでの光路長が比較的長い場合、調光パネルＡＰにおける調光パターンが明パターンと暗パターンとの間にグラデーションパターンを有するように透過率を制御することにより、調光パネルＡＰに対する表示パネルＤＰの位置合わせズレの影響を緩和することが可能となる。
【００４５】
なお、上記の実施形態において、調光パネルＡＰは、アクティブマトリクス駆動方式の液晶パネルによって構成しても良い。当該調光パネルＡＰとしては、例えばＦＦＳモード、ＩＰＳモード、ＴＮモード、ＰＤＬＣモード、ＯＣＢモード、ＥＣＢモード、或いはＶＡモードなど、種々のアクティブマトリクス型の液晶パネルを適用できる。また、調光パネルＡＰは、表示パネルＤＰと同等の精細度を有していても良い。また、調光パネルＡＰは、マイクロエレクトロメカニカルシステムを利用したパネルや、エレクトロクロミズムを利用したパネルなどによって構成されても良い。
【００４６】
また、表示パネルＤＰは、反射型液晶パネルによって構成しても良い。反射型液晶パネルは、配線やスイッチング素子の設置面積に関係なく表示に寄与する面積を確保できるため、透過型液晶表示パネルと比較して、一画素あたりの表示面積を拡大することが可能となる。
【００４７】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。以下に説明する表示装置１は、３板方式の投射型表示装置である。
【００４８】
図６は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【００４９】
表示装置１は、光源１０、投射光学系３０、分離光学系４０、合成光学系５０、調光パネルＡＰ、表示パネルＤＰ、第１乃至第５偏光板ＰＬ１〜ＰＬ５などを備えている。なお、ここには図示していないが、表示装置１は、光源１０と分離光学系４０との間に入射側光学系も備えている。光源１０、入射側光学系、投射光学系３０、及び、調光パネルＡＰについては、図１に示した構成例とほぼ同一構成のものがそれぞれ適用可能である。
【００５０】
分離光学系４０は、調光パネルＡＰと表示パネルＤＰとの間に配置されている。この分離光学系４０は、光源１０からの光を、第１波長帯（例えば赤色の波長帯）、第１波長帯よりも短波長の第２波長帯（例えば緑色の波長帯）、及び、第２波長帯よりも短波長の第３波長帯（例えば青色の波長帯）にそれぞれ分離する。一例では、分離光学系４０は、ダイクロイックミラー４１、ダイクロイックミラー４２、ミラー４３などを備えている。ダイクロイックミラー４１は、第１波長帯の光を反射し、第１波長帯よりも短波長の光を透過する。ダイクロイックミラー４２は、ダイクロイックミラー４１を透過した光のうち、第２波長帯の光を反射し、第２波長帯よりも短波長の光を透過する。
【００５１】
表示パネルＤＰは、第１液晶パネルＤＰ１、第２液晶パネルＤＰ２、及び、第３液晶パネルＤＰ３を備えている。これらの第１液晶パネルＤＰ１、第２液晶パネルＤＰ２、及び、第３液晶パネルＤＰ３は、いずれもカラーフィルタレスの透過型液晶パネルである。第１液晶パネルＤＰ１は、ダイクロイックミラー４１及びミラー４３によって反射された第１波長帯の光が入射する。第２液晶パネルＤＰ２は、ダイクロイックミラー４１を透過した後にダイクロイックミラー４２によって反射された第２波長帯の光が入射する。第３液晶パネルＤＰ３は、ダイクロイックミラー４１及びダイクロイックミラー４２を透過した第３波長帯の光が入射する。
【００５２】
なお、第１偏光板ＰＬ１は、光源１０と調光パネルＡＰとの間に配置されている。第２偏光板ＰＬ２は、調光パネルＡＰと分離光学系４０との間に配置されている。第３偏光板ＰＬ３は、第１液晶パネルＤＰ１と合成光学系５０との間に配置されている。第４偏光板ＰＬ４は、第２液晶パネルＤＰ２と合成光学系５０との間に配置されている。第５偏光板ＰＬ５は、第３液晶パネルＤＰ３と合成光学系５０との間に配置されている。
【００５３】
