WO2016151975A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2016151975A1
WO2016151975A1 PCT/JP2016/000065 JP2016000065W WO2016151975A1 WO 2016151975 A1 WO2016151975 A1 WO 2016151975A1 JP 2016000065 W JP2016000065 W JP 2016000065W WO 2016151975 A1 WO2016151975 A1 WO 2016151975A1
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liquid crystal
crystal panel
light
unit
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PCT/JP2016/000065
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Inventor
亮佑 中越
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • Patent Document 1 discloses a video display device that displays a high-contrast video.
  • the video display device described in Patent Literature 1 includes an RGB projection display device that outputs light based on three primary color signals, and a Y projection display device that modulates light from an RGB projection display device based on a luminance signal. High contrast is realized using a display device.
  • the projection display device for Y modulates the luminance of light including RGB components. For this reason, in the projection display apparatus for RGB, since it is affected by the leakage light of the R modulation element, the G modulation element, or the B modulation element, the dynamic range is reduced.
  • the dynamic range is narrowed.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a display device capable of realizing display with a high dynamic range.
  • the display device emits light from the projection unit that emits light modulated according to the first video signal composed of the three primary color signals and the second video signal composed of the three primary color signals.
  • a transmissive liquid crystal panel that modulates the emitted light, a polarizing plate that emits light of a predetermined polarization direction among the light emitted from the transmissive liquid crystal panel, and a predetermined distance from the emitting side of the polarizing plate
  • the first video signal for driving the projection unit and the second video signal for driving the transmissive liquid crystal panel are generated from an input video signal composed of three primary color signals.
  • a display control unit that generates a synchronization signal for synchronizing the first video signal and the second video signal, and the screen is a position where the light emitted from the projection unit is focused. Placed in .
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an appearance of a display device according to a first embodiment.
  • 1 is a configuration diagram illustrating an example of an internal configuration of a display device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining display by the display device according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a polarization state in the display device according to the first exemplary embodiment, and illustrates a polarization state of light incident on the phase difference plate.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a polarization state in the display device according to the first exemplary embodiment, and illustrates a polarization state of light emitted from the phase difference plate.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a display device according to a first exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a signal processing unit according to the first exemplary embodiment;
  • FIG. 6 is an MTF diagram showing an example of the MTF characteristic of the projection unit according to the first embodiment. It is a figure which shows the pixel image of the projection light by the projection part concerning Embodiment 1, and shows the pixel image in a focus position. It is a figure which shows the pixel image of the projection light by the projection part concerning Embodiment 1, and shows the pixel image in the position of a panel part.
  • 4 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of an input video signal.
  • 4 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of a transmissive liquid crystal panel.
  • 6 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of a projection unit.
  • 4 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of an input video signal.
  • 4 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of a transmissive liquid crystal panel.
  • 6 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of a projection unit.
  • 4 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of an input video signal.
  • 4 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of a transmissive liquid crystal panel.
  • 6 is a graph showing an example of gamma characteristics in the display device according to the first exemplary embodiment, and shows gamma characteristics of a projection unit. It is the table
  • Embodiment 1 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of the display device 1.
  • the display device 1 is a rear projection type projector (rear projector), and a screen 31 is provided on the front surface of the housing 10. More specifically, the display device 1 is a rear projector configured using LCOS (Liquid Crystal Crystal on Silicon) which is a reflective liquid crystal display element.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of the internal configuration of the housing 10 of the display device 1.
  • the display device 1 includes a projection unit 20, a panel unit 30, a screen 31, a mirror 40, and a display control unit 50.
  • the screen 31 is provided away from the panel unit 30 by a predetermined distance L on the viewpoint side of the user.
  • the mirror 40 reflects the light emitted from the projection unit 20 toward the panel unit 30.
  • the projection unit 20 generates projection light based on the video signal in order to project an image on the screen 31 via the panel unit 30. More specifically, the projection unit 20 emits linearly polarized light corresponding to a first video signal, which will be described later, composed of three primary color signals. Here, the projection unit 20 emits light that is focused at the position of the screen 31.
  • the configuration of the projection unit 20 will be described.
  • the projection unit 20 has a light source 201.
  • the light source 201 is, for example, a lamp.
  • the light emitted from the light source 201 is incident on the dichroic mirror 203 via an integrator 202 that emits the light emitted from the light source 201 with a uniform illuminance distribution in a plane perpendicular to the optical axis.
  • the dichroic mirror 203 separates the incident light into R light having a red band component, G light having a green band component, and B light having a blue band component.
  • the R light and G light separated by the dichroic mirror 203 enter the mirror 204. Further, the B light separated by the dichroic mirror 203 is incident on the mirror 205.
  • the R light and G light separated by the dichroic mirror 203 are reflected by the mirror 204 and enter the dichroic mirror 206.
  • the dichroic mirror 206 separates the incident R light and G light.
  • the R light separated by the dichroic mirror 206 passes through the R field lens 207R and enters the R polarization control element 208R inclined at 45 °.
  • the R polarization control element 208R is, for example, a wire grid type polarization beam splitter, and transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
  • the P-polarized R light transmitted through the R polarization control element 208R is incident on the R display element 209R.
  • the R display element 209 ⁇ / b> R is configured by LCOS, and modulates R light based on a video signal output from the display control unit 50 described later.
  • the R light incident on the R display element 209R is reflected by the R display element 209R and returns to the R polarization control element 208R.
  • the component modulated into S-polarized light by the R display element 209R is reflected toward the dichroic prism 210 by the R polarization control element 208R.
  • the R light reflected in the direction of the dichroic prism 210 is incident on the first surface of the dichroic prism 210.
  • the component not modulated by the R display element 209R is transmitted through the R polarization control element 208R and returns to the R field lens 207R.
  • the G light separated by the dichroic mirror 206 passes through the G field lens 207G and enters the G polarization control element 208G inclined by 45 °.
  • the G polarization control element 208G is, for example, a wire grid type polarization beam splitter, and transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
  • the P-polarized G light transmitted through the G polarization control element 208G enters the G display element 209G.
  • the G display element 209 ⁇ / b> G is configured by LCOS, and modulates the G light based on the video signal output from the display control unit 50.
  • the G light incident on the G display element 209G is reflected by the G display element 209G and returns to the G polarization control element 208G.
  • the component modulated into S-polarized light by the G display element 209G is reflected in the direction of the dichroic prism 210 by the G polarization control element 208G.
  • the G light reflected in the direction of the dichroic prism 210 is incident on the second surface of the dichroic prism 210.
  • the component not modulated by the G display element 209G is transmitted through the G polarization control element 208G and returns to the direction of the G field lens 207G.
  • the B light separated by the dichroic mirror 203 is reflected by the mirror 205, passes through the B field lens 207B, and enters the B polarization control element 208B inclined at 45 °.
  • the B polarization control element 208B is, for example, a wire grid type polarization beam splitter, and transmits P-polarized light and reflects S-polarized light.
  • the P-polarized B light transmitted through the B polarization control element 208B is incident on the B display element 209B.
  • the B display element 209 ⁇ / b> B is configured by LCOS, and modulates the B light based on the video signal output from the display control unit 50.
  • the B light incident on the B display element 209B is reflected by the B display element 209B and returns to the B polarization control element 208B.
  • the component modulated to S-polarized light by the B display element 209B is reflected by the B polarization control element 208B in the direction of the dichroic prism 210.
  • the B light reflected toward the dichroic prism 210 is incident on the third surface of the dichroic prism 210.
  • the component not modulated by the B display element 209B is transmitted through the B polarization control element 208B and returns to the B field lens 207B.
  • the R display element 209R, the G display element 209G, and the B display element 209B may be collectively referred to as a display element 209.
  • the dichroic prism 210 emits S-polarized components of R light, G light, and B light incident from three directions toward the projection lens 212. Therefore, linearly polarized light is emitted to the projection lens 212.
  • the light emitted from the dichroic prism 210 enters the projection lens 212 via the phase difference plate 211.
  • the phase difference plate 211 matches the polarization direction of the light emitted from the projection unit 20 with the polarization direction required as the incident light of the panel unit 30.
  • required as incident light of the panel part 30 is the direction which rotated the polarization direction which permeate
  • the projection lens 212 projects the incident light onto the panel unit 30 via the mirror 40.
  • the light emitted from the projection unit 20 is linearly polarized light.
  • the linearly polarized light emitted from the projection unit 20 enters the transmissive liquid crystal panel 301 via the phase difference plate 211.
  • the retardation plate 211 is provided when the polarization direction of the light emitted from the projection unit 20 is already the polarization direction required as the incident light of the panel unit 30. It does not have to be.
  • the phase difference plate 211 is omitted, and the light emitted from the projection unit 20 is arbitrarily adjusted by rotating the projection unit 20 around the traveling direction of the light emitted from the projection unit 20 as an axis.
  • the polarization direction may be the polarization direction required as the incident light of the panel unit 30.
  • the panel unit 30 includes a transmissive liquid crystal panel 301 having a predetermined resolution and a polarizing plate 302 having a size corresponding to the size of the display surface of the transmissive liquid crystal panel 301.
  • the transmissive liquid crystal panel 301 and the polarizing plate 302 are integrally arranged side by side in the order of the traveling direction of the light emitted from the projection unit 20 in the order of the transmissive liquid crystal panel 301 and the polarizing plate 302.
  • the polarizing plate is not necessarily provided on the light incident side from the projection unit 20 in the transmissive liquid crystal panel 301. This is because, as described above, since the light emitted from the projection unit 20 is linearly polarized light, it is not necessary to align the plane of polarization on one plane before the light enters the transmissive liquid crystal panel 301. .
  • the transmissive liquid crystal panel 301 has a liquid crystal layer and a glass substrate (not shown), and modulates each primary color light from the projection unit 20 and changes the polarization direction in accordance with a later-described second video signal including the three primary color signals.
  • Light that has passed through the transmissive liquid crystal panel 301 enters the polarizing plate 302.
  • the polarizing plate 302 transmits light polarized in a predetermined direction.
  • the panel unit 30 controls the transmission amount of each of the R light, G light, and B light incident from the projection unit 20 for each pixel based on the second video signal, thereby performing display. Do.
  • the resolution of the panel unit 30 is determined according to the resolution of the projection unit 20.
  • the size and the number of pixels of the transmissive liquid crystal panel 301 are as follows.
  • the MTF value described later at the position of the transmissive liquid crystal panel 301 is 0.3.
  • the distance from the projection unit 20 to the transmissive liquid crystal panel 301 is 779 mm
  • the distance from the projection unit 20 to the screen 31 is 869 mm.
