JP2016126307A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

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貴之 中西
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Abstract

【課題】明度の高い画像を適切に表示する。【解決手段】表示装置10は、第1色から第3色を表示する第1副画素、第2副画素、第3副画素を有する画素48を複数有する画像表示パネル40と、信号処理部20と、を有し、信号処理部20は、拡大色空間を記憶しており、画像表示パネル40に表示させる色を拡大色空間内で再現可能な色に伸長するための伸長係数を取得し、第1副画素から第3副画素の出力信号を、少なくとも第1副画素から第3副画素の入力信号及び伸長係数に基づいて求めて第1副画素から第3副画素に出力し、拡大色空間は、基準色空間よりも高い明度の色を再現可能な色空間である。【選択図】図1

Description

本開示は、表示装置及び電子機器に関する。
液晶表示パネルや、有機発光ダイオード(OLED)のような自発光体を点灯する自発光型の表示パネル等は、例えば赤色を表示する第1副画素と、例えば緑色を表示する第2副画素と、例えば青色を表示する第3副画素とを有する複数の画素から構成される。さらに、この画素に、例えば白色を表示する第4副画素を加えることにより、画素の明度を向上させるという技術がある。特許文献1には、第4副画素を加えたことによって拡大された色空間である拡大色空間の最大明度まで、入力信号を伸長させ、画素の明度を上昇させる旨が記載されている。
また、同じ階調の出力信号により色を表示させても、素子特性の違いにより、表示する色の明度が異なる場合がある。例えば、青色を表示する第3副画素が、他の副画素よりも明度が小さくなる場合がある。従って、この場合、色バランスを保つため、遮光層を設けたり、回路にて出力調整したりすることにより、第1副画素、第2副画素の明度を第3副画素の最大明度に合わせて制限を加える場合がある。
特開2011−154322号公報
最大明度に制限を加えた場合、実際に表現できる明度よりも低い明度までしか伸長できず、明度が高い画像を適切に表示できない可能性がある。
ここで、本発明は、上記課題を解決するために、明度が高い画像を適切に表示する表示装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明の表示装置は、第1色を表示する第1副画素、第2色を表示する第2副画素、及び第3色を表示する第3副画素を有する画素を複数有する画像表示パネルと、入力信号の入力値から出力信号を生成して前記画像表示パネルに出力する信号処理部と、を有し、前記第3副画素は、前記第3色の明度の表示可能な上限値である第3副画素最大明度が、前記第1副画素の前記第1色の明度の表示可能な上限値である第1副画素最大明度、及び前記第2副画素の前記第2色の明度の表示可能な上限値である第2副画素最大明度のうち一方の値よりも小さい値であり、かつ、他方の値以下の値であり、前記信号処理部は、前記第1副画素に前記第1副画素最大明度の範囲で前記第1色を表示するための前記出力信号を出力し、前記第2副画素に前記第2副画素最大明度の範囲で前記第2色を表示するための前記出力信号を出力し、前記第3副画素に前記第3副画素最大明度の範囲で前記第3色を表示するための前記出力信号を出力した場合における前記第1色、前記第2色及び前記第3色で再現される拡大色空間を記憶しており、前記画像表示パネルに表示させる色を前記拡大色空間内で再現可能な色に伸長するための伸長係数を取得し、前記第1副画素の出力信号を、少なくとも前記第1副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求めて前記第1副画素に出力し、前記第2副画素の出力信号を、少なくとも前記第2副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求めて前記第2副画素に出力し、前記第3副画素の出力信号を、少なくとも前記第3副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求めて前記第3副画素に出力し、前記拡大色空間は、前記第1色及び前記第2色の少なくとも一方を表示する場合の明度の上限値が、前記第3副画素最大明度よりも大きく、前記第1副画素及び前記第2副画素に、表示可能な明度の上限値を前記第3副画素最大明度に制限した場合の色を表示するための前記出力信号を出力し、前記第3副画素に、前記第3副画素最大明度の色を表示するための前記出力信号を出力した場合における、前記第1色、前記第2色及び前記第3色で再現される基準色空間よりも、高い明度の色を再現可能な色空間である。
