JP2015219327A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示装置の消費電力を低減すること、又は屋外における表示装置の視認性を向上させること。【解決手段】表示装置は、第１副画素、第２副画素及び第３副画素で表示可能な入力信号が入力されて、第１副画素、第２副画素、第３副画素及び第４副画素への各出力信号を演算する信号処理部とを備える。入力信号のうち彩度を変化させた変換後入力信号を生成し、変換後入力信号と、第４副画素による明度の増加量とに基づいて、第１副画素、第２副画素及び第３副画素の出力信号を演算する。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。
近年、携帯電話及び電子ペーパー等のモバイル機器向け等の表示装置の需要が高くなっている。表示装置では、１つの画素が複数の副画素を備え、当該複数の副画素がそれぞれ異なる色の光を出力し、当該副画素の表示のオン、オフを切り換えることで、１つの画素で種々の色を表示させている。このような表示装置は、解像度及び輝度といった表示特性も年々向上してきている。しかし、解像度が高くなるにしたがって開口率が低下してくるため、高輝度を達成しようとした場合、バックライトの輝度を高くする必要があり、バックライトの消費電力が増大するという問題がある。これを改善するため、従来の赤、緑、青の副画素に第４の副画素である白画素を加える技術がある（例えば、特許文献１）。この技術は、白画素が輝度を向上させる分、バックライトの電流値を下げ、消費電力を低減する。
また、バックライトの電流値を下げない場合は、白画素によって輝度が向上するため、これを利用して、屋外の外光下における視認性を向上させる技術がある（例えば、特許文献２）。特許文献２の技術は、入力信号の明度によって、入力信号を伸長させるための伸長係数を異ならせる。このようにすると、明度が小さい、すなわち低階調側では伸長係数が大きく、明度が大きい、すなわち高階調側では伸長係数が小さくなる。その結果、低階調側の輝度がより高くなり、屋外における表示装置の視認性が向上する。
特開２０１２−１０８５１８号公報 特開２０１２−２２２１７号公報
表示装置は、さらに低消費電力を求められ、又は屋外における表示装置の視認性の向上を求められている。
本発明は、表示装置の消費電力を低減すること、又は屋外における表示装置の視認性を向上させることを目的とする。
本発明の表示装置は、第１色成分を表示する第１副画素と、第２色成分を表示する第２副画素と、第３色成分を表示する第３副画素と、前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素とは異なる第４色成分を表示する第４副画素と、を含む画素がマトリクス状に配置された表示部と、前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素で表示可能な入力信号が入力されて、前記第１副画素、前記第２副画素、前記第３副画素及び前記第４副画素への各出力信号を演算する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記入力信号のうち彩度を変化させた変換後入力信号を生成し、前記変換後入力信号と、前記第４副画素による明度の増加量とに基づいて、前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素の出力信号を演算する。
図１は、本実施形態に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係る画像表示パネルの画素配列を示す図である。 図３は、本実施形態に係る表示装置の画像表示パネル及び画像表示パネル駆動回路の概念図である。 図４は、本実施形態に係る画像表示パネルの画素配列の他の例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る表示装置の信号処理部を説明するためのブロック図である。 図６は、図５に示す彩度変換部を説明するためのブロック図である。 図７は、本実施形態の表示装置で再現可能な再現ＨＳＶ色空間の概念図である。 図８は、再現ＨＳＶ色空間の色相と彩度との関係を示す概念図である。 図９は、彩度低減比率に応じた色域を説明するための説明図である。 図１０は、本実施形態に係る色変換処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図１１は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。 図１２は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。 図１３は、本実施形態の変換後入力信号が伸長された伸長値とＨＳＶ色空間との関係を示す図である。 図１４は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の他の関係を示す説明図である。 図１５は、本実施形態に係る色変換処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。 図１６は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。 図１７は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。 図１８は、本実施形態の変換後入力信号が伸長された伸長値とＨＳＶ色空間との関係を示す図である。 図１９は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の他の関係を示す説明図である。 図２０は、本実施形態に係る表示装置の構成の他の例を示すブロック図である。 図２１は、本実施形態に係る表示装置の構成の他の例を示すブロック図である。 図２２は、本実施形態に係る表示装置の構成の他の例を示すブロック図である。 図２３は、本実施形態に係る表示装置を備えた電子機器の一例を示す図である。 図２４は、本実施形態に係る表示装置を備えた電子機器の一例を示す図である。
発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、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、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様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図１は、本実施形態に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る画像表示パネルの画素配列を示す図である。図３は、本実施形態に係る表示装置の画像表示パネル及び画像表示パネル駆動回路の概念図である。図４は、本実施形態に係る画像表示パネルの画素配列の他の例を示す図である。
図１に示すように、表示装置１０は、制御装置１１の画像出力部１２からの入力信号（ＲＧＢデータ）が入力され所定のデータ変換処理を実行して出力する信号処理部２０と、信号処理部２０から出力された出力信号に基づいて画像を表示させる画像表示パネル３０と、画像表示パネル（表示部）３０の駆動を制御する画像表示パネル駆動回路４０と、画像表示パネル３０を背面から照明する面状光源装置５０と、面状光源装置５０の駆動を制御する面状光源装置制御回路６０と、を備える。なお、表示装置１０は、特開２０１１−１５４３２３号公報に記載されている画像表示装置組立体と同様の構成であり、特開２０１１−１５４３２３号公報に記載されている各種変形例が適用可能である。
信号処理部２０は、画像表示パネル３０及び面状光源装置５０の動作を制御する演算処理部である。信号処理部２０は、画像表示パネル３０を駆動するための画像表示パネル駆動回路４０、及び、面状光源装置５０を駆動するための面状光源装置制御回路６０と接続されている。信号処理部２０は、外部から入力される入力信号を処理して出力信号及び面状光源装置制御信号を生成する。つまり、信号処理部２０は、入力信号の入力ＨＳＶ色空間の入力値（入力信号）を、第１の色、第２の色、第３の色及び第４の色成分で再現される再現ＨＳＶ色空間の再現値（出力信号）に変換して生成し、生成した出力信号を画像表示パネル３０に出力する。信号処理部２０は、生成した出力信号を画像表示パネル駆動回路４０に出力し、生成した面状光源装置制御信号を面状光源装置制御回路６０に出力する。