  • the transmissive liquid crystal panel 301 is 27 inches. Is sufficient. Further, assuming that the pixel size of the light emitted from the projection unit 20 is doubled in the transmissive liquid crystal panel 301, the number of pixels of the transmissive liquid crystal panel 301 is equal to the number of pixels output by the projection unit 20. One half or more is sufficient. Note that the resolution of the transmissive liquid crystal panel 301 may be the same as the resolution of the projection unit 20 or may be higher than the resolution of the projection unit 20.
  • each of the R light modulated by the R display element 209R, the G light modulated by the G display element 209G, and the B light modulated by the B display element 209B is displayed in the second image.
  • Each is modulated in the panel unit 30 in accordance with the signal.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the display by the display device 1.
  • the reflection of the projection light by the mirror 40 is not shown for easy understanding.
  • the projection unit 20 emits projection light that expands as it moves away from the projection unit 20 and forms an image on the screen 31.
  • the light emitted from the projection unit 20 is modulated by the panel unit 30 provided between the projection unit 20 and the screen 31. In this way, the user can see the video by the light that reaches the screen 31 and is diffused on the screen 31.
  • the panel portion 30 is provided apart from the screen 31.
  • the size of the panel unit 30 is smaller than the size of the display area on the screen 31 (see FIG. 3).
  • FIG. 4A to 4C are diagrams schematically showing a polarization state in the display device 1.
  • FIG. 5A to 5C are diagrams schematically showing the polarization state in the configuration of the comparative example.
  • a configuration in which the configuration of the projection unit 20 is replaced with DLP is assumed. That is, in the configuration according to the comparative example, it is assumed that the configuration upstream of the phase difference plate 211 in the projection unit 20 is realized by DLP.
  • 4A and 5A show the polarization state of light incident on the phase difference plate 211
  • FIGS. 4B and 5B show the polarization state of light emitted from the phase difference plate 211
  • FIGS. 4C and 5C show screens.
  • the polarization state of the light emitted from 31 is shown.
  • FIG. 5B shows a polarization state after the light emitted from the phase difference plate 211 is transmitted through the added polarizing plate.
  • the light incident on the phase difference plate 211 is linearly polarized light (see FIG. 4A).
  • the polarization direction is adjusted by the phase difference plate 211 (see FIG. 4B).
  • the light incident on the phase difference plate 211 is in a non-polarized state (see FIG. 5A).
  • the polarizing plate is provided in the front stage of the transmissive liquid crystal panel 301 in this way, the light amount is lost due to the polarizing plate.
  • an increase in cost is caused by providing a polarizing plate corresponding to the size of the transmissive liquid crystal panel 301.
  • the polarization state of the light emitted from the screen 31 varies depending on the characteristics of the screen 31. That is, when the screen 31 has the characteristic of maintaining the polarization of the incident light, the polarization of the light incident on the screen 31 is maintained, but when the screen 31 does not have the characteristic of maintaining the polarization, the screen 31 is polarized. Will disappear.
  • the phase difference plate 211 may be omitted.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the display device 1.
  • the display control unit 50 includes a signal processing unit 500, a first synchronization unit 511, and a second synchronization unit 512.
  • Each configuration of the display control unit 50 may be realized by software based on a program, or may be realized by any combination of hardware, firmware, and software.
  • a program for example, it is realized by executing a program stored in a memory (not shown) of the display control unit 50 by a CPU (Central Processing Unit) (not shown) of the display control unit 50.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the input video signal and the synchronization signal are input to the signal processing unit 500.
  • the input video signal input to the signal processing unit 500 may be transmitted to the display device 1 from another device, for example, or may be stored in a storage device (not shown) of the display device 1. Good.
  • a synchronization signal for example, a synchronization signal generated by a synchronization signal generation circuit (not shown) is input to the signal processing unit 500.
  • the input video signal is a video signal composed of RGB three primary color signals.
  • the input video signal is, for example, a video signal having a higher bit than an 8-bit video signal that is generally used as a video signal. That is, for example, the input video signal is composed of an R-color 16-bit input video signal, a G-color 16-bit input video signal, and a B-color 16-bit input video signal.
  • the input video signal is a video signal that has been subjected to gamma correction of a predetermined gamma value. As an example, the gamma value of the gamma characteristic of the input video signal is 2.2.
  • the signal processing unit 500 generates a first video signal for performing display control by the projection unit 20 and a second video signal for performing display control by the panel unit 30 from the input video signal. That is, the signal processing unit 500 generates a first video signal and a second video signal from the input video signal, controls the projection unit 20 based on the first video signal, and based on the second video signal. Thus, the transmissive liquid crystal panel 301 is controlled. The generation of the first video signal and the second video signal by the signal processing unit 500 will be described later.
  • the signal processing unit 500 performs processing in synchronization with the input synchronization signal.
  • the signal processing unit 500 outputs the generated first video signal to the first synchronization unit 511. Further, the signal processing unit 500 outputs the generated second video signal to the second synchronization unit 512. A synchronization signal is also output to the first synchronization unit 511 and the second synchronization unit 512.
  • the first video signal is supplied to the device driving unit 250 of the projection unit 20 via the first synchronization unit 511. Further, the second video signal is supplied to the panel drive unit 350 of the panel unit 30 via the second synchronization unit 512.
  • the first synchronization unit 511 and the second synchronization unit 512 perform delay processing for adding optimal delays to the first video signal and the second video signal, respectively. Note that delay processing may be performed in either the first synchronization unit 511 or the second synchronization unit 512.
  • the first synchronization unit 511 and the second synchronization unit 512 perform delay processing based on the synchronization signal. Then, the first synchronization unit 511 outputs the first video signal to the device driving unit 250 of the projection unit 20. Further, the second synchronization unit 512 outputs the second video signal to the panel drive unit 350 of the panel unit 30.
  • the device driving unit 250 generates a driving signal for driving the display element 209 according to the first video signal, and drives the display element 209 by the driving signal.
  • the panel driving unit 350 generates a drive signal for driving the transmissive liquid crystal panel 301 according to the second video signal, and drives the transmissive liquid crystal panel 301 by the drive signal.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the signal processing unit 500.
  • the signal processing unit 500 includes a first LUT (Lookup table) unit 501, a second LUT unit 502, a filter processing unit 503, and a filter coefficient calculation unit 504. is doing.
  • the first LUT unit 501 and the second LUT unit 502 are realized by a storage device such as a memory (not shown) of the display control unit 50, for example.
  • the first LUT unit 501 is a lookup table that adjusts the projection unit 20 to the first output characteristic.
  • the second LUT unit 502 is a lookup table that adjusts the transmissive liquid crystal panel 301 to the second output characteristic.
  • the sum of the gamma value in the first output characteristic and the gamma value in the second output characteristic is equal to the gamma value of the input video signal.
  • a description will be given assuming that the gamma value of the input video signal is 2.2. In this case, the input video signal is correctly displayed when the gamma value of the output characteristic is 2.2.
  • the first LUT unit 501 is configured as a table adjusted so that the output characteristic of the projection unit 20 is gamma 1.1.
  • the second LUT unit 502 is configured as a table adjusted so that the output characteristic of the panel unit 30 is gamma 1.1.
  • Such a table can be created, for example, by actually outputting in the projection unit 20 or the panel unit 30 and measuring the illuminance at that time with an illuminometer.
  • the filter processing unit 503 performs filter processing using a two-dimensional FIR (Finite Impulse Response) filter on the input video signal.
  • the two-dimensional FIR filter is a filter defined by a filter coefficient determined from the MTF (Modulation Transfer Function) characteristic of the projection unit 20 and the distance between the screen 31 and the panel unit 30 (that is, the above-described distance L).
  • the two-dimensional FIR filter used by the filter processing unit 503 is a low-pass filter.
  • the MTF characteristic for the projection unit 20 is more specifically the MTF characteristic determined by the lens configuration of the projection unit 20 and the like. As described above, the projection unit 20 emits light to be focused at the position of the screen 31.
  • the transmissive liquid crystal panel 301 of the panel unit 30 if a clear image is displayed on the transmissive liquid crystal panel 301 of the panel unit 30, an image that should originally be focused at the position of the screen 31 may not be displayed correctly on the screen 31. Accordingly, the blurred image is displayed on the transmissive liquid crystal panel 301 by the filter processing by the filter processing unit 503.
  • FIG. 8 is an MTF diagram showing an example of the MTF characteristic of the projection unit 20.
  • the horizontal axis indicates the defocus amount from the focus position of the projection unit 20, that is, the defocus amount from the position of the screen 31.
  • 0 indicates the MTF value at the focus position.
  • the minus direction on the horizontal axis corresponds to the direction approaching the projection unit 20 side on the optical axis.
  • FIG. 9A and 9B are diagrams illustrating pixel images of light projected by the projection unit 20.
  • FIG. 9A shows a pixel image at the focus position, that is, the position of the screen 31, and
  • FIG. 9B shows a pixel image at the position of the panel unit 30.
  • the image displayed by the projection unit 20 is blurred at the position of the panel unit 30.
  • the degree of blur at that time is the degree of blur shown in the MTF characteristics shown in FIG.
  • the degree of blur determined by the MTF characteristics and the position of the panel unit 30 is displayed on the transmissive liquid crystal panel 301 by the filter processing by the filter processing unit 503.
  • the blurred image is displayed on the transmissive liquid crystal panel 301 by multiplying the image signal by the two-dimensional FIR filter. By doing so, the image is correctly displayed on the screen 31.
  • the filter coefficient calculation unit 504 calculates a filter coefficient that defines a filter used in the filter processing in the filter processing unit 503. Specifically, the filter coefficient calculation unit 504 calculates the filter coefficient as follows. First, MFT values corresponding to the distance from the focus position of the projection unit 20 are stored in advance in a memory or the like as a table. The filter coefficient calculation unit 504 acquires the distance between the panel unit 30 and the screen 31, that is, the above-described distance L, and acquires the MTF value corresponding to the distance with reference to the table. The filter coefficient calculation unit 504 calculates a filter coefficient that realizes a degree of blur according to the acquired MTF value. The acquisition of the distance between the panel unit 30 and the screen 31 may be realized by being given to the filter coefficient calculation unit 504 from the outside, or may be realized by reading a distance stored in advance in a memory or the like. Good.
  • the filter coefficient calculation unit 504 outputs the calculated coefficient to the filter processing unit 503.
  • the filter processing unit 503 performs filter processing on the video signal input using the two-dimensional FIR filter defined by the filter coefficient output from the filter coefficient calculation unit 504.
  • the filter processing unit 503 uses the coefficient output from the filter coefficient calculation unit 504.
  • the filter coefficient calculation unit 504 may be omitted.