図1は、実施形態1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、実施形態1に係る画像表示パネルの画素が含む副画素の点灯駆動回路を示す図である。 図3は、実施形態1に係る画像表示パネルの副画素の配列を示す図である。 図4は、実施形態1に係る画像表示パネルの断面構造を示す図である。 図5は、実施形態1に係る画像表示パネルの副画素の他の配列を示す図である。 図6は、実施形態1に係る信号処理部の構成の概要を示すブロック図である。 図7は、基準色空間の概念図である。 図8は、基準色空間の彩度と明度との関係を示す概念図である。 図9は、第1色、第2色、第3色の色相における、拡大色空間の彩度と明度との関係を示す概念図である。 図10は、最大彩度における、拡大色空間の色相と明度との関係を示す概念図である。 図11は、実施形態1に係る信号処理部による各副画素の出力信号の生成処理を説明するフローチャートである。 図12は、最大明度に制限をかけた場合の色空間を説明する概念図である。 図13は、実施形態2に係る画像表示パネルの副画素の配列を示す図である。 図14は、実施形態2に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。 図15は、実施形態2における拡大色空間の各色相における彩度と明度との関係を示す概念図である。 図16は、実施形態3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17は、実施形態3に係る画像表示パネルの概念図である。 図18は、実施形態3に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。 図19は、実施形態3に係る信号処理部による出力信号の生成処理及び光源装置の輝度の低減処理を説明したフローチャートである。 図20は、実施形態4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21は、実施形態4における画像表示パネルの構造を模式的に示す断面図である。 図22は、実施形態1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。 図23は、実施形態1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。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。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。
(実施形態1)
(表示装置の構成)
図1は、本発明の実施形態1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1に示すように、実施形態1の表示装置10は、信号処理部20と、画像表示パネル駆動部30と、画像表示パネル40とを有する。信号処理部20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、入力信号に所定のデータ変換処理を加えて生成した信号を表示装置10の各部に送る。画像表示パネル駆動部30は、信号処理部20からの信号に基づいて画像表示パネル40の駆動を制御する。画像表示パネル40は、画像表示パネル駆動部30からの信号に基づいて画素の自発光体を点灯させて画像を表示する自発光型の画像表示パネルである。
(画像表示パネルの構成)
最初に、画像表示パネル40の構成について説明する。図2は、実施形態1に係る画像表示パネルの画素が含む副画素の点灯駆動回路を示す図である。図3は、実施形態1に係る画像表示パネルの副画素の配列を示す図である。図4は、実施形態1に係る画像表示パネルの断面構造を示す図である。図1に示すように、画像表示パネル40は、画素48が、P×Q個(行方向にP個、列方向にQ個)、2次元のマトリクス状(行列状)に配列されている。
画素48は、複数の副画素49を含み、図2に示す副画素49の点灯駆動回路が2次元のマトリクス状(行列状)に配列されている。図2に示すように、点灯駆動回路は、制御用トランジスタTr1と、駆動用トランジスタTr2と、電荷保持用コンデンサC1とを含む。制御用トランジスタTr1のゲートが走査線SCLに接続され、ソースが信号線DTLに接続され、ドレインが駆動用トランジスタTr2のゲートに接続されている。電荷保持用コンデンサC1の一端が駆動用トランジスタTr2のゲートに接続され、他端が駆動用トランジスタTr2のソースに接続されている。駆動用トランジスタTr2のソースが、電源線PCLと接続されており、駆動用トランジスタTr2のドレインが、自発光体である有機発光ダイオードE1のアノードに接続されている。有機発光ダイオードE1のカソードは、例えば基準電位(例えばアース)に接続されている。なお図2では制御用トランジスタTr1がnチャネル型トランジスタ、駆動用トランジスタTr2がpチャネル型トランジスタの例を示しているが、それぞれのトランジスタの極性はこれに限定されない。必要に応じて、制御用トランジスタTr1及び駆動用トランジスタTr2それぞれの極性を決めればよい。
画素48は、図3に示すように、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色としての原色の赤色を表示する。第2副画素49Gは、第2色としての原色の緑色を表示する。第3副画素49Bは、第3色としての原色の青色を表示する。第4副画素49Wは、第1色、第2色及び第3色とは異なる第4色としての白色を表示する。ただし、第1色、第2色、第3色、第4色は、それぞれ赤色、緑色、青色、白色に限られず、補色などの任意の色を選択することができる。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。