図２、図３に示すように、画像表示パネル３０は、画素４８が、Ｐ０×Ｑ０個（行方向にＰ０個、列方向にＱ０個）、２次元のマトリクス状に配列されている。図２、図３に示す例は、ＸＹの２次元座標系に複数の画素４８がマトリクス状に配列されている例を示している。この例において、行方向がＸ方向、列方向はＹ方向である。
画素４８は、第１副画素４９Ｒと、第２副画素４９Ｇと、第３副画素４９Ｂと、第４副画素４９Ｗとを有する。第１副画素４９Ｒは、第１色成分（例えば、第１原色として赤色）を表示する。第２副画素４９Ｇは、第２色成分（例えば、第２原色として緑色）を表示する。第３副画素４９Ｂは、第３色成分（例えば、第３原色として青色）を表示する。第４副画素４９Ｗは、第４色成分（例えば白色）を表示する。以下において、第１副画素４９Ｒと、第２副画素４９Ｇと、第３副画素４９Ｂと、第４副画素４９Ｗとをそれぞれ区別する必要がない場合、副画素４９という。上述した画像出力部１２は、画素４８において第１色成分、第２色成分及び第３色成分で表示可能なＲＧＢデータを信号処理部２０の入力信号として出力する。
表示装置１０は、より具体的には、透過型のカラー液晶表示装置である。画像表示パネル３０は、カラー液晶表示パネルであり、第１副画素４９Ｒと画像観察者との間に第１原色を通過させる第１カラーフィルタが配置され、第２副画素４９Ｇと画像観察者との間に第２原色を通過させる第２カラーフィルタが配置され、第３副画素４９Ｂと画像観察者との間に第３原色を通過させる第３カラーフィルタが配置されている。また、画像表示パネル３０は、第４副画素４９Ｗと画像観察者との間にカラーフィルタが配置されていない。第４副画素４９Ｗには、カラーフィルタの代わりに透明な樹脂層が備えられていてもよい。このように画像表示パネル３０は、透明な樹脂層を設けることで、第４副画素４９Ｗにカラーフィルタを設けないことによって第４副画素４９Ｗに大きな段差が生じることを抑制することができる。なお本実施の形態では第４副画素として白色を表示する例を挙げたが、これに限定されない。白色に代えて黄色等の他の色を表示させてもよい。第４副画素として例えば黄色を表示させる場合は、黄色を透過させるカラーフィルタを配置すればよい。
そして、画像表示パネル３０は、図２に示す例では、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ、第３副画素４９Ｂ及び第４副画素４９Ｗをストライプ配列に類似した配列で配置されている。なお、１つの画素４８に含まれる副画素４９Ｒ、４９Ｇ、４９Ｂ、４９Ｗの構造及びその配置は特に限定されない。例えば、画像表示パネル３０は、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ、第３副画素４９Ｂ及び第４副画素４９Ｗをダイアゴナル配列（モザイク配列）に類似した配列で配置してもよい。また、例えば、デルタ配列（トライアングル配列）に類似した配列、レクタングル配列に類似した配列等としてもよい。さらに、図４に示す画像表示パネル３０’のように、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂを有する画素４８Ａと、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第４副画素４９Ｗを有する画素４８Ｂとが行方向及び列方向にそれぞれ交互に配列されていてもよい。
一般的には、ストライプ配列に類似した配列は、パーソナルコンピュータ等においてデータや文字列を表示するのに好適である。これに対して、モザイク配列に類似した配列は、ビデオカメラレコーダ又はデジタルスチルカメラ等において自然画を表示するのに好適である。
画像表示パネル駆動回路４０は、信号出力回路４１及び走査回路４２を備えている。画像表示パネル駆動回路４０は、信号出力回路４１によって映像信号を保持し、順次、画像表示パネル３０に出力する。信号出力回路４１は、配線ＤＴＬによって画像表示パネル３０と電気的に接続されている。画像表示パネル駆動回路４０は、走査回路４２によって、画像表示パネル３０における副画素の動作（光透過率）を制御するためのスイッチング素子（例えば、ＴＦＴ）のオン／オフを制御する。走査回路４２は、配線ＳＣＬによって画像表示パネル３０と電気的に接続されている。
面状光源装置５０は、画像表示パネル３０の背面に配置され、画像表示パネル３０に向けて光を照射することで、画像表示パネル３０を照明する。面状光源装置５０は、画像表示パネル３０の全面に光を照射し、画像表示パネル３０を明るくする。面状光源装置制御回路６０は、面状光源装置５０から出力する光の光量等を制御する。具体的には、面状光源装置制御回路６０は、信号処理部２０から出力される面状光源装置制御信号に基づいて面状光源装置５０に供給する電圧又はｄｕｔｙ比を調整することで、画像表示パネル３０を照射する光の光量（光の強度）を制御する。次に、表示装置１０、より具体的には信号処理部２０が実行する処理動作について説明する。
図５は、本実施形態に係る表示装置の信号処理部を説明するためのブロック図である。図６は、図５に示す彩度変換部を説明するためのブロック図である。信号処理部２０は、画像出力部１２からの入力信号Ｓｉｎ（ＲＧＢデータ）が入力されるガンマ変換部２１と、彩度変換部２２と、画像解析部２３と、データ変換部２４と、逆ガンマ変換部２５と、バックライト制御部２６と、を備える。ガンマ変換部２１は、入力信号Ｓｉｎ（ＲＧＢデータ）をガンマ変換処理する。彩度変換部２２は後述するように、入力信号ＳｉｎをＨＳＶ変換し、彩度に所定のゲインを乗じて彩度変換し、ＲＧＢ変換する。画像解析部２３は、彩度変換部２２からの入力値に基づいた後述する伸長係数αの制御情報Ｓαと、伸長係数αに基づいた面状光源装置制御信号Ｓｐｗｍを演算する。バックライト制御部２６は、面状光源装置制御信号Ｓｐｗｍに基づいた制御信号Ｓｂｌにより面状光源装置制御回路６０を制御する。
データ変換部２４は、彩度変換部２２からの入力値と、伸長係数αの制御情報Ｓαと、に基づいて、全画素４８における各副画素４９の出力中間信号Ｓｒｇｂｗを決定し、出力する。逆ガンマ変換部２５は、出力中間信号Ｓｒｇｂｗに基づいて、逆ガンマ変換を処理した出力信号Ｓｏｕｔを画像表示パネル駆動回路４０へ入力する。
図７は、本実施形態の表示装置で再現可能な再現ＨＳＶ色空間の概念図である。図８は、再現ＨＳＶ色空間の色相と彩度との関係を示す概念図である。信号処理部２０は、外部から表示する画像の情報である入力信号が入力される。入力信号は、各画素に対して、その位置で表示する画像（色）の情報を入力信号として含んでいる。具体的には、Ｐ０×Ｑ０個の画素４８がマトリクス状に配置された画像表示パネル３０において、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８（ただし、１≦ｐ≦Ｐ０、１≦ｑ≦Ｑ０）に対して、信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの入力信号、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの入力信号及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの入力信号（図１参照）が含まれる信号が信号処理部２０に入力される。
彩度変換部２２は、ＨＳＶ変換部２２１と、彩度変換処理部２２２と、彩度変換設定部２２３と、ＲＧＢ変換部２２４とを備える。図６において、彩度変換部２２は、信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの入力信号Ｒ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの入力信号Ｇ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの入力信号ＢがＨＳＶ変換部２２１に入力される。ＨＳＶ変換部２２１は、彩度Ｓ及び明度Ｖ（Ｓ）として、Ｓ＝（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ及びＶ（Ｓ）＝Ｍａｘで演算する。彩度Ｓは０から１までの値をとることができ、明度Ｖ（Ｓ）は０から（２ｎ−１）までの値をとることができ、ｎは表示階調ビット数である。また、Ｍａｘは、画素への第１副画素の入力信号値Ｒ、第２副画素の入力信号値Ｇ及び第３副画素の入力信号値Ｂの３つの副画素の入力信号値の最大値である。Ｍｉｎは、画素への第１副画素の入力信号値Ｒ、第２副画素の入力信号値Ｇ及び第３副画素の入力信号値Ｂの３つの副画素の入力信号値の最小値である。また、ＨＳＶ変換部２２１は、色相Ｈとして、３つの副画素の入力信号値の最小値がＢの場合、６０×（Ｇ−Ｒ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）＋６０を演算する。ＨＳＶ変換部２２１は、色相Ｈとして、３つの副画素の入力信号値の最小値がＲの場合、６０×（Ｂ−Ｇ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）＋１８０を演算する。ＨＳＶ変換部２２１は、色相Ｈとして、３つの副画素の入力信号値の最小値がＧの場合、６０×（Ｒ−Ｂ）／（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）＋３００を演算する。