合成光学系５０は、表示パネルＤＰと投射光学系３０との間に配置されている。この合成光学系５０は、第１液晶パネルＤＰ１及び第３偏光板ＰＬ３によって表示された第１波長帯の第１画像、第２液晶パネルＤＰ２及び第４偏光板ＰＬ４によって表示された第２波長帯の第２画像、及び、第３液晶パネルＤＰ３及び第５偏光板ＰＬ５によって表示された第３波長帯の第３画像を合成する。一例では、合成光学系５０は、ダイクロイックプリズムによって構成されている。反射面５１は、第１波長帯の光を透過するとともに第２波長帯の光を反射し、第１画像及び第２画像を合成する。反射面５２は、第３波長帯の光を反射する。反射面５３は、第１波長帯及び第２波長帯の光を反射するとともに第３波長帯の光を透過し、第１画像、第２画像、及び、第３画像を合成する。
【００５４】
投射光学系３０は、合成光学系５０とスクリーンＳＣとの間に配置され、合成光学系５０によって合成された画像をスクリーンＳＣに投射する。
【００５５】
このような構成例においても、原画像の輝度分布に合わせて光源からの光の光量が調光パネルにおいて２次元的に規制される。このため、スクリーンに表示される画像のコントラスト比を向上することが可能となり、表示品位を改善することが可能となる。また、３板方式の投射型表示装置は、単板方式の投射型表示装置と比較して、表示パネルがカラーフィルタレスであるため、光源からの光の利用効率が高く、高輝度化が可能である。
【００５６】
図７は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【００５７】
図７に示した構成例は、図６に示した構成例と比較して、合成光学系５０がクロスダイクロイックプリズムによって構成された点で相違している。
【００５８】
すなわち、表示装置１は、光源１０、入射側光学系２０、投射光学系３０、分離光学系４０、合成光学系５０、調光パネルＡＰ、第１乃至第３液晶パネルＤＰ１〜ＤＰ３、第１乃至第５偏光板ＰＬ１〜ＰＬ５などを備えている。なお、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２は、図示した例のように入射側光学系２０の光路上に配置されても良いが、入射側光学系２０と分離光学系４０との間に配置されても良い。以下、主として、図６に示した構成例と相違する点について説明する。
【００５９】
分離光学系４０は、ダイクロイックミラー４１、ダイクロイックミラー４２、ミラー４３に加えて、さらに、ミラー４４及びミラー４５を備えている。ミラー４４及びミラー４５は、ダイクロイックミラー４１及びダイクロイックミラー４２を透過した第３波長帯の光を第３液晶パネルＤＰ３に向けて反射する。
【００６０】
合成光学系５０は、第１液晶パネルＤＰ１及び第３偏光板ＰＬ３によって表示された第１波長帯の第１画像、第２液晶パネルＤＰ２及び第４偏光板ＰＬ４によって表示された第２波長帯の第２画像、及び、第３液晶パネルＤＰ３及び第５偏光板ＰＬ５によって表示された第３波長帯の第３画像を合成する。
【００６１】
このような構成例においても、図６に示した構成例と同様の効果が得られる。
【００６２】
図８は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【００６３】
図８に示した構成例は、上記の各構成例と比較して、第１乃至第３液晶パネルＤＰ１〜ＤＰ３がいずれもカラーフィルタレスの反射型液晶パネルである点、及び、色分離合成光学系６０を適用した点で相違している。
【００６４】
すなわち、表示装置１は、光源１０、入射側光学系２０、投射光学系３０、色分離合成光学系６０、調光パネルＡＰ、第１乃至第３液晶パネルＤＰ１〜ＤＰ３、第１乃至第３偏光板ＰＬ１〜ＰＬ３などを備えている。なお、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２は、図示した例のように入射側光学系２０と色分離合成光学系６０との間に配置されても良いが、入射側光学系２０の光路上に配置されても良い。
【００６５】