  • the signal processing unit 500 generates the following first video signal and second video signal from the input video signal with the above configuration. That is, the first video signal is an output signal of the first LUT unit 501 for the input video signal.
  • the second video signal is an output signal of the second LUT unit 502 for the input video signal, and is a video signal that has been subjected to two-dimensional filter processing by the filter processing unit 503. More specifically, as illustrated in FIG. 7, the signal processing unit 500 provides an input video signal as an input to the first LUT unit 501 and the filter processing unit 503.
  • the signal processing unit 500 sets the output of the first LUT unit 501 for the input video signal as the first video signal.
  • a signal obtained by filtering the input video signal by the filter processing unit 503 is used as an input to the second LUT unit 502, and an output from the second LUT unit 502 is used as a second video signal.
  • a first video signal or a second video signal is generated for each RGB signal in the input video signal. That is, an R first video signal and an R second video signal are generated from the R input video signal.
  • a G first video signal and a G second video signal are generated from the G input video signal.
  • a B first video signal and a B second video signal are generated from the B input video signal.
  • RGB may be processed independently by the LUT, and the bits of the first video signal and the second video signal may be processed.
  • the number can be any number of bits.
  • the first video signal and the second video signal may be 16-bit video signals, or the upper 8-bit signal on the MSB (most significant bit) side is used. It may be supplied as a first video signal, and a lower 8-bit signal on the LSB (least significant bit) side may be supplied as a second video signal.
  • the gamma value realized by the LUT will be further described.
  • the first output characteristic and the second output characteristic are close to linear. For this reason, the reproducibility of dark part gradation is improved.
  • the first output characteristic and the second output characteristic are 1.1 when simply divided as described above.
  • the value of 1 in 8-bit input is about 0.000005 for white (value of 255 in 8-bit input) in terms of brightness.
  • the contrast on the display surface can be displayed at 2,000,000: 1, the brightness indicated by the value of 1 (8 bits) in the theoretical gamma curve cannot be reproduced.
  • the gamma value is 1.1
  • the value of 1 in 8-bit input is about 0.0023 with respect to white (255 value in 8-bit input)
  • the contrast on the display surface is 440. : 1
  • the contrast performance required for the transmissive liquid crystal panel 301 can be suppressed. That is, an ideal gamma characteristic can be obtained by combining the transmissive liquid crystal panel 301 and the projection unit 20 that are relatively easily available.
  • RGB luminance
  • RGB luminance
  • the RGB signal of the input video signal is divided into the RGB signal of the first video signal and the RGB signal of the second video signal, so that each color is processed independently. It is easy to maintain gradation. Further, since the conversion is from RGB three-dimensional to RGB three-dimensional, the generation of the first video signal and the second video signal can be realized relatively easily.
  • the display device 1 it is possible to display an input video signal having a large gamma value of 2.2 or more as the gamma characteristic.
  • the gamma characteristic is 2.2
  • a value obtained by raising the input video signal to the power of 2.2 has a specified luminance (brightness).
  • the display device 1 since the multiplication of the output values of the projection unit 20 and the transmissive liquid crystal panel 301 is the final output value, it can be realized relatively easily.
  • the display device 1 it is possible to display an input video signal having a large gamma value of 2.2 or more as the gamma characteristic.
  • the gamma value of the gamma characteristic of the input video signal is larger, the dark portion gradation is maintained, so according to the display device 1 according to the present embodiment, the error when quantizing the image data is expressed in the floating-point format. By making it image data, it also contributes to reducing the quantization error of dark part gradation.
  • the gamma value of the first output characteristic (that is, the gamma value of the output characteristic of the projection unit 20) is 1.1
  • the gamma value of the second output characteristic (that is, the output of the panel unit 30).
  • the characteristic gamma value) is 1.1, but is not limited thereto. That is, the sum of the gamma value in the first output characteristic and the gamma value in the second output characteristic may be equal to the gamma value of the input video signal.
  • FIG. 12C show the relationship (gamma characteristic) between the input value that is the input video signal or video signal and the light output in the display device 1 of this embodiment. It is a graph which shows an example. 10A, 11A, and 12A show the gamma characteristics of the input video signal, FIGS. 10B, 11B, and 12B show the gamma characteristics of the transmissive liquid crystal panel 301, and FIGS. 10C, 11C, and 12C show the projections. The gamma characteristic of the part 20 is shown. 10A to 10C, 11A to 11C, and 12A to 12C, the horizontal axis represents an input video signal or an input value that is a video signal, and the vertical axis represents an optical output value. That is, in FIG.
  • the horizontal axis indicates the input value that is the second video signal output from the second LUT unit 502
  • the vertical axis indicates the light output value of the transmissive liquid crystal panel 301.
  • the horizontal axis indicates the input value that is the first video signal output from the first LUT unit 501
  • the vertical axis indicates the light output value of the projection unit 20.
  • FIGS. 10A to 10C show the first output characteristic (output characteristic of the projection unit 20) and the second when the gamma value of the gamma characteristic of the input video signal specified in the above description is 2.2.
  • 11A to 11C show that the gamma value of the first output characteristic (output characteristic of the projection unit 20) is 2.2 when the gamma value of the gamma characteristic of the input video signal is defined by 3.2.
  • the gamma value of the second output characteristic (output characteristic of the transmissive liquid crystal panel 301) is 1.
  • the projection unit 20 has a higher contrast than the transmissive liquid crystal panel 301.
  • the gamma value in the higher contrast output characteristics of the projection unit 20 and the transmissive liquid crystal panel 301 is the gamma value in the lower contrast output characteristics of the projection unit 20 and the transmissive liquid crystal panel 301. Larger adjustments may be made. Thereby, the contrast of the entire display device 1 can be improved.
  • FIGS. 12A to 12C show an example in which the modulation of the transmissive liquid crystal panel 301 is limited to a predetermined range on the dark side.
  • the gamma value of the gamma characteristic of the input video signal is defined by 2.2
  • the gamma value of the first output characteristic is 2 .2 (where the gamma value is 1.2 when the input is 0.25 or less)
  • the gamma value of the second output characteristic the output characteristic of the transmissive liquid crystal panel 301) is 1.
  • the second output characteristic when the input value is 0.25 or more, the light output amount is uniformly maximized.
  • the output characteristics of the transmissive liquid crystal panel 301 may be fixed to the maximum value when the input value is equal to or greater than a predetermined value. As a result, all the gradations of the transmissive liquid crystal panel 301 can be assigned to a gamma region having an input value of 0.25 or less, and there is an advantage that gradations on the dark side can be expressed with finer gradations. .
  • the display device 1 has been described above.
  • light that is modulated for each of RGB by the projection unit 20 is output, and each of the RGB light that is emitted from the projection unit 20 is further modulated by the transmissive liquid crystal panel 301.
  • the influence of leaking light can be suppressed and the contrast can be improved.
  • a case where only the R color is displayed will be described as an example with a comparative example.
  • G in the second modulation device is assumed. The leakage of light and B light causes a decrease in contrast.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the input video signal, the first video signal, and the second video signal have been described as RGB signals, but may be signals expressed in other color spaces.
  • a signal represented by a luminance signal and two color difference signals such as a YPbPr signal may be used.
  • the projection unit 20 emits linearly polarized light.
  • the projection unit 20 emits light other than the linearly polarized light that is modulated according to the first video signal. It may be replaced with a part. That is, for example, a projection unit that emits circularly polarized light modulated according to the first video signal described above, or a projection unit that emits non-polarized light modulated according to the first video signal described above is used. May be.
  • the driving method of the transmissive liquid crystal panel 301 can be any method.
  • the transmissive liquid crystal panel 301 may be a TN (Twisted Nematic) liquid crystal panel, a VA (Virtical Alignment) liquid crystal panel, or an IPS (In-Place-Switching) method. It may be a liquid crystal panel.
  • TN Transmission Nematic
  • VA Virtual Alignment
  • IPS In-Place-Switching
  • FIG. 13 is a table summarizing the characteristics of the TN, VA, and IPS liquid crystal panels.
  • the TN method when the voltage applied to the liquid crystal panel is maximum, the light is blocked and the screen is displayed in black, and when the voltage is not applied to the liquid crystal panel, the screen is displayed in white. Show.
  • the VA method and the IPS method when no voltage is applied to the liquid crystal panel, the light is blocked and the screen is displayed in black, and when the voltage applied to the liquid crystal panel is maximum, the screen is displayed in white.
  • the type is shown as an example.
  • the VA method has the largest contrast
  • the TN method has the next highest contrast.
  • the IPS system is the most inferior in contrast performance among these three systems.
  • the IPS method has the largest viewing angle
  • the VA method has the next largest viewing angle.
  • the TN system is the most inferior in viewing angle performance among these three systems.
  • the numbers in the columns for contrast and viewing angle indicate that the smaller the value, the better.
  • the polarization direction of the polarizing plate 302 on the light emission side of the liquid crystal panel that is, the transmission axis of the polarizing plate 302 is used as a reference.
  • the polarization direction of light transmitted through the liquid crystal panel is incident on the liquid crystal panel. It is orthogonal to the polarization direction of the light. Therefore, when this type of TN liquid crystal panel is used, the polarization direction of light incident on the liquid crystal panel is required to be rotated by 90 ° with respect to the reference.
  • the polarization direction of the light incident on the liquid crystal panel is rotated by 90 ° with respect to the reference. It is required to do. On the other hand, there is no change in the polarization state when no voltage is applied to the liquid crystal panel.
  • the polarization direction of the light emitted from the projection unit 20 may be a direction orthogonal to the reference.
  • FIG. 14 is a table summarizing a configuration example when the display device is configured by the projection unit 20 that emits linearly polarized light as shown in the above embodiment.
  • the polarization direction of light incident on the liquid crystal panel is required to be rotated by 90 ° with respect to the reference. For this reason, as shown in the configuration examples 1 and 4 in FIG. 14, when the polarization direction of the light emitted from the projection unit 20 is the same as the reference, the slow axis or the fast axis is relative to the polarization plane of the incident light.
  • a 1 / 2 ⁇ plate which is a retardation plate arranged at an azimuth angle of 90 °, is inserted between the projection unit 20 and the transmissive liquid crystal panel 301 so that the polarization direction is orthogonal to the reference.
  • the retardation plate 211 corresponds to such a retardation plate.
  • configuration examples 2 and 3 in FIG. 14 when the polarization direction of the emitted light from the projection unit 20 is orthogonal to the reference, it is necessary to change the polarization direction of the emitted light from the projection unit 20. Therefore, it is not necessary to insert a retardation plate.