彩度変換処理部２２２は、彩度変換設定部２２３で設定された設定値に基づいてゲイン値Ｓｇａｉｎと、彩度Ｓとを乗算する。ＲＧＢ変換部２２４は、色相Ｈと、明度Ｖ（Ｓ）と、彩度変換処理部２２２で処理された彩度Ｓを信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａとする。
信号処理部２０のデータ変換部２４は、入力信号として信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａを処理する。データ変換部２４は、当該処理により、第１副画素４９Ｒの表示階調を決定するための第１副画素の出力信号（信号値Ｘ１−（ｐ、ｑ））、第２副画素４９Ｇの表示階調を決定するための第２副画素の出力信号（信号値Ｘ２−（ｐ、ｑ））、第３副画素４９Ｂの表示階調を決定するための第３副画素の出力信号（信号値Ｘ３−（ｐ、ｑ））及び第４副画素４９Ｗの表示階調を決定するための第４副画素の出力信号（信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ））を生成する。データ変換部２４は、当該生成された第１副画素乃至第４副画素の出力信号を、画像表示パネル駆動回路４０に出力する。
表示装置１０は、画素４８に第４色成分（例えば白色）を出力する第４副画素４９Ｗを備えることで、図７に示すように、ＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げることができる。つまり、図７に示すように、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂが表示することのできる円柱形状のＨＳＶ色空間に、彩度Ｓが高くなるほど明度Ｖの最大値が低くなる略台形形状となる立体が載っている形状となる。
信号処理部２０は、第４色成分（例えば白色）を加えることで、拡大されたＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）が、信号処理部２０に記憶されている。つまり、信号処理部２０は、図７に示すＨＳＶ色空間の立体形状について、彩度Ｓ及び色相Ｈの座標（値）毎に明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）の値を記憶している。入力信号は、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの入力信号を有するため、入力信号のＨＳＶ色空間は、円柱形状、つまり、再現ＨＳＶ色空間の円柱形状部分と同じ形状となる。
次に、信号処理部２０は、少なくとも第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ（信号値ｘ１−（ｐ、ｑ））及び伸長係数αに基づいて、第１副画素４９Ｒの出力信号（信号値Ｘ１−（ｐ、ｑ））を算出し、第１副画素４９Ｒへ出力する。また、信号処理部２０は、少なくとも第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ（信号値ｘ２−（ｐ、ｑ））及び伸長係数αに基づいて第２副画素４９Ｇの出力信号（信号値Ｘ２−（ｐ、ｑ））を算出し、第２副画素４９Ｇへ出力する。また、信号処理部２０は、少なくとも第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａ（信号値ｘ３−（ｐ、ｑ））及び伸長係数αに基づいて第３副画素４９Ｂの出力信号（信号値Ｘ３−（ｐ、ｑ））を算出し、第３副画素４９Ｂへ出力する。さらに、信号処理部２０は、第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ（信号値ｘ１−（ｐ、ｑ））、第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ（信号値ｘ２−（ｐ、ｑ））及び第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａ（信号値ｘ３−（ｐ、ｑ））に基づいて第４副画素４９Ｗの出力信号（信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ））を算出し、第４副画素４９Ｗへ出力する。
具体的には、信号処理部２０は、第１副画素４９Ｒの伸長係数α及び第４副画素４９Ｗの出力信号に基づいて第１副画素４９Ｒの出力信号を算出し、第２副画素４９Ｇの伸長係数α及び第４副画素４９Ｗの出力信号に基づいて第２副画素４９Ｇの出力信号を算出し、第３副画素４９Ｂの伸長係数α及び第４副画素４９Ｗの出力信号に基づいて第３副画素４９Ｂの出力信号を算出する。
つまり、信号処理部２０は、χを表示装置１０に依存した定数としたとき、第（ｐ、ｑ）番目の画素（又は第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの組）への第１副画素４９Ｒの出力信号である信号値Ｘ１−（ｐ、ｑ）、第２副画素４９Ｇの出力信号である信号値Ｘ２−（ｐ、ｑ）及び第３副画素４９Ｂの出力信号である信号値Ｘ３−（ｐ、ｑ）を、次に示す式（１）〜式（３）から求める。
Ｘ１−（ｐ、ｑ）＝α・ｘ１−（ｐ、ｑ）−χ・Ｘ４−（ｐ、ｑ）・・・（１）
Ｘ２−（ｐ、ｑ）＝α・ｘ２−（ｐ、ｑ）−χ・Ｘ４−（ｐ、ｑ）・・・（２）
Ｘ３−（ｐ、ｑ）＝α・ｘ３−（ｐ、ｑ）−χ・Ｘ４−（ｐ、ｑ）・・・（３）
信号処理部２０は、第４の色を加えることで拡大されたＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）を求め、複数の画素における副画素の入力信号値に基づき、これらの複数の画素における彩度Ｓ及び明度Ｖ（Ｓ）を求め、明度Ｖ（Ｓ）と伸長係数αの積から求められた伸長された明度の値が最大値Ｖmax（Ｓ）を超える画素の全画素に対する割合が限界値β（Ｌｉｍｉｔ値）以下となるように伸長係数αを決定する。ここで、限界値βは、色相Ｈ及び彩度Ｓの値の組み合わせにおいて再現ＨＳＶ色空間の明度の最大値に対して当該最大値を超える幅の割合の上限の値（割合）となる。
ここで、上述したように、彩度Ｓ及び明度Ｖ（Ｓ）は、Ｓ＝（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘ及びＶ（Ｓ）＝Ｍａｘで表される。彩度Ｓは０から１までの値をとることができ、明度Ｖ（Ｓ）は０から（２ｎ−１）までの値をとることができ、ｎは表示階調ビット数である。また、Ｍａｘは、画素への第１副画素の入力信号値、第２副画素の入力信号値及び第３副画素の入力信号値の３つの副画素の入力信号値の最大値である。Ｍｉｎは、画素への第１副画素の入力信号値、第２副画素の入力信号値及び第３副画素の入力信号値の３つの副画素の入力信号値の最小値である。また、色相Ｈは、図８に示すように０°から３６０°で表される。０°から３６０°に向かって、赤（Ｒｅｄ）、黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、シアン（Ｃｙａｎ）、青（Ｂｌｕｅ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、赤となる。本実施形態では、角度０°を含む領域が赤となり、角度１２０°を含む領域が緑となり、角度２４０°を含む領域が青となる。彩度Ｓは、図８に示すように、外側に向かって、０、０．５、０．８、１のように大きくなる。