第1副画素49Rと第2副画素49Gと第3副画素49Bとは、表示する色及び点灯駆動回路の固体バラつき等の素子特性が異なるため、自身が表示する色の明度の表示可能な上限値が異なる。ここで、第1副画素49Rの赤色(第1色)の明度の表示可能な上限値を第1副画素最大明度とし、第2副画素49Gの緑色(第2色)の明度の表示可能な上限値を第2副画素最大明度とし、第3副画素49Bの青色(第3色)の明度の表示可能な上限値を第3副画素最大明度とする。すなわち、第1副画素最大明度、第2副画素最大明度及び第3副画素最大明度は、それぞれの副画素49に最大の階調値の出力信号が出力された場合に、第1副画素49R、第2副画素49G及び第3副画素49Bが表示する色の明度である。
実施形態1においては、第2副画素最大明度、第1副画素最大明度、第3副画素最大明度の順で、明度の値が大きい。すなわち、第2副画素49Gが表示可能な色の明度が最大で、第1副画素49Rが表示可能な色の明度がその次に大きく、第3副画素49Bが表示可能な色の明度が最小である。ただし、第1色、第2色、第3色は任意に設定することができるため、第1副画素最大明度、第2副画素最大明度、第3副画素最大明度の大小関係はこれに限られない。副画素49は、第3副画素最大明度が、第1副画素最大明度及び第2副画素最大明度のうち一方よりも小さい値であり、かつ、他方以下の値であれば、各副画素の表示色や構成等を任意に設定することができる。
また、第4副画素49Wの白色(第4色)の明度の表示可能な上限値を第4副画素最大明度とすると、第4副画素最大明度は、第1副画素最大明度、第2副画素最大明度及び第3副画素最大明度よりも大きいが、これに限定されるものではない。なお、第4副画素49Wが表示する色は白色に限られず任意である。例えば、第4副画素49Wは、第4色として黄色を表示してもよい。
図4に示すように、画像表示パネル40は、基板51と、絶縁層52、53と、反射層54と、下部電極55と、自発光層56と、上部電極57と、絶縁層58と、絶縁層59と、色変換層としてのカラーフィルタ61と、遮光層としてのブラックマトリクス62と、基板50とを備えている。基板51は、シリコンなどの半導体基板、ガラス基板、樹脂基板などであって、上述した点灯駆動回路などを形成又は保持している。絶縁層52は、上述した点灯駆動回路などを保護する保護膜であり、シリコン酸化物、シリコン窒化物などを用いることができる。下部電極55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とにそれぞれ設けられており、上述した有機発光ダイオードE1のアノード(陽極)となる導電体である。下部電極55は、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)等の透光性導電材料(透光性導電酸化物)で形成される透光性電極である。絶縁層53は、バンクと呼ばれ、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とを区画する絶縁層である。反射層54は、自発光層56からの光を反射する金属光沢のある材料、例えば銀、アルミニウム、金などで形成されている。自発光層56は、有機材料を含み、不図示のホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む。
(ホール輸送層)
正孔を発生する層としては、例えば、芳香族アミン化合物と、その化合物に対して電子受容性を示す物質とを含む層を用いることが好ましい。ここで、芳香族アミン化合物とは、アリールアミン骨格を有する物質である。芳香族アミン化合物の中でも特に、トリフェニルアミンを骨格に含み、400以上の分子量を有するものが好ましい。また、トリフェニルアミンを骨格に有する芳香族アミン化合物の中でも特にナフチル基のような縮合芳香環を骨格に含むものが好ましい。トリフェニルアミンと縮合芳香環とを骨格に含む芳香族アミン化合物を用いることによって、発光素子の耐熱性が良くなる。芳香族アミン化合物の具体例としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:α−NPD)、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−{4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル}−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、2,3−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)キノキサリン(略称:TPAQn)、2,2’,3,3’−テトラキス(4−ジフェニルアミノフェニル)−6,6’−ビスキノキサリン(略称:D−TriPhAQn)、2,3−ビス{4−[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:NPADiBzQn)等が挙げられる。また、芳香族アミン化合物に対して電子受容性を示す物質について特に限定はなく、例えば、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(略称:TCNQ)、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(略称:F4−TCNQ)等を用いることができる。