  • FIG. 15 is a table summarizing configuration examples in the case where the display device is configured by a projection unit that emits circularly polarized light.
  • the above-described display device is configured using a projection unit in which the emitted light is circularly polarized light instead of the projection unit 20 that emits linearly polarized light, as shown in the configuration examples 5 and 6 in FIG.
  • a quarter-wave plate which is a retardation plate whose slow axis or fast axis is arranged at an azimuth angle of 45 degrees, is inserted between the projection unit 20 and the transmissive liquid crystal panel 301, and based on the polarization direction. Make them orthogonal.
  • FIG. 15 is a table summarizing configuration examples in the case where the display device is configured by a projection unit that emits circularly polarized light.
  • the above-described display device is configured using a projection unit in which the emitted light is circularly polarized light instead of the projection unit 20 that emits linearly polarized light, as shown in
  • Configuration Example 5 illustrates a configuration example when the projection unit emits counterclockwise or clockwise circularly polarized light when the transmission axis of the polarizing plate is in the vertical direction.
  • Configuration example 6 shows a configuration example when the projection unit emits counterclockwise or clockwise circularly polarized light when the transmission axis of the polarizing plate is in the horizontal direction.
  • the polarization direction of the light incident on the liquid crystal panel can be made orthogonal to the reference by rotating and adjusting the optical axis of the phase difference plate according to the rotation direction of the circularly polarized light.
  • FIG. 16 is a table summarizing configuration examples when the display device is configured by a projection unit that emits non-polarized light.
  • the above-described display device is configured using a projection unit that emits non-polarized light instead of the projection unit 20 that emits linearly polarized light, as shown in Configuration Examples 7 and 8 in FIG.
  • a display device is configured. That is, in this display device, a polarizing plate having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate 302 on the light emission side of the liquid crystal panel is inserted between the projection unit 20 and the transmissive liquid crystal panel 301, and The polarization direction of light incident on the transmissive liquid crystal panel 301 is orthogonal to the reference. In this display device, the retardation plate is not always necessary.
  • FIGS. 14 to 16 as an example, only the case where the polarization direction of the polarizing plate 302 on the light emission side of the liquid crystal panel is the horizontal direction or the vertical direction is shown. However, it goes without saying that the display device can be appropriately configured.
  • various types of panels including the TN mode, the VA mode, and the IPS mode can be adopted as the mode of the transmissive liquid crystal panel.
  • a person who views an image on a display device, that is, a user is a liquid crystal panel
  • the contrast performance is more important than the viewing angle performance by the liquid crystal panel method. Therefore, a VA liquid crystal panel is preferably used as the transmissive liquid crystal panel 301.
  • the liquid crystal panel having a configuration that transmits light when the polarization direction is rotated by 90 ° by the liquid crystal has been described as an example.
  • a configuration that blocks light when the polarization direction is rotated by 90 ° by the liquid crystal When a liquid crystal panel is used, the polarization direction of the light emitted from the projection unit may coincide with the reference.
  • the display device may be configured so that light having a polarization direction required as incident light of the liquid crystal panel is incident on the liquid crystal panel.
  • the present invention is applicable to display devices and has industrial applicability.

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Abstract

　表示装置（１）は、三原色信号からなる第１の映像信号に応じた光を射出する投射部（２０）と、三原色信号からなる第２の映像信号に応じて投射部（２０）から射出された光を変調し射出する透過型液晶パネル（３０１）と、透過型液晶パネル（３０１）から射出された光のうち所定の偏光方向の光を射出する偏光板（３０２）と、スクリーン（３１）と、入力映像信号から前記投射部を駆動するための第１の映像信号と前記透過型液晶パネル（３０１）を駆動するための第２の映像信号とを生成すると共に、第１の映像信号と前記第２の映像信号を同期するための同期信号を生成する表示制御部（５０）とを有し、前記スクリーン（３１）は、投射部（２０）から射出された光が合焦する位置に配置されている。

Description

表示装置
　本発明は表示装置に関する。
　近年、高ダイナミックレンジ（HDR: High Dynamic Range）映像を表示する表示装置が要求されている。なお、ダイナミックレンジとは、最も明るい箇所と最も暗い箇所との比である。このような表示装置に関連し、例えば、特許文献１では、高コントラストの映像を表示する映像表示装置について開示している。
　特許文献１に記載された映像表示装置は、三原色信号に基づいて光を出力するＲＧＢ用投射型表示装置と、輝度信号に基づいてＲＧＢ用投射型表示装置からの光を変調するＹ用投射型表示装置とを用いて、高コントラスト化を実現している。
特開２００７－３１００４５号公報
　特許文献１に記載された技術では、上述の通り、Ｙ用投射型表示装置は、ＲＧＢ成分を含む光の輝度を変調している。このため、ＲＧＢ用投射型表示装置において、Ｒ用変調素子、Ｇ用変調素子又はＢ用変調素子の漏れ光の影響を受けるため、ダイナミックレンジが減少してしまう。この点について理解を容易にするために、Ｒ色のみの表示を行う場合を例に説明する。例えば、Ｒ色のみの表示を行う場合、Ｇ用変調素子及びＢ用変調素子の漏れ光が、Ｒ用変調素子からのＲ光に加えてＹ用投射型表示装置に入射してしまう。この結果、ダイナミックレンジが狭まることになる。
　本発明は上記の点に鑑みなされたもので、高いダイナミックレンジでの表示を実現することが可能な表示装置を提供することを目的とする。