本実施形態において、信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）は、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）と伸長係数αとの積に基づき求めることができる。具体的には、下記の式（４）に基づいて信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）を求めることができる。式（４）では、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）と伸長係数αとの積をχで除しているが、これに限定するものではない。χについては後述する。また、伸長係数αは、１画像表示フレーム毎に決定される。
Ｘ４−（ｐ、ｑ）＝Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）・α／χ・・・（４）
一般に、第（ｐ、ｑ）番目の画素において、第１副画素４９Ｒの入力信号（信号値ｘ１−（ｐ、ｑ））、第２副画素４９Ｇの入力信号（信号値ｘ２−（ｐ、ｑ））及び第３副画素４９Ｂの入力信号（信号値ｘ３−（ｐ、ｑ））に基づき、円柱のＨＳＶ色空間における彩度（Saturation）Ｓ（ｐ、ｑ）及び明度（Brightness）Ｖ（Ｓ）（ｐ、ｑ）は、次の式（５）、式（６）から求めることができる。
Ｓ（ｐ、ｑ）＝（Ｍａｘ（ｐ、ｑ）−Ｍｉｎ（ｐ、ｑ））／Ｍａｘ（ｐ、ｑ）・・・（５）
Ｖ（Ｓ）（ｐ、ｑ）＝Ｍａｘ（ｐ、ｑ）・・・（６）
ここで、Ｍａｘ（ｐ、ｑ）は、（ｘ１−（ｐ、ｑ）、ｘ２−（ｐ、ｑ）、ｘ３−（ｐ、ｑ））の３個の副画素４９の入力信号値の最大値であり、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）は、（ｘ１−（ｐ、ｑ）、ｘ２−（ｐ、ｑ）、ｘ３−（ｐ、ｑ））の３個の副画素４９の入力信号値の最小値である。本実施形態ではｎ＝８とした。すなわち、表示階調ビット数を８ビット（表示階調の値を０から２５５の２５６階調）とした。
白色を表示する第４副画素４９Ｗには、カラーフィルタが配置されていない。第１副画素４９Ｒに第１副画素の出力信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力され、第２副画素４９Ｇに第２副画素の出力信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力され、第３副画素４９Ｂに第３副画素の出力信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力されたときの、画素４８又は画素４８の群が備える第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの集合体の輝度をＢＮ１−３とする。また、画素４８又は画素４８の群が備える第４副画素４９Ｗに、第４副画素４９Ｗの出力信号の最大信号値に相当する値を有する信号が入力されたときの第４副画素４９Ｗの輝度ＢＮ４としたときを想定する。すなわち、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの集合体によって最大輝度の白色が表示され、この白色の輝度がＢＮ１−３で表される。すると、χを表示装置１０に依存した定数としたとき、定数χは、χ＝ＢＮ４／ＢＮ１−３で表される。
具体的には、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの集合体に、次の表示階調の値を有する入力信号として、信号値ｘ１−（ｐ、ｑ）＝２５５、信号値ｘ２−（ｐ、ｑ）＝２５５、信号値ｘ３−（ｐ、ｑ）＝２５５が入力されたときにおける白色の輝度ＢＮ１−３に対して、第４副画素４９Ｗに表示階調の値２５５を有する入力信号が入力されたと仮定したときの輝度ＢＮ４は、例えば、１．５倍である。すなわち、本実施形態にあっては、χ＝１．５である。
ところで、信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）が、上述した式（４）で与えられる場合、Ｖｍａｘ（Ｓ）は、次の式（７）、式（８）で表すことができる。
Ｓ≦Ｓ０の場合、
Ｖｍａｘ（Ｓ）＝（χ＋１）・（２ｎ−１）・・・（７）
Ｓ０＜Ｓ≦１の場合、
Ｖｍａｘ（Ｓ）＝（２ｎ−１）・（１／Ｓ）・・・（８）
ここで、Ｓ０＝１／（χ＋１）である。
このようにして得られた、第４色成分を加えることによって拡大されたＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）が、例えば、信号処理部２０に一種のルック・アップ・テーブルとして記憶されている。あるいは、拡大されたＨＳＶ色空間における彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）は、都度、信号処理部２０において求められる。
次に、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における出力信号である信号値Ｘ１−（ｐ、ｑ）、Ｘ２−（ｐ、ｑ）、Ｘ３−（ｐ、ｑ）、Ｘ４−（ｐ、ｑ）の求め方（伸長処理）を説明する。次の処理は、（第１副画素４９Ｒ＋第４副画素４９Ｗ）によって表示される第１原色の輝度、（第２副画素４９Ｇ＋第４副画素４９Ｗ）によって表示される第２原色の輝度、（第３副画素４９Ｂ＋第４副画素４９Ｗ）によって表示される第３原色の輝度の比を保つように行われる。しかも、色調を保持（維持）するように行われる。さらには、階調−輝度特性（ガンマ特性、γ特性）を保持（維持）するように行われる。また、いずれかの画素４８又は画素４８の群において、入力信号値のすべてが０である場合又は小さい場合、このような画素４８又は画素４８の群を含めることなく、伸長係数αを求めればよい。
（第１工程）
まず、信号処理部２０は、複数の画素４８における副画素４９の入力信号値に基づき、これらの複数の画素４８における彩度Ｓ及び明度Ｖ（Ｓ）を求める。具体的には、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８への第１副画素４９Ｒの入力信号である信号値ｘ１−（ｐ、ｑ）、第２副画素４９Ｇの入力信号である信号値ｘ２−（ｐ、ｑ）、第３副画素４９Ｂの入力信号である信号値ｘ３−（ｐ、ｑ）に基づき、式（５）及び式（６）からＳ（ｐ、ｑ）、Ｖ（Ｓ）（ｐ、ｑ）を求める。信号処理部２０は、この処理を、すべての画素４８に対して行う。
（第２工程）
次いで、信号処理部２０は、複数の画素４８において求められたＶｍａｘ（Ｓ）／Ｖ（Ｓ）に基づき伸長係数α（Ｓ）を求める。
α（Ｓ）＝Ｖｍａｘ（Ｓ）／Ｖ（Ｓ）・・・（９）
そして、複数の画素（本実施形態にあっては全てのＰ０×Ｑ０個の画素）４８において求められた伸長係数α（Ｓ）の値を昇順に並べ、Ｐ０×Ｑ０個の伸長係数α（Ｓ）の値の内、最小値からβ×Ｐ０×Ｑ０個のところに相当する伸長係数α（Ｓ）を伸長係数αとする。こうして、明度Ｖ（Ｓ）と伸長係数αの積から求められた伸長された明度の値が最大値Ｖmax（Ｓ）を越える画素の全画素に対する割合が所定の値（β）以下となるように伸長係数αを決定することができる。
（第３工程）
次に、信号処理部２０は、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）を、少なくとも、入力信号の信号値ｘ１−（ｐ、ｑ）、信号値ｘ２−（ｐ、ｑ）及び信号値ｘ３−（ｐ、ｑ）に基づいて求める。本実施形態にあっては、信号処理部２０は、信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）を、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）、伸長係数α及び定数χに基づいて決定する。より具体的には、信号処理部２０は、上述したとおり、信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）を、上記の式（４）に基づいて求める。信号処理部２０は、Ｐ０×Ｑ０個の全画素４８において信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）を求める。
（第４工程）