色分離合成光学系６０は、第１光学系６１、第２光学系６２、第３光学系６３などを備えている。第１光学系６１は、例えば、偏光ビームスプリッタによって構成されている。この第１光学系６１は、光源１０から、入射側光学系２０、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２を介して透過した光を第２光学系６２及び第３光学系６３に向けて反射する一方で、第２光学系６２及び第３光学系６３を介して反射された光を投射光学系３０に向けて透過する。第２光学系６２は、第１光学系６１によって反射された光のうち、第１波長帯（例えば赤色の波長帯）及び第２波長帯（例えば緑色の波長帯）の光を透過する一方で、第３波長帯（例えば青色の波長帯）の光を第３液晶パネルＤＰ３に向けて反射する。第３光学系６３は、第２光学系６２を透過した光のうち、第１波長帯の光を分離して第１液晶パネルＤＰ１に向けて反射するとともに、第２波長帯の光を分離して第２液晶パネルＤＰ２に向けて反射する。なお、第２光学系６２及び第３光学系６３において、第１乃至第３液晶パネルＤＰ１〜ＤＰ３からのそれぞれの反射光は、第１乃至第３液晶パネルＤＰ１〜ＤＰ３へのそれぞれの入射光と同一の光路を辿って合成される。
【００６６】
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。
【００６７】
図９は、本実施形態の表示装置１の他の構成例を概略的に示す図である。
【００６８】
図９に示した構成例は、図８に示した構成例と比較して、クロスダイクロイックプリズムを備えた色分離合成光学系７０を適用した点で相違している。
【００６９】
すなわち、表示装置１は、光源１０、入射側光学系２０、投射光学系３０、色分離合成光学系７０、調光パネルＡＰ、第１乃至第３液晶パネルＤＰ１〜ＤＰ３、第１乃至第３偏光板ＰＬ１〜ＰＬ３などを備えている。なお、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２は、図示した例のように入射側光学系２０の光路上に配置されても良いが、入射側光学系２０と分離光学系４０との間に配置されても良い。
【００７０】
色分離合成光学系７０は、一例では、ビームスプリッタ７１、ミラー７２、ダイクロイックミラー７３、偏光ビームスプリッタ７４、偏光ビームスプリッタ７５、ミラー７６、ミラー７７、偏光ビームスプリッタ７８、クロスダイクロイックプリズム７９を備えている。
【００７１】
ビームスプリッタ７１は、光源１０から、入射側光学系２０、第１偏光板ＰＬ１、調光パネルＡＰ、及び、第２偏光板ＰＬ２を介して透過した光のうち、第１波長帯（例えば赤色の波長帯）及び第２波長帯（例えば緑色の波長帯）の光をミラー７２に向けて反射する一方で、第３波長帯（例えば青色の波長帯）の光をミラー７７に向けて反射する。
【００７２】
ダイクロイックミラー７３は、ミラー７２によって反射された光のうち、第１波長帯の光を透過する一方で、第２波長帯の光を反射する。
【００７３】
偏光ビームスプリッタ７４は、ダイクロイックミラー７３を透過した第１波長帯の光を第１液晶パネルＤＰ１に向けて反射する一方で、第１液晶パネルＤＰ１から反射された光を透過する。偏光ビームスプリッタ７５は、ダイクロイックミラー７３によって反射された第２波長帯の光を、ミラー７６を介して第２液晶パネルＤＰ２に向けて反射する一方で、第２液晶パネルＤＰ２から反射された光を透過する。偏光ビームスプリッタ７８は、ミラー７７によって反射された第３波長帯の光を第３液晶パネルＤＰ３に向けて反射する一方で、第３液晶パネルＤＰ３から反射された光を透過する。
【００７４】
クロスダイクロイックプリズム７９は、偏光ビームスプリッタ７４を透過した光、及び、偏光ビームスプリッタ７８を透過した光を、それぞれ第３偏光板ＰＬ３を介して投射光学系３０に向けて反射するとともに、偏光ビームスプリッタ７５を透過した光を、第３偏光板ＰＬ３を介して投射光学系３０に向けて透過する。
【００７５】
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、図８及び図９に示した表示装置１において、調光パネルＡＰは、表示パネルＤＰと投射光学系３０との間に配置されても良い。例えば、図１０に示した構成例は、図８に示した構成例と比較して、調光パネルＡＰ及び第２偏光板ＰＬ２が第１光学系６１と投射光学系３０との間に配置された点で相違している。なお、図示を省略するが、図９に示した構成例において、調光パネルＡＰ及び第２偏光板ＰＬ２は、クロスダイクロイックプリズム７９と投射光学系３０との間に配置されても良い。
【００７７】
このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位を改善することが可能な表示装置を提供することができる。