(電子注入層、電子輸送層)
電子輸送性物質について特に限定はなく、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)等の金属錯体の他、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)等を用いることができる。また、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質について特に限定はなく、例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属、エルビウム、イッテルビウム等の希土類金属等を用いることができる。また、リチウム酸化物(Li2O)、カルシウム酸化物(CaO)、ナトリウム酸化物(Na2O)、カリウム酸化物(K2O)、マグネシウム酸化物(MgO)等、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物の中から選ばれた物質を、電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質として用いても構わない。
(発光層)
例えば、赤色系の発光を得たいときには、4−ジシアノメチレン−2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTI)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJT)、4−ジシアノメチレン−2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCJTB)やペリフランテン、2,5−ジシアノ−1,4−ビス[2−(10−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチルジュロリジン−9−イル)エテニル]ベンゼン等、600nmから680nmに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、クマリン6やクマリン545T、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)等、500nmから550nmに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、9,10−ビス(2−ナフチル)−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、9,10−ビス(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−ガリウム(略称:BGaq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−フェニルフェノラト−アルミニウム(略称:BAlq)等、420nmから500nmに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。以上のように、蛍光を発光する物質の他、ビス[2−(3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(FIr(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy)3)等の燐光を発光する物質も発光物質として用いることができる。
上部電極57は、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide:ITO)等の透光性導電材料(透光性導電酸化物)で形成される透光性電極である。なお本実施形態では、透光性導電材料の例としてITOを挙げたが、これに限定されない。透光性導電材料として、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:IZO)等の別の組成を有する導電材料を用いてもよい。上部電極57は、有機発光ダイオードE1のカソード(陰極)になる。絶縁層58は、上述した上部電極を封止する封止層であり、シリコン酸化物、シリコン窒化物などを用いることができる。絶縁層59は、バンクにより生じる段差を抑制する平坦化層であり、シリコン酸化物、シリコン窒化物などを用いることができる。基板50は、画像表示パネル40全体を保護する透光性の基板であり、例えば、ガラス基板を用いることができる。なお、図4においては、下部電極55がアノード(陽極)、上部電極57がカソード(陰極)の例を示しているが、これに限定されない。下部電極55がカソード及び上部電極57がアノードであってもよく、その場合は、下部電極55に電気的に接続されている駆動用トランジスタTr2の極性を適宜変えることも可能であり、また、キャリア注入層(ホール注入層及び電子注入層)、キャリア輸送層(ホール輸送層及び電子輸送層)、発光槽の積層順を適宜変えることも可能である。