その後、信号処理部２０は、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における信号値Ｘ１−（ｐ、ｑ）を、信号値ｘ１−（ｐ、ｑ）、伸長係数α及び信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）に基づき求め、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における信号値Ｘ２−（ｐ、ｑ）を、信号値ｘ２−（ｐ、ｑ）、伸長係数α及び信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）に基づき求め、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における信号値Ｘ３−（ｐ、ｑ）を、信号値ｘ３−（ｐ、ｑ）、伸長係数α及び信号値Ｘ４−（ｐ、ｑ）に基づき求める。具体的には、信号処理部２０は、第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における信号値Ｘ１−（ｐ、ｑ）、信号値Ｘ２−（ｐ、ｑ）及び信号値Ｘ３−（ｐ、ｑ）を、上記の式（１）〜（３）に基づいて求める。
信号処理部２０は、式（４）に示したとおり、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値をαによって伸長する。このように、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値がαによって伸長されることで、白色表示副画素（第４副画素４９Ｗ）の輝度が増加するだけでなく、上記式に示すとおり、赤色表示副画素、緑色表示副画素及び青色表示副画素（それぞれ第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂに対応する）の輝度も増加する。このため、色のくすみが発生するといった問題を回避することができる。すなわち、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値が伸長されていない場合と比較して、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値がαによって伸長されることで、画像全体として輝度はα倍となる。したがって、例えば、静止画等の画像表示を高輝度で行うことができ、好適である。
第（ｐ、ｑ）番目の画素４８における出力信号Ｘ１−（ｐ、ｑ）、Ｘ２−（ｐ、ｑ）、Ｘ３−（ｐ、ｑ）、Ｘ４−（ｐ、ｑ）によって表示される輝度は、入力信号ｘ１−（ｐ、ｑ）、ｘ２−（ｐ、ｑ）、ｘ３−（ｐ、ｑ）から形成される輝度のα倍に伸長されている。このため、表示装置１０は、伸長されていない状態の画素４８の輝度と同じ画素の輝度とするためには、面状光源装置５０の輝度を、伸長係数αに基づき減少させればよい。具体的には、面状光源装置５０の輝度を、（１／α）倍とすればよい。
また、上述したように、本実施形態の表示装置１０は、入力信号の１フレーム毎に限界値（Ｌｉｍｉｔ値）βを設定することで、画質を維持しつつ、消費電力を低減することができる値を伸長係数とすることができる。
（入力信号の彩度変換処理）
図９は、彩度低減比率に応じた色域を説明するための説明図である。図６に示す彩度変換処理部２２２は、入力信号の彩度Ｓに対して一律にゲイン値Ｓｇａｉｎを乗じてしまうと、図９に示すように、データ変換部２４での処理により、色域が狭くなってしまうことが分かる。表示階調の値が２５５の単色である場合、白成分が増えて彩度が低減するように彩度変換されるが、色域が狭くなってしまう。本実施形態では、彩度変換処理部２２２が入力信号値に対して彩度を低減する変換を処理する場合でも色域の狭化を抑制できる処理方法について説明する。
上述したように、彩度Ｓは、Ｓ＝（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）／Ｍａｘであり、彩度Ｓが１になる条件は、Ｍｉｎ＝０である。そこで、彩度変換処理部２２２は、Ｍｉｎの値に応じたゲイン値Ｓｇａｉｎとすることで、彩度Ｓの値を低減する変換を処理する場合でも色域の狭化を抑制できる。ゲイン値Ｓｇａｉｎは、下記式（１０）で示すことができる。
Ｓｇａｉｎ＝（Ｓｐａｒａｍ−１）×Ｍｉｎ＋１ ・・・（１０）
Ｓｐａｒａｍは、彩度変換設定部２２３で設定された設定値である。ここで、設定値Ｓｐａｒａｍは、０≦Ｓｐａｒａｍ＜１であり、例えば彩度変換設定部２２３に記憶されている。図１０は、本実施形態に係る色変換処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。図１１は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。図１２は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。図１３は、本実施形態の変換後入力信号が伸長された伸長値とＨＳＶ色空間との関係を示す図である。
図１０に示すように、信号処理部２０は、低消費電力の要求を受け付けた場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）、彩度変換部２２が彩度変換設定部２２３に記憶されている、Ｓｐａｒａｍを読み出し（ステップＳ１２）、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎと、彩度Ｓとを乗算する。ＲＧＢ変換部２２４は、色相Ｈと、明度Ｖ（Ｓ）と、彩度変換処理部２２２で処理された彩度Ｓを信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａとする。これにより、信号処理部２０は、彩度変換の処理を実行する（ステップＳ１４）。本実施形態では、ステップ１１において、信号処理部２０が受け付ける要求は低消費電力の要求であるが、輝度向上の要求であってもよい。
図１１に示すように、Ｍａｘ＝１かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝０．５とし、ゲイン値ＳｇａｉｎをＭｉｎの関数としない（Ｓｇａｉｎ補正なしとして図１１に図示）場合、入力信号の彩度Ｓに対して一律にゲイン値Ｓｇａｉｎ＝Ｓｐａｒａｍ＝０．５が乗じられ、表示階調の値が２５５の単色である場合、白成分が増えて彩度が低減するように彩度変換されるが、色域が狭くなってしまう。これに対し、図１１に示すように、Ｍａｘ＝１かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝０．５とし、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎとした（Ｓｇａｉｎ補正ありとして図１１に図示）場合、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくようになり、表示階調の値が２５５の単色であれば、彩度の低減が抑制され、色域が維持される。式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎは、図１２に示すように、Ｍａｘ＝０．５かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝０．５とした場合、Ｍｉｎの値がＭａｘの値を超えないので、Ｍａｘの値にも影響を受ける。
図１３に示すように、彩度Ｓが１に近い場合、彩度変換設定部２２３への入力値のＨＳＶ空間での位置Ｘ３１は、彩度変換設定部２２３により彩度変換されても彩度の低減量が抑制されているので、ＨＳＶ空間での位置Ｘ３２のように変換量が小さい。このため、データ変換部２４がＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げても、ＨＳＶ空間での位置Ｘ３３に位置するだけで色域の狭化が抑制される。
図１３に示すように、彩度Ｓが０．８に近い場合、彩度変換設定部２２３への入力値のＨＳＶ空間での位置Ｘ２１は、彩度変換設定部２２３により彩度変換されても彩度の低減量が抑制されているので、ＨＳＶ空間での位置Ｘ２２のように変換量が小さい。このため、データ変換部２４がＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げても、ＨＳＶ空間での位置Ｘ２３に位置するだけで色域の狭化が抑制される。
図１３に示すように、彩度Ｓが０．３に近い場合、彩度変換設定部２２３への入力値のＨＳＶ空間での位置Ｘ１１は、彩度変換設定部２２３により彩度変換されて、ＨＳＶ空間での位置Ｘ１２のように変換量を大きくする。このため、データ変換部２４がＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げて、ＨＳＶ空間での位置Ｘ１３に位置する。