【００７９】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００８０】
本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を以下に付記する。  
（１）  光源と、マトリクス状に配置されたサブエリアを有する調光エリアを備え、前記サブエリア毎に前記光源からの光の透過率を制御する調光パネルと、マトリクス状に配置された画素を有する表示エリアを備え、前記調光パネルを透過した透過光が入射して、画像が表示される表示パネルと、を備える、表示装置である。  
（２）  前記表示パネルに表示される画像を拡大して投射する投射光学系を備える、（１）に記載の表示装置である。
（３）  前記表示パネルは、第１基板と、前記第１基板に対向したカラーフィルタ層を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備える、（１）又は（２）に記載の表示装置である。
（４）  前記調光パネルと前記表示パネルとの間に配置され、前記光源からの光を第１波長帯、前記第１波長帯よりも短波長の第２波長帯、及び、前記第２波長帯よりも短波長の第３波長帯にそれぞれ分離する分離光学系を備え、前記表示パネルは、前記第１波長帯の光が入射する第１液晶パネルと、前記第２波長帯の光が入射する第２液晶パネルと、前記第３波長帯の光が入射する第３液晶パネルと、を備える、（１）又は（２）に記載の表示装置である。
（５）  前記調光パネルは、カラーフィルタレスの液晶パネルである、（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の表示装置である。
（６）  前記光源と前記調光パネルとの間に配置された第１偏光板と、前記調光パネルと前記表示パネルとの間に配置された第２偏光板と、前記表示パネルとスクリーンとの間に配置された第３偏光板と、を備え、前記第２偏光板は、前記調光パネルに対する検光子、及び、前記表示パネルに対する偏光子として機能する、（１）乃至（５）のいずれか１つに記載の表示装置である。
（７）  画像データの輝度分布に基づき前記調光パネルにおける前記サブエリアの各々を制御する第１制御信号、及び、前記画像データに基づき前記表示パネルにおける前記画素の各々を制御する第２制御信号を生成するコントローラを備える、（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の表示装置である。
（８）  前記サブエリアのサイズは、前記画素のサイズよりも大きい、（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の表示装置である。
（９）
前記調光エリアにおいて、暗パターンと、前記暗パターンよりも高い透過率の明パターンとが表示され、
前記表示エリアにおいて、前記暗パターンと対応する暗部と、前記暗部よりも高い透過率を有し前記明パターンと対応する明部と、前記暗部と前記明部との間に位置し前記明パターンと対応する補完部とが表示される、（８）に記載の表示装置である。
（１０）
前記補完部の透過率は、前記暗部の透過率よりも低い、（９）に記載の表示装置である。
【符号の説明】
【００８１】
ＡＰ…調光パネル  ＡＡ…調光エリア  ＳＡ…サブエリア
ＤＰ…表示パネル  ＤＡ…表示エリア  ＰＸ…画素
ＣＮＴ…コントローラ
１０…光源  ２０…入射側光学系  ３０…投射光学系  ４０…分離光学系
５０…合成光学系  ６０…色分離合成光学系  ７０…色分離合成光学系
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
2016071328.tif 000008
【図６】
2016071328.tif 000009
【図７】
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【図８】
2016071328.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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