　本実施形態にかかる表示装置は、三原色信号からなる第１の映像信号に応じて変調された光を射出する投射部と、三原色信号からなる第２の映像信号に応じて前記投射部から射出された光を変調し射出する透過型液晶パネルと、前記透過型液晶パネルから射出された光のうち所定の偏光方向の光を射出する偏光板と、前記偏光板の射出側から所定の距離だけ離れて設けられたスクリーンと、三原色信号からなる入力映像信号から前記投射部を駆動するための前記第１の映像信号と前記透過型液晶パネルを駆動するための前記第２の映像信号とを生成すると共に、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号を同期するための同期信号を生成する表示制御部とを有し、前記スクリーンは、前記投射部から射出された光が合焦する位置に配置される。
　本実施形態によれば、高いダイナミックレンジでの表示を実現することが可能な表示装置を提供することができる。
実施の形態１にかかる表示装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態１にかかる表示装置の内部構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１にかかる表示装置による表示を説明する模式図である。 実施の形態１にかかる表示装置における偏光状態を模式的に示す図であり、位相差板に入射する光の偏光状態を示す。 実施の形態１にかかる表示装置における偏光状態を模式的に示す図であり、位相差板から射出された光の偏光状態を示す。 実施の形態１にかかる表示装置における偏光状態を模式的に示す図であり、パネル部から射出された光の偏光状態を示す。 比較例の構成における偏光状態を模式的に示す図であり、位相差板に入射する光の偏光状態を示す。 比較例の構成における偏光状態を模式的に示す図であり、位相差板から射出された光の偏光状態を示す。 比較例の構成における偏光状態を模式的に示す図であり、パネル部から射出された光の偏光状態を示す。 実施の形態１にかかる表示装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる信号処理部の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる投射部のＭＴＦ特性の一例を示すＭＴＦ図である。 実施の形態１にかかる投射部による投射光の画素イメージを示す図であり、フォーカス位置における画素イメージを示す。 実施の形態１にかかる投射部による投射光の画素イメージを示す図であり、パネル部の位置における画素イメージを示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、入力映像信号のガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、透過型液晶パネルのガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、投射部のガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、入力映像信号のガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、透過型液晶パネルのガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、投射部のガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、入力映像信号のガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、透過型液晶パネルのガンマ特性を示す。 実施の形態１にかかる表示装置におけるガンマ特性の例を示すグラフであり、投射部のガンマ特性を示す。 ＴＮ方式、ＶＡ方式、及びＩＰＳ方式の各液晶パネルの特徴をまとめた表である。 直線偏光を射出する投射部により表示装置を構成する場合の構成例についてまとめた表である。 円偏光を射出する投射部により表示装置を構成する場合の構成例についてまとめた表である。 無偏光の光を射出する投射部により表示装置を構成する場合の構成例についてまとめた表である。
　実施の形態１
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
　図１は、表示装置１の外観を示す斜視図である。表示装置１は、背面投射型のプロジェクタ（リアプロジェクタ）であり、筐体１０の前面にスクリーン３１が設けられている。より具体的には、表示装置１は、反射型液晶表示素子であるＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）を用いて構成されたリアプロジェクタである。図２は、表示装置１の筐体１０の内部構成の一例を示す構成図である。
　図２に示されるように、表示装置１は、投射部２０と、パネル部３０と、スクリーン３１と、ミラー４０と、表示制御部５０とを有する。ここで、スクリーン３１は、パネル部３０から所定の距離Ｌだけユーザの視点側に離れて設けられている。ミラー４０は、投射部２０から射出された光をパネル部３０の方向へと反射させる。
　投射部２０は、パネル部３０を介してスクリーン３１に映像を投射するため、映像信号に基づく投射光を生成する。より具体的には、投射部２０は、三原色信号からなる後述する第１の映像信号に応じた直線偏光を射出する。ここで、投射部２０は、スクリーン３１の位置において合焦する光を射出する。以下、投射部２０の構成について説明する。
　投射部２０は光源２０１を有する。光源２０１は、例えば、ランプである。光源２０１から発せられた光は、光源２０１が発する光を光軸に垂直な面内の照度分布を均一にして射出するインテグレータ２０２を介して、ダイクロイックミラー２０３に入射される。ダイクロイックミラー２０３は、入射された光を赤色帯域成分のＲ光及び緑色帯域成分のＧ光と、青色帯域成分のＢ光とに分離する。ダイクロイックミラー２０３により分離されたＲ光及びＧ光は、ミラー２０４に入射する。また、ダイクロイックミラー２０３により分離されたＢ光は、ミラー２０５に入射する。
　ダイクロイックミラー２０３により分離されたＲ光及びＧ光は、ミラー２０４で反射され、ダイクロイックミラー２０６に入射する。ダイクロイックミラー２０６は、入射されたＲ光とＧ光とを分離する。ダイクロイックミラー２０６により分離されたＲ光は、Ｒ用フィールドレンズ２０７Ｒを経て、４５°に傾斜されたＲ用偏光制御素子２０８Ｒに入射する。
　Ｒ用偏光制御素子２０８Ｒは、例えばワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタであり、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。Ｒ用偏光制御素子２０８Ｒを透過したＰ偏光のＲ光は、Ｒ用表示素子２０９Ｒに入射する。Ｒ用表示素子２０９Ｒは、ＬＣＯＳにより構成されており、後述する表示制御部５０から出力される映像信号に基づいてＲ光を変調する。Ｒ用表示素子２０９Ｒに入射したＲ光は、Ｒ用表示素子２０９Ｒにより反射され、Ｒ用偏光制御素子２０８Ｒに戻る。このとき、Ｒ用表示素子２０９ＲによりＳ偏光に変調された成分は、Ｒ用偏光制御素子２０８Ｒによりダイクロイックプリズム２１０の方向へと反射される。ダイクロイックプリズム２１０の方向へと反射されたＲ光は、ダイクロイックプリズム２１０の第１の面に入射する。これに対し、Ｒ用表示素子２０９Ｒにより変調されなかった成分は、Ｒ用偏光制御素子２０８Ｒを透過し、Ｒ用フィールドレンズ２０７Ｒの方向へと戻る。
　ダイクロイックミラー２０６により分離されたＧ光は、Ｇ用フィールドレンズ２０７Ｇを経て、４５°に傾斜されたＧ用偏光制御素子２０８Ｇに入射する。Ｇ用偏光制御素子２０８Ｇは、例えばワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタであり、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。Ｇ用偏光制御素子２０８Ｇを透過したＰ偏光のＧ光は、Ｇ用表示素子２０９Ｇに入射する。Ｇ用表示素子２０９Ｇは、ＬＣＯＳにより構成されており、表示制御部５０から出力される映像信号に基づいてＧ光を変調する。Ｇ用表示素子２０９Ｇに入射したＧ光は、Ｇ用表示素子２０９Ｇにより反射され、Ｇ用偏光制御素子２０８Ｇに戻る。このとき、Ｇ用表示素子２０９ＧによりＳ偏光に変調された成分は、Ｇ用偏光制御素子２０８Ｇによりダイクロイックプリズム２１０の方向へと反射される。ダイクロイックプリズム２１０の方向へと反射されたＧ光は、ダイクロイックプリズム２１０の第２の面に入射する。これに対し、Ｇ用表示素子２０９Ｇにより変調されなかった成分は、Ｇ用偏光制御素子２０８Ｇを透過し、Ｇ用フィールドレンズ２０７Ｇの方向へと戻る。
　ダイクロイックミラー２０３により分離されたＢ光は、ミラー２０５で反射され、Ｂ用フィールドレンズ２０７Ｂを経て、４５°に傾斜されたＢ用偏光制御素子２０８Ｂに入射する。Ｂ用偏光制御素子２０８Ｂは、例えばワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタであり、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。Ｂ用偏光制御素子２０８Ｂを透過したＰ偏光のＢ光は、Ｂ用表示素子２０９Ｂに入射する。Ｂ用表示素子２０９Ｂは、ＬＣＯＳにより構成されており、表示制御部５０から出力される映像信号に基づいてＢ光を変調する。Ｂ用表示素子２０９Ｂに入射したＢ光は、Ｂ用表示素子２０９Ｂにより反射され、Ｂ用偏光制御素子２０８Ｂに戻る。このとき、Ｂ用表示素子２０９ＢによりＳ偏光に変調された成分は、Ｂ用偏光制御素子２０８Ｂによりダイクロイックプリズム２１０の方向へと反射される。ダイクロイックプリズム２１０の方向へと反射されたＢ光は、ダイクロイックプリズム２１０の第３の面に入射する。これに対し、Ｂ用表示素子２０９Ｂにより変調されなかった成分は、Ｂ用偏光制御素子２０８Ｂを透過し、Ｂ用フィールドレンズ２０７Ｂの方向へと戻る。なお、以下の説明において、Ｒ用表示素子２０９Ｒ、Ｇ用表示素子２０９Ｇ及びＢ用表示素子２０９Ｂの総称として表示素子２０９ということがある。
　ダイクロイックプリズム２１０は、３方向から入射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光の各Ｓ偏光成分を、投射レンズ２１２に向けて射出する。したがって、投射レンズ２１２には直線偏光が射出される。ダイクロイックプリズム２１０から射出された光は、位相差板２１１を介して投射レンズ２１２に入射する。位相差板２１１は、投射部２０からの射出光の偏光方向を、パネル部３０の入射光として要求される偏光方向にあわせる。なお、パネル部３０の入射光として要求される偏光方向は、例えば、パネル部３０の後述する偏光板３０２を透過する偏光方向を９０°回転させた方向である。投射レンズ２１２は、入射された光を、ミラー４０を介してパネル部３０に投射する。このように、投射部２０から射出される光は、直線偏光である。なお、上述の通り、本実施の形態では、投射部２０から射出される直線偏光は、位相差板２１１を介して、透過型液晶パネル３０１に入射する。しかし、位相差板２１１を用いなくても、投射部２０からの射出光の偏光方向がパネル部３０の入射光として要求される偏光方向に既になっている場合には、位相差板２１１は設けなくてもよい。例えば、位相差板２１１を省略し、投射部２０を、投射部２０から射出される光の進行方向を軸として回転させることにより偏光方向を任意に調整することで、投射部２０からの射出光の偏光方向をパネル部３０の入射光として要求される偏光方向としてもよい。
　次に、パネル部３０について説明する。図２に示されるように、パネル部３０は、予め定められた解像度の透過型液晶パネル３０１と、透過型液晶パネル３０１の表示面の大きさに対応する大きさの偏光板３０２とを有する。
　ここで、パネル部３０において、透過型液晶パネル３０１及び偏光板３０２は、投射部２０から射出された光の進行方向の順で、透過型液晶パネル３０１、偏光板３０２の順に並んで一体に配置されている。ここで、図２に示されるように、透過型液晶パネル３０１における、投射部２０からの光の入射側には、偏光板は必ずしも設ける必要がない。これは、上述の通り、投射部２０から射出される光が直線偏光となっているため、透過型液晶パネル３０１に光が入射する前段で偏光面を一つの平面に揃える必要がないからである。