画像表示パネル40は、カラー表示パネルであり、自発光層56の発光成分のうち、副画素49と画像観察者との間に、副画素49の色に応じた色の光を通過させるカラーフィルタ61が配置されている。画像表示パネル40は、赤色、緑色、青色、及び白色に対応する色の光を発光することができる。なお、白色に対応する第4副画素49Wと画像観察者との間にカラーフィルタ61が配置されていないようにしてもよい。また、画像表示パネル40は、自発光層56の発光成分がカラーフィルタ61などの色変換層を介さず、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49B、第4副画素49Wの各々の色を発光することもできる。例えば画像表示パネル40は、第4副画素49Wには、色調整用のカラーフィルタ61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40は、透明な樹脂層を設けることで、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。
図5は、実施形態1に係る画像表示パネルの副画素の他の配列を示す図である。画像表示パネル40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を含む副画素49を2行2列で組み合わせた画素48がマトリクス状に配置されている。このように、画像表示パネル40は、画素48内の副画素49の配列を、任意に設定してもよい。
(信号処理部の構成)
次に、信号処理部20について説明する。信号処理部20は、制御装置11から入力される入力信号を処理して出力信号を生成する。信号処理部20は、赤色(第1色)、緑色(第2色)、青色(第3色)の色を組み合わせて表示させる入力信号の入力値を、赤色(第1色)、緑色(第2色)、青色(第3色)及び白色(第4色)で再現される拡大色空間(実施形態1ではHSV色空間)の再現値(出力信号)に変換して生成する。そして、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部30に出力する。拡大色空間については後述する。なお、実施形態1において、拡大色空間はHSV色空間であるが、これに限られずXYZ色空間、YUV空間その他の座標系でもよい。
図6は、実施形態1に係る信号処理部の構成の概要を示すブロック図である。図6に示すように、信号処理部20は、色データ算出部22と、拡大色空間記憶部24と、α算出部26と、W変換部27と、伸長処理部28と、ガンマ変換部29とを有する。信号処理部20は、画像表示パネル駆動部30と電気的に接続されている。
色データ算出部22は、制御装置11から、入力信号が入力される。入力信号は、赤色、緑色、青色のそれぞれの階調信号値を有し、この階調信号値を組み合わせることで、所定の色を表示させる信号である。色データ算出部22は、入力信号の入力値から、その入力信号が表示させようとする色の色相及び彩度を算出する。色データ算出部22は、入力信号と、算出した色相及び彩度の値を、α算出部26に出力する。
拡大色空間記憶部24は、拡大色空間を記憶している。詳しくは後述するが、拡大色空間は、画像表示パネル40が表示可能な色の範囲を示す色空間であり、各副画素49の素子特性に基づいて決定される。拡大色空間記憶部24は、例えば、実験データで算出された拡大色空間のデータが書き込まれたり、製品出荷時等に検査された各副画素49の素子特性に基づいて決定された拡大色空間のデータが書き込まれたりする。
α算出部26は、入力信号と、色データ算出部22が算出したその入力信号が表示させようとする色の色相及び彩度と、拡大色空間とから、入力信号を伸長するための伸長係数を算出する。より詳しくは、α算出部26は、色データ算出部22から、入力信号と、その入力信号が表示させようとする色の色相及び彩度とが入力される。また、α算出部26は、入力信号を伸長するために事前に値が設定されている設定伸長係数α0を記憶している。α算出部26は、入力信号の信号値と設定伸長係数α0とを掛け合わせて、第1比較信号値を算出する。なお、設定伸長係数α0は、例えばユーザー等の操作により設定することができる。
また、α算出部26は、拡大色空間記憶部24から、拡大色空間のデータを読み出す。α算出部26は、第1比較信号値の明度と拡大色空間の明度の上限値とを比較して、実際に入力信号を伸長するための伸長係数αを算出する。より詳しくは、α算出部26は、第1比較信号値に対応する色の明度が拡大色空間の明度の上限値を超えない場合は、設定伸長係数α0を、伸長係数αとする。また、α算出部26は、第1比較信号値の明度が拡大色空間の明度の上限値を超える場合は、入力信号の信号値と伸長係数αとを掛け合わせて算出される第2比較信号値に対応する色の明度が、拡大色空間の明度の上限値を超えないように、伸長係数αを算出する。α算出部26は、算出した伸長係数αの値及び入力信号を、W変換部27に出力する。