図１０に示すように、信号処理部２０は、低消費電力の要求を受け付けない場合（ステップＳ１１、Ｎｏ）、彩度変換部２２が彩度変換設定部２２３に記憶されている、Ｓｐａｒａｍ＝１の設定値Ｓｐａｒａｍを読み出し（ステップＳ１３）、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎ＝１と、彩度Ｓとを乗算する（ステップＳ１４）。信号処理部２０は、信号処理部２０は、彩度変換の処理を実行（ステップＳ１４）しても、彩度Ｓ自体に変化を与えない。
信号処理部２０は、入力信号として信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａと、限界値β（Ｌｉｍｉｔ値）とに基づいて、伸長係数αを演算する（ステップＳ１５）。そして、信号処理部２０は、入力信号と伸長係数とに基づいて、全画素４８における各副画素４９の出力信号を決定し、出力する（ステップＳ１６）。これにより、信号処理部２０は、上述したようにＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げることができる。
その後、信号処理部２０は、さらに光源の出力を決定する（ステップＳ１７）。つまり、信号処理部２０は、伸長した出力信号を画像表示パネル駆動回路４０に出力し、伸長した結果に対応して算出した面状光源（面状光源装置５０）の出力の条件を面状光源装置制御信号として、面状光源装置制御回路６０に出力する。
以上説明したように、本実施形態に係る信号処理部２０は、入力信号のうち彩度Ｓを低減させるように変化させた変換後入力信（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）を生成し、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）と、第４副画素による明度の増加量の関数である伸長係数αとに基づいて、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの出力信号を演算する。これにより、彩度Ｓが低減した分伸長係数αを大きくできるので、表示装置１０の消費電力が抑制される。
上述したように、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）は、入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を０≦Ｓｐａｒａｍ＜１としたとき、上記式（１０）である。これにより、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくようになり、表示階調の値が２５５の単色のような色成分であっても、彩度の低減が抑制され、色域が維持される。入力信号の彩度Ｓが０に近づくと、ゲイン値Ｓｇａｉｎも小さくなり、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）の彩度Ｓは、入力信号の彩度Ｓよりも低減する。その結果、上述した第２工程において、伸長係数α（Ｓ）を大きくすることができ、式（４）に示したとおり、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値をαによって伸長する。このように、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値がαによって伸長されることで、白色表示副画素（第４副画素４９Ｗ）の輝度が増加するだけでなく、上記式に示すとおり、赤色表示副画素、緑色表示副画素及び青色表示副画素（それぞれ第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂに対応する）の輝度も増加する。そして、変換後入力信号から形成される輝度のα倍に伸長されている。このため、表示装置１０は、伸長されていない状態の画素４８の輝度と同じ画素の輝度とするためには、面状光源装置５０の輝度を、伸長係数αに基づき減少させればよい。具体的には、面状光源装置５０の輝度を、（１／α）倍とすればよいので、より消費電力が抑制される。
上述したように、上記式（１０）で求められるゲイン値Ｓｇａｉｎは、Ｍｉｎの値がＭａｘの値を超えないので、Ｍａｘの値にも影響を受ける。そこで、Ｍａｘ−Ｍｉｎ＝０のときに彩度Ｓ＝０となってしまうため、変換処理部２２２は、上述した式（１０）の代わりに、下記式（１１）でゲイン値Ｓｇａｉｎを演算してもよい。
Ｓｇａｉｎ＝Ｓｐａｒａｍ×（１−（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）） ・・・（１１）
図１４に示すように、Ｍａｘ＝０．５かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝０．５とし、ゲイン値ＳｇａｉｎをＭｉｎの関数としない（Ｓｇａｉｎ補正なしとして図１４に図示）場合、入力信号の彩度Ｓに対して一律にゲイン値Ｓｇａｉｎ＝Ｓｐａｒａｍ＝０．５が乗じられ、表示階調の値が２５５の単色である場合、白成分が増えて彩度が低減するように彩度変換されるが、色域が狭くなってしまう。これに対し、図１４に示すように、Ｍａｘ＝０．５かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝０．５とし、式（１１）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎとした（Ｓｇａｉｎ補正ありとして図１４に図示）場合、Ｍａｘ−Ｍｉｎ＝０のときに彩度Ｓ＝０とならない。また、Ｍａｘ＝０．５かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝０．５とし、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎとした（Ｓｇａｉｎ補正ありとして図１４に図示）場合、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくようになり、表示階調の値が２５５の単色であれば、彩度の低減が抑制され、色域が維持される。
上述したように、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）は、入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を０≦Ｓｐａｒａｍ＜１としたとき、上記式（１１）である。これにより、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくようになり、表示階調の値が２５５の単色のような色成分であっても、彩度の低減が抑制され、色域が維持される。入力信号の彩度Ｓが０に近づくと、ゲイン値Ｓｇａｉｎも小さくなり、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）の彩度Ｓは、入力信号の彩度Ｓよりも低減する。その結果、上述した第２工程において、伸長係数α（Ｓ）を大きくすることができ、式（４）に示したとおり、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値をαによって伸長する。このように、Ｍｉｎ（ｐ、ｑ）の値がαによって伸長されることで、白色表示副画素（第４副画素４９Ｗ）の輝度が増加するだけでなく、上記式に示すとおり、赤色表示副画素、緑色表示副画素及び青色表示副画素（それぞれ第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂに対応する）の輝度も増加する。そして、変換後入力信号から形成される輝度のα倍に伸長されている。このため、表示装置１０は、伸長されていない状態の画素４８の輝度と同じ画素の輝度とするためには、面状光源装置５０の輝度を、伸長係数αに基づき減少させればよい。具体的には、面状光源装置５０の輝度を、（１／α）倍とすればよいので、より消費電力が抑制される。
（アウトドアモード）
信号処理部２０は、屋外における表示装置１０の視認性を向上させるため、入力信号の明度Ｖによって、信号を伸長させるための伸長係数αを異ならせる。このようにすると、明度Ｖが小さい、すなわち低階調側では伸長係数αが大きくなる。また、明度Ｖが大きい、すなわち高階調側では伸長係数αが小さくなる。その結果、低階調側の輝度がより高くなり、屋外における表示装置１０の視認性が向上する。信号処理部２０は、面状光源装置５０の輝度を、伸長係数αに基づき減少させず照射するとともに、白色表示副画素（第４副画素４９Ｗ）の輝度を増加させる。本実施形態の信号処理部２０では、１を超える、彩度Ｓに対して常に一定の伸長係数αである場合を検討する。