　透過型液晶パネル３０１は、図示しない液晶層及びガラス基板を有し、三原色信号からなる後述する第２の映像信号に応じて投射部２０からの三原色の各光を変調し偏光方向を変更する。透過型液晶パネル３０１を介した光は、偏光板３０２に入射される。偏光板３０２は、所定の方向に偏光した光を透過させる。このような構成により、パネル部３０は、第２の映像信号に基づいて、投射部２０から入射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれの透過量を画素ごとに制御して、表示を行う。なお、パネル部３０の解像度は、投射部２０の解像度に応じて定まる。例えば、スクリーン３１のサイズが３０インチであり、投射部２０がワイド端で投射する場合を例にすると、透過型液晶パネル３０１の大きさ及び画素数は、例えば次のようになる。なお、ここでは、透過型液晶パネル３０１とスクリーン３１の距離が９０ｍｍ（すなわち、Ｌ＝９０ｍｍ）であり、透過型液晶パネル３０１の位置における後述するＭＴＦ値が０．３であるものとする。また、投射部２０から透過型液晶パネル３０１までの距離が７７９ｍｍであり、投射部２０からスクリーン３１までの距離が８６９ｍｍであるとする。この場合、投射部２０からスクリーン３１までの距離と、投射部２０から透過型液晶パネル３０１までの距離との比は、約１０：９であるため、透過型液晶パネル３０１としては２７インチのものを用いれば十分である。また、投射部２０から射出された光の画素サイズが、透過型液晶パネル３０１において２倍になっているものと仮定すると、透過型液晶パネル３０１の画素数は投射部２０の出力する画素数の１／２以上あればよいこととなる。なお、透過型液晶パネル３０１の解像度は、投射部２０の解像度と同じであってもよいし、投射部２０の解像度よりも高解像度であってもよい。このような構成により、Ｒ用表示素子２０９Ｒにより変調されたＲ光、Ｇ用表示素子２０９Ｇにより変調されたＧ光、及びＢ用表示素子２０９Ｂにより変調されたＢ光のそれぞれは、第２の映像信号に従ってパネル部３０においてそれぞれ変調される。
　図３は、表示装置１による表示を説明する模式図である。なお、図３においては、理解を容易にするため、ミラー４０による投射光の反射については図示を省略している。図３の破線に示されるように、投射部２０は、投射部２０から離れるにしたがって広がり、スクリーン３１において結像するような投射光を射出する。そして、投射部２０により射出された光が、投射部２０とスクリーン３１の間に設けられたパネル部３０において変調される。このようにしてスクリーン３１に到達し、スクリーン３１において拡散された光により、ユーザは、映像を見ることができる。なお、上記において、スクリーン３１の大きさが３０インチであり、パネル部３０の大きさが２７インチである例を挙げて説明した通り、パネル部３０は、スクリーン３１と離れて設けられているため、パネル部３０の大きさはスクリーン３１における表示領域の大きさよりも小さい（図３参照）。
　ここで、表示装置１における偏光状態について説明する。図４Ａ～図４Ｃは、表示装置１における偏光状態を模式的に示す図である。また、図５Ａ～図５Ｃは、比較例の構成における偏光状態を模式的に示す図である。ここでは、比較例として、投射部２０の構成をＤＬＰ（Digital Light Processing）に置き換えた構成を想定する。すなわち、比較例にかかる構成では、投射部２０における位相差板２１１よりも前段の構成がＤＬＰにより実現されているものとする。なお、図４Ａ及び図５Ａは位相差板２１１に入射する光の偏光状態を示し、図４Ｂ及び図５Ｂは位相差板２１１から射出された光の偏光状態を示し、図４Ｃ及び図５Ｃはスクリーン３１から射出された光の偏光状態を示す。ただし、より具体的には、図５Ｂは、位相差板２１１から射出された光が、追加された偏光板を透過した後の偏光状態を示している。
　上述の通り、本実施の形態では、位相差板２１１に入射する光は直線偏光である（図４Ａ参照）。また、本実施の形態では、位相差板２１１により偏光方向が調整される（図４Ｂ参照）。これに対し、比較例にかかる構成の場合、位相差板２１１に入射する光は無偏光の状態である（図５Ａ参照）。このため、比較例にかかる構成の場合、偏光板を透過型液晶パネル３０１の前段に設けることが必要となる。このように偏光板を透過型液晶パネル３０１の前段に設けることにより、透過型液晶パネル３０１の入射光に要求される偏光が実現される（図５Ｂ参照）。しかし、このように偏光板を透過型液晶パネル３０１の前段に設けた場合、偏光板により光量にロスが生じてしまう。また、透過型液晶パネル３０１の大きさに相当する偏光板を設けることによるコストの上昇を招く。なお、スクリーン３１から射出された光の偏光状態は、スクリーン３１の特性により異なる。すなわち、スクリーン３１が入射した光の偏光を維持する特性を有する場合、スクリーン３１に入射する光の偏光が維持されるが、スクリーン３１が偏光を維持する特性を有さない場合、スクリーン３１により偏光はなくなる。なお、比較例で示した構成において、位相差板２１１は省略されてもよい。
　図６は、表示装置１の構成を示すブロック図である。図６に示されるように、表示制御部５０は、信号処理部５００と第１の同期部５１１と、第２の同期部５１２とを有する。なお、表示制御部５０の各構成は、プログラムによるソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現されてもよい。プログラムにより実現される場合、例えば表示制御部５０の図示しないメモリに格納されたプログラムを表示制御部５０の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）により、実行することにより実現される。
　信号処理部５００には、入力映像信号と同期信号が入力される。信号処理部５００に入力される入力映像信号は、例えば他の装置から表示装置１に伝送されたものであってもよいし、表示装置１の図示しない記憶装置に記憶されたものであってもよい。同期信号は、例えば図示しない同期信号生成回路により生成された同期信号が信号処理部５００に入力される。
　入力映像信号は、ＲＧＢの三原色信号からなる映像信号である。入力映像信号は、例えば、映像信号として一般的である８ビットの映像信号よりも高ビットの映像信号である。すなわち、例えば、入力映像信号は、Ｒ色の１６ビットの入力映像信号と、Ｇ色の１６ビットの入力映像信号と、Ｂ色の１６ビットの入力映像信号から構成される。また、入力映像信号は、所定のガンマ値のガンマ補正がかけられている映像信号である。一例として、入力映像信号のガンマ特性のガンマ値は、２．２である。
　信号処理部５００は、入力映像信号から、投射部２０による表示制御を行うための第１の映像信号と、パネル部３０による表示制御を行うための第２の映像信号とを生成する。つまり、信号処理部５００は、入力映像信号から第１の映像信号と第２の映像信号とを生成し、第１の映像信号に基づいて投射部２０を制御し、第２の映像信号に基づいて透過型液晶パネル３０１を制御する。なお、信号処理部５００による第１の映像信号及び第２の映像信号の生成については、後述する。信号処理部５００は、入力された同期信号に同期して処理を行う。
　信号処理部５００は、生成した第１の映像信号を第１の同期部５１１に出力する。また、信号処理部５００は、生成した第２の映像信号を第２の同期部５１２に出力する。なお、第１の同期部５１１及び第２の同期部５１２には、同期信号も出力される。
　第１の映像信号は、第１の同期部５１１を介して、投射部２０のデバイス駆動部２５０に供給される。また、第２の映像信号は、第２の同期部５１２を介して、パネル部３０のパネル駆動部３５０に供給される。
　投射部２０及び透過型液晶パネル３０１において映像信号が入力されてから出画されるまでには種々の信号処理（駆動等）が行われる。このため、出画までにある程度の時間がかかることになる。ここで、投射部２０において出画に要する時間と、透過型液晶パネル３０１において出画に要する時間とが異なるため、両者の出画タイミングをそろえるために同期をとる必要がある。このため、第１の同期部５１１及び第２の同期部５１２では、第１の映像信号及び第２の映像信号にそれぞれ最適な遅延をつける遅延処理を行う。なお、第１の同期部５１１又は第２の同期部５１２のいずれか一方において遅延処理がなされてもよい。第１の同期部５１１及び第２の同期部５１２は、同期信号に基づいて遅延処理を行う。そして、第１の同期部５１１は、第１の映像信号を投射部２０のデバイス駆動部２５０に出力する。また、第２の同期部５１２は、第２の映像信号をパネル部３０のパネル駆動部３５０に出力する。
　デバイス駆動部２５０は、第１の映像信号にしたがって、表示素子２０９を駆動するための駆動信号を生成し、駆動信号により表示素子２０９を駆動する。また、パネル駆動部３５０は、第２の映像信号にしたがって、透過型液晶パネル３０１を駆動するための駆動信号を生成し、駆動信号により透過型液晶パネル３０１を駆動する。
　図７は、信号処理部５００の構成を示すブロック図である。信号処理部５００は、図７に示すように第１のＬＵＴ（Lookup table：ルックアップテーブル）部５０１と、第２のＬＵＴ部５０２と、フィルタ処理部５０３と、フィルタ係数算出部５０４とを有している。第１のＬＵＴ部５０１及び第２のＬＵＴ部５０２は、例えば、表示制御部５０の図示しないメモリなどの記憶装置により実現される。
　第１のＬＵＴ部５０１は、投射部２０を第１の出力特性に調整するルックアップテーブルである。また、第２のＬＵＴ部５０２は、透過型液晶パネル３０１を第２の出力特性に調整するルックアップテーブルである。ただし、第１の出力特性におけるガンマ値と第２の出力特性におけるガンマ値との和は、入力映像信号のガンマ値に等しい。ここでは、入力映像信号のガンマ値が、２．２であるものとして説明する。この場合、出力特性のガンマ値が２．２であるときに、入力映像信号は正しく表示される。したがって、投射部２０による出力及びパネル部３０による出力の全体で、出力特性としてガンマ値が２．２である表示装置を実現する必要がある。このため、例えば、第１のＬＵＴ部５０１を、投射部２０の出力特性がガンマ１．１となるように調整されたテーブルとして構成する。また、第２のＬＵＴ部５０２を、パネル部３０の出力特性がガンマ１．１となるように調整されたテーブルとして構成する。このようなテーブルは、例えば、実際に投射部２０又はパネル部３０において出力を行い、その際の照度を照度計により測定することにより作成することができる。その結果、表示装置１としては、ガンマ値２．２（＝１．１＋１．１）の出力特性を有することができる。
　フィルタ処理部５０３は、２次元ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いたフィルタ処理を入力された映像信号に対して行う。ここで、２次元ＦＩＲフィルタは、投射部２０についてのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）特性及びスクリーン３１とパネル部３０との距離（すなわち上述の距離Ｌ）から定まるフィルタ係数で規定されたフィルタである。フィルタ処理部５０３が用いる２次元ＦＩＲフィルタは、一例としてはローパスフィルタである。なお、投射部２０についてのＭＴＦ特性とは、より具体的には投射部２０のレンズ構成等により定まるＭＴＦ特性をいう。上述の通り、投射部２０は、スクリーン３１の位置においてフォーカスする光を射出する。ここで、パネル部３０の透過型液晶パネル３０１において、鮮明な画像を表示してしまうと、本来スクリーン３１の位置でフォーカスすべき画像が、スクリーン３１において正しく表示されない恐れがある。したがって、フィルタ処理部５０３によるフィルタ処理により、ぼかした画像を透過型液晶パネル３０１において表示する。