なお、α算出部26は、入力信号と、入力信号が表示させようとする色の色相及び彩度と、拡大色空間とから、入力信号を伸長するための伸長係数を算出するものであれば、このように設定伸長係数α0を用いて伸長係数αを算出しなくてもよい。例えば、α算出部26は、入力信号の信号値と伸長係数αとを掛け合わせて算出される信号値に対応する色の明度が、拡大色空間の明度の上限値を超えないように、伸長係数αを算出してもよい。
W変換部27は、伸長係数α及び入力信号が入力される。W変換部27は、赤色、緑色、青色の色を組み合わせて表示させる入力信号の入力値を、赤色、緑色、青色及び白色の信号値に変換する。W変換部27は、赤色、緑色、青色の階調信号値を有する入力信号と、伸長係数αとに基づき、第4副画素49Wに出力するための白色を表示させるための出力信号値を算出する。W変換部27は、入力信号と、伸長係数αと、第4副画素49Wの出力信号値とを、伸長処理部28に出力する。W変換部27による第4副画素49Wの出力信号値の算出処理の詳細は、後述する。
伸長処理部28は、入力信号と、伸長係数αと、第4副画素49Wの出力信号値とが入力される。伸長処理部28は、入力信号と、伸長係数αと、第4副画素49Wの出力信号値とに基づき、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bの入力信号を伸長して、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bの出力信号を生成する。伸長処理部28は、各副画素49の出力信号値を、ガンマ変換部29に出力する。伸長処理部28による出力信号の生成処理の詳細は、後述する。
ガンマ変換部29は、各副画素49の出力信号値が入力される。ガンマ変換部29は、各副画素49の出力信号値をガンマ変換して、出力信号値に応じた色を表示させるための所定の電位を有した画像出力信号を生成して、画像表示パネル駆動部30に出力する。
(画像表示パネル駆動部の構成)
画像表示パネル駆動部30は、画像表示パネル40の制御装置であって、信号出力回路31、走査回路32及び電源回路33を備えている。信号出力回路31は、信号線DTLによって画像表示パネル40と電気的に接続されている。信号出力回路31は、入力された画像出力信号を保持し、順次、画像表示パネル40の各副画素49に出力する。走査回路32は、走査線SCLによって画像表示パネル40と電気的に接続されている。走査回路32は、画像表示パネルにおける副画素49を選択し、副画素49の動作(発光強度)を制御するためのスイッチング素子(例えば、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT))のオン及びオフを制御する。電源回路33は、電源線PCLによって各副画素49の有機発光ダイオードE1へ電力を供給する。
(基準色空間について)
次に、比較例に係る画像表示パネルが再現可能な色空間である基準色空間について説明する。上述のように、第1副画素49Rと第2副画素49Gと第3副画素49Bとは、素子特性が異なるため、第1副画素最大明度、第2副画素最大明度、第3副画素最大明度が異なる。そして、第3副画素最大明度は、第1副画素最大明度及び第2副画素最大明度よりも小さい。すなわち、同じ最大階調の入力信号値が入力されても、第3副画素49Bが表示する青色の明度は、第1副画素49R及び第2副画素49Gが表示する赤色及び緑色の明度より小さくなる。従って、例えば白色を表示させるために、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bのそれぞれに同じ最大階調の入力信号値を入力した場合、それぞれの色の明度が異なるため、白色からずれた色が表示される場合がある。そのため、通常、画像表示パネルは、比較例に係る画像表示パネルのように、色バランスを保つため、第1副画素49R、第2副画素49Gの最大明度(表示可能な明度の上限値)を、第3副画素49Bの最大明度に合わせて制限を加える。そのため、基準色空間における第1副画素49R、第2副画素49Gの最大明度は、第3副画素49Bの第3副画素最大明度に合わせて制限され、第3副画素最大明度と同じ明度となる。このため、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bの各色を組み合わせて表示する色は、表示可能な最大明度が、第3副画素最大明度と同じ明度となる。
さらに、第4副画素49Wは、白色成分を加えることで、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bのみで色を表示する場合よりも、明度のダイナミックレンジを広げることができる。このように、第1副画素49R、第2副画素49Gの表示可能な最大明度が、第3副画素最大明度に合わせて制限されて、かつ、第4副画素49Wを加えることにより拡大された色空間を、以下、基準色空間と記載する。言い換えれば、基準色空間は、第1副画素49R及び第2副画素49Gに、最大明度を第3副画素最大明度までに制限した色を表示させるための出力信号を出力し、第3副画素49Bに、第3副画素最大明度の色を表示させるための出力信号を出力し、第4副画素49Wに、第4副画素最大明度の色を表示させるための出力信号を出力した場合における、第1色(赤色)、第2色(緑色)、第3色(青色)、第4色(白色)で再現できる色空間である。比較例に係る画像表示パネルは、入力信号を伸長することで、この基準色空間の範囲で、色を表示する。