図７に示すように、第４色成分（白色）を加えることで、拡大されたＨＳＶ色空間は、彩度Ｓを変数とした明度の最大値Ｖｍａｘ（Ｓ）を結ぶ明度の上限値を有している。画素４８毎に第１色成分、第２色成分及び第３色成分で表示可能な入力信号（ＲＧＢデータの入力値）に対して、伸張後の値は、例えば、彩度Ｓに対して常に一定の伸張係数α＝２．０だけ明度Ｖが増加するが、明度の上限値を超えた分だけ、階調情報がすべて失われ、階調つぶれが発生することになる。
図１５は、本実施形態に係る色変換処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。図１６は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。図１７は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の関係を示す説明図である。図１８は、本実施形態の変換後入力信号が伸長された伸長値とＨＳＶ色空間との関係を示す図である。図１９は、入力値の彩度に対する変換後の彩度の他の関係を示す説明図である。
図１５に示すように、信号処理部２０は、アウトドアの要求（屋外における表示装置１０の視認性を向上）を受け付けた場合（ステップＳ２１、Ｙｅｓ）、彩度変換部２２が彩度変換設定部２２３に記憶されている、０≦Ｓｐａｒａｍ＜１の設定値Ｓｐａｒａｍを読み出し（ステップＳ２２）、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎと、彩度Ｓとを乗算する。ＲＧＢ変換部２２４は、色相Ｈと、明度Ｖ（Ｓ）と、彩度変換処理部２２２で処理された彩度Ｓを信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａとする。これにより、信号処理部２０は、彩度変換の処理を実行する（ステップＳ２４）。
図１５に示すように、信号処理部２０は、アウトドアの要求を受け付けない場合（ステップＳ２１、Ｎｏ）、彩度変換部２２が彩度変換設定部２２３に記憶されている、Ｓｐａｒａｍ＝１の設定値Ｓｐａｒａｍを読み出し（ステップＳ２３）、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎ＝１と、彩度Ｓとを乗算する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３の処理は、上述した図１０に示すステップＳ１２の処理に置き換えて、設定値Ｓｐａｒａｍを０≦Ｓｐａｒａｍ＜１として、Ｓｐａｒａｍを読み出し、上述した式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎと、彩度Ｓとを乗算するようにしてもよい。
次に、信号処理部２０は、入力信号として信号値がｘ１−（ｐ、ｑ）の第１副画素４９Ｒの変換後入力信号Ｒａ、信号値がｘ２−（ｐ、ｑ）の第２副画素４９Ｇの変換後入力信号Ｇａ及び信号値がｘ３−（ｐ、ｑ）の第３副画素４９Ｂの変換後入力信号Ｂａと、限界値β（Ｌｉｍｉｔ値）とに基づいて、伸長係数αを演算する（ステップＳ２５）。そして、信号処理部２０は、入力信号と伸長係数とに基づいて、全画素４８における各副画素４９の出力信号を決定し、出力する（ステップＳ２６）。
図１６に示すように、Ｍａｘ＝１かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝１．５とし、ゲイン値ＳｇａｉｎをＭｉｎの関数としない（Ｓｇａｉｎ補正なしとして図１６に点線で図示）場合、入力信号の彩度Ｓに対して一律にゲイン値Ｓｇａｉｎ＝Ｓｐａｒａｍ＝１．５が乗じられ、表示階調の値が２５５の単色である場合、白成分が増えて彩度が低減するように彩度変換されるが、一律に伸長係数αで伸長されてしまうので、階調つぶれを生じ易くなってしまう。これに対し、図１６に示すように、Ｍａｘ＝１かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝１．５とし、式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎとした（Ｓｇａｉｎ補正ありとして図１６に実線で図示）場合、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくようになり、表示階調の値が２５５の単色であれば、彩度が増加され、大きな伸長係数αで伸長されても、階調つぶれが抑制される。式（１０）に基づいたゲイン値Ｓｇａｉｎは、図１７に示すように、Ｍａｘ＝０．５かつ設定値Ｓｐａｒａｍ＝１．５とした場合、Ｍｉｎの値がＭａｘの値を超えないので、Ｍａｘの値にも影響を受ける。
図１８に示すように、彩度Ｓが１に近い場合、彩度変換設定部２２３への入力値のＨＳＶ空間での位置Ｘ６１は、彩度変換設定部２２３により彩度変換されても彩度の低減量がされているので、ＨＳＶ空間での位置Ｘ６２のように変換量が小さい。このため、データ変換部２４がＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げても、ＨＳＶ空間での位置Ｘ６３に位置するだけで階調つぶれが抑制される。
図１８に示すように、彩度Ｓが０．８に近い場合、彩度変換設定部２２３への入力値のＨＳＶ空間での位置Ｘ５１は、彩度変換設定部２２３により彩度変換されても彩度の低減量が抑制されているので、ＨＳＶ空間での位置Ｘ５２のように変換量が小さい。このため、データ変換部２４がＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げても、ＨＳＶ空間での位置Ｘ５３に位置するだけで階調つぶれが抑制される。
図１８に示すように、彩度Ｓが０．３に近い場合、彩度変換設定部２２３への入力値のＨＳＶ空間での位置Ｘ４１は、彩度変換設定部２２３により彩度変換されて、ＨＳＶ空間での位置Ｘ４２のように変換量を大きくする。このため、データ変換部２４がＨＳＶ色空間（再現ＨＳＶ色空間）における明度のダイナミックレンジを広げて、ＨＳＶ空間での位置Ｘ４３に位置する。これにより、表示装置１０の屋外における表示装置の視認性が向上する。
以上説明したように、信号処理部２０は、伸長係数αが１を超えるアウトドアモード（第２の表示モード）の場合、入力信号のうち彩度Ｓを増加させるように変化させた変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）を生成し、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）と、第４副画素による明度の増加量の関数である伸長係数αとに基づいて、第１副画素４９Ｒ、第２副画素４９Ｇ及び第３副画素４９Ｂの出力信号を演算する。信号処理部２０は、変換後の入力値を一定の１を超える伸張係数αで伸張しても、明度の上限値を超えることが少なくなり、階調情報の消失が低減され、階調つぶれの発生が抑制される。
表示装置１０が備える画像表示パネル３０の画質は、例えば、表示装置１０の周囲が非常に明るい、すなわち照度が非常に大きい場合、変換後入力信（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）は入力信号と異なっているが画像表示パネル号３０の画質劣化は目立ちにくくなる。このため、表示装置１０の周囲が非常に明るい場合、表示装置１０は、アウトドアモード（第２の表示モード）を用いることにより、高輝度の表示を実現することができる。その結果、表示装置１０は、非常に明るい場所で使用される場合、輝度を高くして表示することができるので、視認性を向上させることができる。
上述したように、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）は、入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を１＜Ｓｐａｒａｍとしたとき、上記式（１０）である。これにより、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくように小さくなり、表示階調の値が２５５の単色のような色成分であっても、彩度の増加が抑制される。入力信号の彩度Ｓが０に近づくと、ゲイン値Ｓｇａｉｎも大きくなり、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）の彩度Ｓは、入力信号の彩度Ｓよりも増加する。信号処理部２０は、変換後の入力値が一定の１を超える伸張係数αで伸張しても、彩度Ｓが大きくなるにつれて明度の上限値を超えることが少なくなり、階調情報の消失が低減され、階調つぶれの発生が抑制される。なお、Ｓｐａｒａｍは、１＜Ｓｐａｒａｍ≦３．５であれば、十分な効果がある。