　図８、投射部２０のＭＴＦ特性の一例を示すＭＴＦ図である。なお、図８において、横軸は、投射部２０のフォーカス位置からのデフォーカス量、すなわちスクリーン３１の位置からのデフォーカス量を示す。ここで、横軸において、０がフォーカス位置におけるＭＴＦ値を示す。また、横軸においてマイナス方向が、光軸上において投射部２０側へ近づく方向に対応している。また、縦軸はＭＴＦ値を示す。例えば、パネル部３０がスクリーン３１から光軸上において投射部２０側へ９０ｍｍ離れている場合、すなわちＬ＝９０ｍｍである場合、デフォーカス量は図８の太い破線の位置に相当することとなる。図９Ａ及び図９Ｂは、投射部２０による投射光の画素イメージを示す図である。ここで、図９Ａは、フォーカス位置、すなわちスクリーン３１の位置における画素イメージを示し、図９Ｂは、パネル部３０の位置における画素イメージを示す。図９Ｂに示されるように、投射部２０により表示される画像は、パネル部３０の位置においては、ぼけることなる。その際のぼけ度合いは、図８に示されるＭＴＦ特性に示されるぼけ度合いとなる。したがって、ＭＴＦ特性及びパネル部３０の位置により定まる、このぼけ度合いを、フィルタ処理部５０３によるフィルタ処理により透過型液晶パネル３０１において表示する。すなわち、２次元ＦＩＲフィルタを映像信号に乗算することで、ぼかした映像を透過型液晶パネル３０１に表示させる。このようにすることで、スクリーン３１において正しく表示される。
　フィルタ係数算出部５０４は、フィルタ処理部５０３におけるフィルタ処理において用いられるフィルタを既定するフィルタ係数を算出する。具体的には、フィルタ係数算出部５０４は、次のようにフィルタ係数を算出する。まず、投射部２０のフォーカス位置からの距離に応じたＭＦＴ値をテーブルとして予めメモリなどに記憶しておく。フィルタ係数算出部５０４は、パネル部３０とスクリーン３１との距離、すなわち上述の距離Ｌを取得し、当該距離に対応するＭＴＦ値を、テーブルを参照して取得する。フィルタ係数算出部５０４は、取得したＭＴＦ値に応じたぼけ度合いを実現するフィルタ係数を算出する。なお、パネル部３０とスクリーン３１との距離の取得は、外部からフィルタ係数算出部５０４に与えられることで実現してもよいし、予めメモリなどに記憶された距離を読み出すことにより実現されてもよい。
　フィルタ係数算出部５０４は、算出した係数をフィルタ処理部５０３に出力する。フィルタ処理部５０３では、フィルタ係数算出部５０４から出力されたフィルタ係数で規定される２次元ＦＩＲフィルタを用いて入力された映像信号に対してフィルタ処理を行う。なお、本実施の形態では、フィルタ処理部５０３は、フィルタ係数算出部５０４から出力された係数を用いるが、フィルタ処理部５０３におけるフィルタの係数が予め設定されている場合には、フィルタ係数算出部５０４は省略されてもよい。
　信号処理部５００は、上記構成により、入力映像信号から次のような第１の映像信号及び第２の映像信号を生成する。すなわち、第１の映像信号は、入力映像信号に対する第１のＬＵＴ部５０１の出力信号である。また、第２の映像信号は、入力映像信号に対する第２のＬＵＴ部５０２の出力信号であり、かつ、フィルタ処理部５０３による二次元フィルタ処理が施された映像信号である。より具体的には、図７に示されるように、信号処理部５００は、第１のＬＵＴ部５０１及びフィルタ処理部５０３の入力として、入力映像信号を与える。そして、信号処理部５００は、入力映像信号に対する第１のＬＵＴ部５０１の出力を第１の映像信号とする。また、入力映像信号に対してフィルタ処理部５０３がフィルタ処理を行った信号を第２のＬＵＴ部５０２の入力とし、第２のＬＵＴ部５０２の出力を第２の映像信号とする。なお、このとき、入力映像信号におけるＲＧＢの各信号に対し、第１の映像信号又は第２の映像信号が生成される。すなわち、Ｒの入力映像信号から、Ｒの第１の映像信号及びＲの第２の映像信号が生成される。また、Ｇの入力映像信号から、Ｇの第１の映像信号及びＧの第２の映像信号が生成される。さらに、Ｂの入力映像信号から、Ｂの第１の映像信号及びＢの第２の映像信号が生成される。ここで、第１の映像信号及び第２の映像信号の生成では、上述のように、ＬＵＴによりＲＧＢがそれぞれ独立して処理されればよく、第１の映像信号及び第２の映像信号のビット数は、任意のビット数が可能である。例えば、入力映像信号が１６ビットである場合、第１の映像信号及び第２の映像信号が１６ビットの映像信号であってもよいし、ＭＳＢ（most significant bit）側の上位８ビットの信号を第１の映像信号として供給し、ＬＳＢ（least significant bit）側の下位８ビットの信号を第２の映像信号として供給してもよい。
　ここで、ＬＵＴにより実現されるガンマ値に関し、さらに説明する。本実施の形態では、上述の通り、入力映像信号のガンマ特性を２つに分割しているため、第１の出力特性及び第２の出力特性がリニアに近くなる。このため、暗部階調の再現性が向上する。例えば、入力映像信号のガンマ特性のガンマ値が２．２で規定されていた場合、上述のように単純に分割すると、第１の出力特性及び第２の出力特性は、１．１となる。８ビット入力における１の値は、ガンマ値が２．２の場合においては明るさでいうと、白（８ビット入力における２５５の値）に対し、約０．０００００５となる。このため、表示面におけるコントラストが２，０００，０００：１で表示可能でないと、理論上のガンマカーブにおける１（８ビット）という値が示す明るさを再現することができない。これに対し、ガンマ値が１．１である場合には、８ビット入力における１の値は、白（８ビット入力における２５５の値）に対し、約０．００２３となり、表示面におけるコントラストが４４０：１で表示可能であればよい。よって、透過型液晶パネル３０１に要求されるコントラストの性能を抑制することが可能である。すなわち、比較的容易に入手可能な透過型液晶パネル３０１と、投射部２０の組み合わせで、理想のガンマ特性とすることが可能となる。
　また、上述の通り、入力映像信号から第１の映像信号及び第２の映像信号を生成する際、ＲＧＢが独立しているので、ガンマ調整の実現が容易である。例えば、特開２００７－３１００４５号公報に記載されているように、輝度を変調する場合、入力映像信号のＲＧＢからＹ（輝度）信号を生成するため、ＲＧＢが混色された色における階調性を保つのが容易ではない。これは、Ｙ信号を生成するために１次元増えることとなり、ＲＧＢの３次元からＲＧＢＹの４次元への変換が必要とされるためである。これに対し、本実施の形態では、入力映像信号のＲＧＢ信号を、第１の映像信号のＲＧＢ信号と、第２の映像信号のＲＧＢ信号に分割するため、それぞれの色が独立して処理され、階調性を保つことが容易となる。また、ＲＧＢの３次元からＲＧＢの３次元への変換であるため、第１の映像信号及び第２の映像信号の生成が、比較的容易に実現される。
　さらに、本実施の形態による表示装置１によれば、ガンマ特性として２．２乗以上の大きなガンマ値をとる入力映像信号を表示することが可能である。これは次のような理由による。例えばガンマ特性が２．２の場合は、入力映像信号に２．２乗した値が規定した輝度（明るさ）になる。例えば、８ビット信号の１という値は、１／２５５＝０．００３９２１…であるが、輝度（明るさ）としては、（１／２５５）^２．２＝０．０００００５０７７….となる。そのため、ガンマ特性を２．２乗より大きな値にすることは、入力映像信号としては同じであっても輝度は２．２乗の場合よりも小さい値（つまり暗くなる）になる。このため、入力映像信号のガンマ特性が２．２乗よりも大きくなるに従い、従来のディスプレイでは規定した輝度の表示が困難な領域になっていく。これに対し、本実施の形態においては、投射部２０と透過型液晶パネル３０１の出力値の掛け算が最終的な出力値であるため、比較的容易に実現できる。このように、表示装置１によれば、ガンマ特性として２．２乗以上の大きなガンマ値をとる入力映像信号を表示することが可能である。入力映像信号のガンマ特性のガンマ値が大きいほど暗部階調性が保たれることから、本実施の形態にかかる表示装置１によれば、画像データを量子化した際の誤差を浮動小数点フォーマットの画像データとすることで暗部階調の量子化誤差を低減することにも寄与する。
　ところで、上記説明では、一例として、第１の出力特性のガンマ値（すなわち投射部２０の出力特性のガンマ値）を１．１とし、第２の出力特性のガンマ値（すなわちパネル部３０の出力特性のガンマ値）を１．１としているが、これらに限られない。すなわち、第１の出力特性におけるガンマ値と第２の出力特性におけるガンマ値との和が、入力映像信号のガンマ値に等しければよい。図１０Ａ～図１０Ｃ、図１１Ａ～図１１Ｃ、及び図１２Ａ～図１２Ｃは、本実施の形態の表示装置１において入力映像信号または映像信号である入力値と光出力との関係（ガンマ特性）の例を示すグラフである。なお、図１０Ａ、図１１Ａ及び図１２Ａは入力映像信号のガンマ特性を示し、図１０Ｂ、図１１Ｂ及び図１２Ｂは透過型液晶パネル３０１のガンマ特性を示し、図１０Ｃ、図１１Ｃ及び図１２Ｃは投射部２０のガンマ特性を示す。また、図１０Ａ～図１０Ｃ、図１１Ａ～図１１Ｃ、及び図１２Ａ～図１２Ｃにおいて、横軸は入力映像信号または映像信号である入力値を示し、縦軸は光出力値を示す。つまり、図１０Ｂ、図１１Ｂ及び図１２Ｂにおいて、横軸は第２のＬＵＴ部５０２から出力される第２の映像信号である入力値を示し、縦軸は透過型液晶パネル３０１の光出力値を示す。また、図１０Ｃ、図１１Ｃ及び図１２Ｃにおいて、横軸は第１のＬＵＴ部５０１から出力される第１の映像信号である入力値を示し、縦軸は投射部２０の光出力値を示す。
　図１０Ａ～図１０Ｃは、上記説明で挙げた、入力映像信号のガンマ特性のガンマ値が２．２で規定されていた場合において、第１の出力特性（投射部２０の出力特性）及び第２の出力特性（透過型液晶パネル３０１の出力特性）のガンマ値を１．１とした例である。
　図１１Ａ～図１１Ｃは、入力映像信号のガンマ特性のガンマ値が３．２で規定されていた場合において、第１の出力特性（投射部２０の出力特性）のガンマ値を２．２とし、第２の出力特性（透過型液晶パネル３０１の出力特性）のガンマ値を１とした例である。なお、ここでは、投射部２０は、透過型液晶パネル３０１よりも高いコントラストであるとする。このように、投射部２０と透過型液晶パネル３０１のうちより高いコントラストの方の出力特性におけるガンマ値が、投射部２０と透過型液晶パネル３０１のうちより低いコントラストの方の出力特性におけるガンマ値より大きく調整されてもよい。これにより、表示装置１全体のコントラストを向上することが可能となる。
　図１２Ａ～図１２Ｃは、透過型液晶パネル３０１の変調を暗部側の所定範囲に限定した場合の一例を示している。図１２Ａ～図１２Ｃに示した例では、入力映像信号のガンマ特性のガンマ値が２．２で規定されていた場合において、第１の出力特性（投射部２０の出力特性）のガンマ値を２．２（ただし、入力が０．２５以下の場合のガンマ値は１．２）とし、第２の出力特性（透過型液晶パネル３０１の出力特性）のガンマ値を１とした例である。また、第２の出力特性では、入力値が０．２５以上の場合、光出力量が一律に最大となっている。このように、透過型液晶パネル３０１の出力特性は、入力値が予め定められた値以上である場合、出力が最大値に固定されてもよい。これにより、透過型液晶パネル３０１の全階調を入力値が０．２５以下のガンマの領域に割り当てることができるようになり、暗部側の階調をより細かい階調で表現できるという利点がある。
　以上、本実施の形態にかかる表示装置１について説明した。表示装置１では、上述の通り、投射部２０によりＲＧＢのそれぞれについて変調された光が出力され、投射部２０から射出されたＲＧＢの光のそれぞれは、さらに透過型液晶パネル３０１において変調される。これにより、漏れ光の影響を抑えることができ、コントラストを向上することができる。ここで、Ｒ色のみの表示を行う場合を例に、比較例を交えて説明する。例えば、比較例として、１つ目の変調がバックライトなどの制御により行われ、２つ目の変調がバックライトの光に対し行われる液晶ディスプレイを想定した場合、２つ目の変調デバイスにおけるＧ光及びＢ光の漏れ光により、コントラストの低下を招く。また、Ｇ光及びＢ光の漏れ光の影響により、本来の色からずれた色、すなわち色度図において白色方向の点にずれた色が表示されることとなる。また、例えば、比較例として、特開２００７－３１００４５号公報に記載されているように、２つ目の変調デバイスにより輝度を変調する場合も、上記液晶ディスプレイの比較例に比べると改善されるものの、同様の事態が生じる。これに対し、本実施の形態にかかる表示装置１では、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のそれぞれに対し２重で変調がかかるため、漏れ光を抑制することができる。このため、コントラストの低下及び色ずれを抑制することができ、特に有彩色においても、ダイナミックレンジの拡大が可能となる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、入力映像信号、第１の映像信号、及び第２の映像信号について、ＲＧＢ信号として説明したが、他の色空間で表された信号であってもよい。例えば、ＹＰｂＰｒ信号などのように輝度信号と２つの色差信号により表された信号が用いられてもよい。