図7は、基準色空間の概念図である。図8は、基準色空間の彩度と明度との関係を示す概念図である。実施形態1において、基準色空間は、HSV色空間である。図7及び図8に示す横軸は彩度(S)であり、縦軸は明度(V)であり、縦軸を中心に周方向に沿った周方向軸は色相(H)である。図8は、図7のHSV色空間を、周方向軸の接線方向に直交した断面で切り取った断面図である。従って、図8は、基準色空間の、任意の色相における彩度と明度との関係を示す。基準色空間における彩度と明度との関係は、色相によらず同じである。
図7及び図8に示すように、基準色空間は、最大明度を制限した第1副画素49R及び第2副画素49Gと、第3副画素49Bにより再現可能な色空間である円柱形状のHSV色空間に、第4副画素49Wで再現可能な、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。ここで、第3副画素最大明度をV3とし、第4副画素最大明度をV4とする。より詳しくは、基準色空間は、彩度が0から最大値のS0までの間において、最大明度が第3副画素最大明度V3である円柱形状のHSV色空間に、最大明度が第4副画素最大明度V4である略台形形状の色空間を加えたものとなる。なお、基準色空間における第3副画素最大明度V3は、第3副画素における入力信号の階調の最大値に対応するため、1であり、第4副画素最大明度V4は、例えば1.5である。比較例に係る画像表示パネルは、入力信号を伸長することで、再現可能な色空間を、基準色空間の一部のこの円柱形状のHSV色空間から、基準色空間の全体に広げて、色を表示する。
基準色空間において再現できる明度の最大値は、この拡大色空間の彩度毎の明度の上限値を示す線分L0となる。線分L0に示すように、基準色空間において再現できる明度の最大値は、彩度0から彩度S3までにおいては、明度V3+V4である。そして、基準色空間において再現できる明度の最大値は、彩度S3から彩度の最大値である彩度S0に向かって、低下する。基準色空間において再現できる明度の最大値は、彩度S0において、第3副画素最大明度V3の値になる。
このように、比較例に係る画像表示パネルは、入力信号を伸長した場合において、第1副画素49R及び第2副画素49Gの最大明度に制限をかけた色空間である基準色空間の範囲で、色を表示する場合がある。
(拡大色空間について)
一方、実施形態1に係る拡大色空間記憶部24は、基準色空間よりも高い明度の色を再現可能な色空間である拡大色空間を記憶し、画像表示パネル40は、入力信号を伸長することで、この拡大色空間の範囲で色を表示する。拡大色空間は、第1副画素49R及び第2副画素49Gの最大明度に制限をかけない色空間である。図9は、第1色、第2色、第3色の色相における、拡大色空間の彩度と明度との関係を示す概念図である。図10は、最大彩度における、拡大色空間の色相と明度との関係を示す概念図である。色相Hは、図10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(Yellow)、緑(Green)、シアン(Cyan)、青(Blue)、マゼンタ(Magenta)、赤となる。実施形態1では、角度0°及び360°を含む領域が赤色となり、角度120°を含む領域が緑色となり、角度240°を含む領域が青色となる。
図9の線分L1は、第1副画素49Rと第4副画素49Wによって、最大明度に制限を加えずに、第1色(赤色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度を示している。すなわち、線分L1は、入力信号を伸長することにより、第1副画素49Rに第1副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力し、第4副画素49Wに第4副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力した場合における、第1色(赤色)の色相で再現される色空間の上限値である。なお、線分L1は、色相が赤色であるため、色相Hは0°及び360°となる。
図9の線分L2は、第2副画素49Gと第4副画素49Wによって、最大明度に制限を加えずに、第2色(緑色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度を示している。すなわち、線分L2は、入力信号を伸長することにより、第2副画素49Gに第2副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力し、第4副画素49Wに第4副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力した場合における、第2色(緑色)の色相で再現される色空間の上限値である。なお、線分L2は、色相が緑色であるため、色相Hは120°となる。