上述したように、上記式（１０）で求められるゲイン値Ｓｇａｉｎは、Ｍｉｎの値がＭａｘの値を超えないので、Ｍａｘの値にも影響を受ける。そこで、Ｍａｘ−Ｍｉｎ＝０のときに彩度Ｓ＝０となってしまうため、彩度変換処理部２２２は、上述した式（１０）の代わりに、図１９に示すように上述した式（１１）でゲイン値Ｓｇａｉｎを演算してもよい。
上述したように、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）は、入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、ゲイン値Ｓｇａｉｎは、入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を１＜Ｓｐａｒａｍとしたとき、上記式（１１）である。これにより、入力信号の彩度Ｓが１に近づくとゲイン値Ｓｇａｉｎも１に近づくように小さくなり、表示階調の値が２５５の単色のような色成分であっても、彩度の増加が抑制される。入力信号の彩度Ｓが０に近づくと、ゲイン値Ｓｇａｉｎも大きくなり、変換後入力信号（例えば、変換後入力信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ）の彩度Ｓは、入力信号の彩度Ｓよりも増加する。信号処理部２０は、変換後の入力値を一定の１を超える伸張係数αで伸張しても、彩度Ｓが大きくなるにつれて明度の上限値を超えることが少なくなり、階調情報の消失が低減され、階調つぶれの発生が抑制される。
図２０は、本実施形態に係る表示装置の構成の他の例を示すブロック図である。図２０に示すように、信号処理部２０は、制御装置１１の一部であってもよい。信号処理部２０が制御装置１１の一部である場合、信号処理部２０は、制御装置１１内の処理だけで、彩度変換の処理をすることができる。
図２１及び図２２は、本実施形態に係る表示装置の構成の他の例を示すブロック図である。図２１に示す本実施形態の変形例に係る表示装置１０は、制御装置１１の画像出力部１２からの入力信号（ＲＧＢデータ）が入力され所定のデータ変換処理を実行して出力する信号処理部２０と、信号処理部２０から出力された出力信号に基づいて画像を表示させる画像表示パネル３０と、画像表示パネル（表示部）３０の駆動を制御する画像表示パネル駆動回路４０と、を備える。本実施形態の変形例に係る表示装置１０は、反射型の表示装置であり、フロントライトの光又は外部からの環境光により、画像表示パネル３０に映像を表示することができる。図２２に示す本実施形態の変形例に係る表示装置１０は、図２０に示す信号処理部２０と同様に、信号処理部２０が制御装置１１の一部であってもよい。信号処理部２０が制御装置１１の一部である場合、信号処理部２０は、制御装置１１内の処理だけで、彩度変換の処理をすることができる。
（適用例）
次に、図２３及び図２４を参照して、本実施形態及び変形例で説明した表示装置１０の適用例について説明する。図２３及び図２４は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。本実施形態に係る表示装置１０は、図２３に示すカーナビゲーションシステム、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、図２４に示す携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、本実施形態に係る表示装置１０は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、表示装置に映像信号を供給し、表示装置の動作を制御する制御装置１１（図１参照）を備える。
図２３に示す電子機器は、本実施形態及び変形例に係る表示装置１０が適用されるカーナビゲーション装置である。表示装置１０は、自動車の車内のダッシュボード３００に設置される。具体的にはダッシュボード３００の運転席３１１と助手席３１２の間に設置される。カーナビゲーション装置の表示装置１０は、ナビゲーション表示、音楽操作画面の表示、又は、映画再生表示等に利用される。
図２４に示す電子機器は、本実施形態及び変形例に係る表示装置１０が適用される携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータまたは通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体５６２の表面に表示部５６１を有している。この表示部５６１は、本実施形態及び変形例に係る表示装置１０と外部近接物体を検出可能なタッチ検出（いわゆるタッチパネル）機能とを備えている。
また、上述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
１０ 表示装置
２０ 信号処理部
３０ 画像表示パネル
４０ 画像表示パネル駆動回路
４１ 信号出力回路
４２ 走査回路
４８、４８Ａ、４８Ｂ 画素
４９ 副画素
４９Ｒ 第１副画素
４９Ｇ 第２副画素
４９Ｂ 第３副画素
４９Ｗ 第４副画素
５０ 面状光源装置
６０ 面状光源装置制御回路
Ｈ 色相
Ｓ 彩度

Claims (5)

  1. 第１色成分を表示する第１副画素と、第２色成分を表示する第２副画素と、第３色成分を表示する第３副画素と、前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素とは異なる第４色成分を表示する第４副画素と、を含む画素がマトリクス状に配置された表示部と、
    前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素で表示可能な入力信号が入力されて、前記第１副画素、前記第２副画素、前記第３副画素及び前記第４副画素への各出力信号を演算する信号処理部とを備え、
    前記信号処理部は、
    前記入力信号のうち彩度を変化させた変換後入力信号を生成し、
    前記変換後入力信号と、前記第４副画素による明度の増加量とに基づいて、前記第１副画素、前記第２副画素及び前記第３副画素の出力信号を演算する、表示装置。
  2. 前記変換後入力信号は、前記入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、
    前記ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を０≦Ｓｐａｒａｍ＜１としたとき、下記式（１）である、請求項１に記載の表示装置。
    Ｓｇａｉｎ＝（Ｓｐａｒａｍ−１）×Ｍｉｎ＋１ ・・・（１）
  3. 前記変換後入力信号は、前記入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、
    前記ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最大値をＭａｘとし、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を０≦Ｓｐａｒａｍ＜１としたとき、下記式（２）である、請求項１に記載の表示装置。
    Ｓｇａｉｎ＝Ｓｐａｒａｍ×（１−（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）） ・・・（２）
  4. 前記変換後入力信号は、前記入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、
    前記ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を１＜Ｓｐａｒａｍとしたとき、下記式（１）である、請求項１に記載の表示装置。
    Ｓｇａｉｎ＝（Ｓｐａｒａｍ−１）×Ｍｉｎ＋１ ・・・（１）
  5. 前記変換後入力信号は、前記入力信号の彩度Ｓとゲイン値Ｓｇａｉｎとを乗じて得た信号であって、
    前記ゲイン値Ｓｇａｉｎは、前記入力信号の明度の最大値をＭａｘとし、前記入力信号の明度の最小値をＭｉｎとし、設定値を１＜Ｓｐａｒａｍとしたとき、下記式（２）である、請求項１に記載の表示装置。
    Ｓｇａｉｎ＝Ｓｐａｒａｍ×（１−（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）） ・・・（２）
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