　また、上記実施の形態では、投射部２０により直線偏光を射出する構成としたが、投射部２０が、上述の第１の映像信号に応じて変調された、直線偏光以外の光を射出する投射部に置き換えられてもよい。すなわち、例えば、上述の第１の映像信号に応じて変調された円偏光を射出する投射部、又は上述の第１の映像信号に応じて変調された無偏光の光を射出する投射部が用いられてもよい。また、透過型液晶パネル３０１の駆動方式は、任意の方式が可能である。例えば、透過型液晶パネル３０１は、ＴＮ（Twisted Nematic）方式の液晶パネルであってもよいし、ＶＡ（Virtical Alignment）方式の液晶パネルであってもよいし、ＩＰＳ（In-Place-Switching）方式の液晶パネルであってもよい。
　ここで、液晶にかける電圧によって入射光の偏光方向を制御するＴＮ方式、ＶＡ方式、及びＩＰＳ方式の各液晶パネルについて説明する。図１３は、ＴＮ方式、ＶＡ方式、及びＩＰＳ方式の各液晶パネルの特徴をまとめた表である。ここで、ＴＮ方式については、液晶パネルにかかる電圧が最大の時に、光が遮断され画面は黒の表示となり、液晶パネルに電圧をかけていない時に、画面は白の表示となるタイプを一例として示す。これに対し、ＶＡ方式及びＩＰＳ方式については、液晶パネルに電圧をかけていない時に、光が遮断され画面は黒の表示となり、液晶パネルにかかる電圧が最大の時に、画面は白の表示となるタイプを一例として示す。
　また、各方式のコントラストを比較すると、ＶＡ方式が最もコントラストが大きく、次にＴＮ方式のコントラストが大きい。このため、ＩＰＳ方式は、これら３つの方式で、最もコントラストの性能が劣っている。また、各方式の視野角を比較すると、ＩＰＳ方式が最も視野角が大きく、次にＶＡ方式の視野角が大きい。このため、ＴＮ方式は、これら３つの方式で、最も視野角の性能が劣っている。なお、図１３において、コントラスト及び視野角の欄の数字は、値が小さいほど優れていることを示している。
　以下、透過型液晶パネル３０１として上述した各方式の透過型液晶パネルを用いた場合の表示装置の構成例について具体的に説明する。
　ここで、液晶パネルの光の出射側にある偏光板３０２の偏光方向、すなわち偏光板３０２の透過軸、を基準とする。ここで、液晶パネルに電圧をかけていない状態で、光の位相が１／２λ変化するタイプのＴＮ方式の液晶パネルを用いる場合、液晶パネルを透過した光の偏光方向は、液晶パネルに入射する光の偏光方向に対して直交する。したがって、このタイプのＴＮ方式の液晶パネルを使用する場合には、液晶パネルに入射する光の偏光方向が、基準に対して９０°回転していることが求められる。
　また、液晶パネルに最大電圧をかけた状態で、光の位相が１／２λ変化するタイプのＶＡ方式及びＩＰＳ方式の場合、液晶パネルに入射する光の偏光方向が、基準に対して９０°回転していることが求められる。一方、液晶パネルに電圧をかけていない状態では、偏光状態に変化はない。
　したがって、上記のようなＴＮ、ＶＡ及びＩＰＳのうちいずれの方式の液晶パネルが用いられるとしても、投射部２０が射出する光の偏光方向は、基準に対して直交した方向であればよい。
　図１４は、上記実施形態に示されるように、直線偏光を射出する投射部２０により表示装置を構成する場合の構成例についてまとめた表である。上述の通り、液晶パネルに入射する光の偏光方向は、基準に対して９０°回転していることが求められる。このため、図１４の構成例１及び４に示すように、投射部２０の射出光の偏光方向が基準と同じ方向の場合には、入射光の偏光面に対し遅相軸又は進相軸が９０°の方位角に配置された位相差板である１／２λ板を、投射部２０と透過型液晶パネル３０１との間に挿入して、偏光方向を基準に対して直交させる。上記位相差板２１１は、このような位相差板に相当する。なお、図１４の構成例２及び３に示されるように、投射部２０の射出光の偏光方向が基準と直交している場合には、投射部２０の射出光の偏光方向を変更する必要がないため、位相差板の挿入は不要である。
　図１５は、円偏光を射出する投射部により表示装置を構成する場合の構成例についてまとめた表である。直線偏光を射出する投射部２０の代わりに、射出光が円偏光である投射部を用いて上述の表示装置を構成する場合、図１５の構成例５及び６に示されるように、基準に対し遅相軸又は進相軸が４５度の方位角に配置された位相差板である１／４λ板を、投射部２０と透過型液晶パネル３０１との間に挿入して、偏光方向を基準に対して直交させる。なお、図１５において、構成例５は、偏光板の透過軸が垂直方向である場合に、投射部が左回り又は右回りの円偏光を射出するときの構成例を示している。また、構成例６は、偏光板の透過軸が水平方向である場合に、投射部が左回り又は右回りの円偏光を射出するときの構成例を示している。いずれの構成例においても、円偏光の回転方向に応じて位相差板の光学軸を回転させて調整することにより、液晶パネルに入射する光の偏光方向を基準に対して直交させることができる。
　図１６は、無偏光の光を射出する投射部により表示装置を構成する場合の構成例についてまとめた表である。直線偏光を射出する投射部２０の代わりに、射出光が無偏光である投射部を用いて上述の表示装置を構成する場合、図１６の構成例７及び８に示されるように、次のように表示装置を構成する。すなわち、この表示装置では、液晶パネルの光の出射側にある偏光板３０２の透過軸と直交する透過軸を有する偏光板を、投射部２０と透過型液晶パネル３０１との間に挿入して、透過型液晶パネル３０１に入射する光の偏光方向を基準に対して直交させる。なお、この表示装置では、位相差板は必ずしも必要ではない。
　以上説明した通り、投射部として、様々な種類のものが採用可能である。なお、図１４から図１６では、一例として、液晶パネルの光の出射側にある偏光板３０２の偏光方向が水平方向又は垂直方向である場合についてのみ示したが、これら以外の方向に回転していても、表示装置を適宜構成可能であることは言うまでもない。
　また、以上説明した通り、透過型液晶パネルの方式は、ＴＮ方式、ＶＡ方式、及びＩＰＳ方式を含む様々な方式のパネルが採用可能である。なお、表示装置において映像を見る者、すなわちユーザが、見る対象が液晶パネルである場合、視野角がＴＮ方式及びＶＡ方式よりも優れているＩＰＳ方式を用いることが好ましい。しかしながら上記実施の形態では、ユーザが見る対象は、スクリーン３１であるため、液晶パネルの方式による視野角の性能よりもコントラストの性能が重要となる。このため、透過型液晶パネル３０１として、ＶＡ方式の液晶パネルが用いられることが好ましい。
　また、液晶により偏光方向が９０°回転した場合に光を透過する構成を備えた液晶パネルを例に説明したが、例えば、液晶により偏光方向が９０°回転した場合に光を遮断する構成を備えた液晶パネルが用いられる場合には、投射部の射出光の偏光方向と上記基準とが一致していてもよい。このように、液晶パネルの入射光として要求される偏光方向を有する光が液晶パネルに入射するように表示装置が構成されていればよい。
　この出願は、２０１５年３月２５日に出願された日本出願特願２０１５－０６２５８２及び２０１５年１２月２日に出願された日本出願特願２０１５－２３５４２２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、表示装置に適用可能であり、産業上の利用可能性を有する。
１　表示装置
１０　筐体
２０　投射部
３０　パネル部
４０、２０４、２０５　ミラー
５０　表示制御部
２０１　光源
２０２　インテグレータ
２０３、２０６　ダイクロイックミラー
２０７Ｂ　Ｂ用フィールドレンズ
２０７Ｇ　Ｇ用フィールドレンズ
２０７Ｒ　Ｒ用フィールドレンズ
２０８Ｂ　Ｂ用偏光制御素子
２０８Ｇ　Ｇ用偏光制御素子
２０８Ｒ　Ｒ用偏光制御素子
２０９Ｂ　Ｂ用表示素子
２０９Ｇ　Ｇ用表示素子
２０９Ｒ　Ｒ用表示素子
２１０　ダイクロイックプリズム
２１１　位相差板
２１２　投射レンズ
２５０　デバイス駆動部
３０１　透過型液晶パネル
３０２　偏光板
３１　スクリーン
３５０　パネル駆動部
５００　信号処理部
５０１　第１のＬＵＴ部
５０２　第２のＬＵＴ部
５１１　第１の同期部
５１２　第２の同期部

Claims (7)

  1. 　三原色信号からなる第１の映像信号に応じて変調された光を射出する投射部と、
    　三原色信号からなる第２の映像信号に応じて前記投射部から射出された光を変調し射出する透過型液晶パネルと、
    　前記透過型液晶パネルから射出された光のうち所定の偏光方向の光を射出する偏光板と、
    　前記偏光板の射出側から所定の距離だけ離れて設けられたスクリーンと、
    　三原色信号からなる入力映像信号から前記投射部を駆動するための前記第１の映像信号と前記透過型液晶パネルを駆動するための前記第２の映像信号とを生成すると共に、前記第１の映像信号と前記第２の映像信号を同期するための同期信号を生成する表示制御部と
    　を有し、
    　前記スクリーンは、前記投射部から射出された光が合焦する位置に配置される、
    　表示装置。
  2. 　前記投射部から射出される光は、直線偏光である
    　請求項１に記載の表示装置。
  3. 　位相差板をさらに有し、
    　前記投射部から射出される光は、直線偏光又は円偏光であり、前記投射部から射出される光は、前記位相差板を介して、前記透過型液晶パネルに入射する
    　請求項１に記載の表示装置。
  4. 　前記透過型液晶パネルの入射側に、前記偏光板とは別の偏光板である入射側偏光板を有し、
    　前記投射部から射出される光は、無偏光の光であり、前記投射部から射出される光は、前記入射側偏光板を介して、前記透過型液晶パネルに入射する
    　請求項１に記載の表示装置。
  5. 　前記表示制御部は、前記投射部の出力特性を第１の出力特性に調整する第１のルックアップテーブル部と、前記透過型液晶パネルの出力特性を第２の出力特性に調整する第２のルックアップテーブル部とを有し、
    　前記第１の映像信号は、前記入力映像信号が前記第１のルックアップテーブル部によって調整された信号であり、
    　前記第２の映像信号は、前記入力映像信号が前記第２のルックアップテーブル部によって調整された信号であり、かつ、前記投射部のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）特性及び前記所定の距離から定まるフィルタ係数で規定される二次元フィルタ処理が施された信号であり、
    　前記第１の出力特性におけるガンマ値と前記第２の出力特性におけるガンマ値との和が、前記入力映像信号のガンマ値に等しい
    　請求項１乃至４いずれか１項に記載の表示装置。
  6. 　前記投射部と前記透過型液晶パネルの出力特性を比較した際に、より高いコントラストを示す一方の出力特性におけるガンマ値が、前記投射部と前記透過型液晶パネルの出力特性を比較した際に、より低いコントラストを示す他方の出力特性におけるガンマ値より大きく調整されている
    　請求項５に記載の表示装置。
  7. 　前記透過型液晶パネルの出力特性は、前記第２の映像信号の入力値が所定の値以上である場合、光出力が最大値である
    　請求項５に記載の表示装置。
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