図9の線分L3は、第3副画素49Bと第4副画素49Wによって、最大明度に制限を加えずに、第3色(青色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度を示している。すなわち、線分L3は、入力信号を伸長することにより、第3副画素49Bに第3副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力し、第4副画素49Wに第4副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力した場合における、第3色(青色)の色相で再現される色空間の上限値である。なお、線分L3は、色相が青色であるため、色相Hは240°となる。また、線分L3は、第3副画素最大明度に応じたものなので、基準色空間の線分L0と同じものとなる。
線分L1に示すように、明度を制限しない場合における第1色(赤色)の色相での最大明度は、彩度0において、明度V3+V4である。そして、第1副画素最大明度をV1としたとき、この最大明度は、彩度0から彩度S4までにおいて増加し、彩度S4において明度V1+V4となり、彩度S4から彩度S1までにおいて明度V1+V4である。そして、この最大明度は、彩度S1から彩度の最大値である彩度S0に向かって、低下する。そして、この最大明度は、彩度S0において、第1副画素最大明度V1となる。なお、彩度S1は、彩度S3よりも大きい。
線分L2に示すように、明度を制限しない場合における第2色(緑色)の色相での最大明度は、彩度0において、明度V3+V4である。そして、第2副画素最大明度をV2としたとき、この最大明度は、彩度0から彩度S5までにおいて増加し、彩度S5において明度V2+V4となり、彩度S5から彩度S2までにおいて明度V2+V4である。そして、この最大明度は、彩度S2から彩度の最大値である彩度S0に向かって、低下する。そして、この最大明度は、彩度S0において、第2副画素最大明度V2となる。なお、彩度S2は、彩度S1よりも大きい。また、彩度S5は、彩度S4よりも大きい。
上述のように、線分L3は、線分L0と同じ値をとる。従って、明度を制限しない場合における第3色(青色)の色相での最大明度は、基準色空間における最大明度と同じとなる。
拡大色空間記憶部24は、線分L1に示すような、最大明度に制限を加えずに、第1色(赤色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度の値を記憶する。また、拡大色空間記憶部24は、線分L2に示すような、最大明度に制限を加えずに、第2色(緑色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度の値を記憶する。また、拡大色空間記憶部24は、線分L3に示すような、最大明度に制限を加えずに、第3色(青色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度の値を記憶する。拡大色空間記憶部24は、実験データで算出されたこれらのデータが書き込まれたり、製品出荷時等の検査により算出されたこれらのデータが書き込まれたりすることにより、第1色、第2色、第3色の色相における彩度に応じた最大明度の値を記憶する。そして、拡大色空間記憶部24は、第1色、第2色、第3色の色相における彩度に応じた最大明度の値を組み合わせて、各色相における彩度に応じた最大明度の値を算出し、その最大明度内の色空間を、拡大色空間として記憶する。尚、拡大色空間記憶部24に記憶する最大明度の値は、第1副画素最大明度V1あるいは第2副画素最大明度V2などの値が突出して大きい場合などは、彩度に応じた線分L1あるいは線分L2に示す最大明度の値より小さい値を最大明度として記憶してもよい。すなわち、拡大色空間記憶部24は、拡大色空間として、第1副画素最大明度V1と第4副画素最大明度V4とを加えた範囲内、第2副画素最大明度V2と第4副画素最大明度V4とを加えた範囲内、及び第3副画素最大明度V3と第4副画素最大明度V4とを加えた範囲内における色空間を記憶してもよい。ここでいう第1副画素最大明度V1と第4副画素最大明度V4とを加えた範囲内とは、第1色において、明度がゼロからV1+V4との間の範囲である。また、第2副画素最大明度V2と第4副画素最大明度V4とを加えた範囲内は、第2色において、明度がゼロからV2+V4との間の範囲である。また、第3副画素最大明度V3と第4副画素最大明度V4とを加えた範囲内は、第3色において、明度がゼロからV3+V4との間の範囲である。ただし、この場合、拡大色空間は、第1色及び第2色の少なくともいずれかの最大明度(表示可能な明度の上限値)が、V3+V4よりも大きい。
図10は、拡大色空間において、最大彩度S0での、色相に応じた最大明度の値を示している。図10の横軸は色相(°)であり、縦軸は明度である。第1副画素49Rは、色相0°又は360°の赤色(R)を表示するため、色相0°又は360°での最大明度は、第1副画素最大明度V1となっている。また、第2副画素49Gは、色相120°の緑色(G)を表示するため、色相120°での最大明度は、第2副画素最大明度V2となっている。また、第3副画素49Bは、色相240°の青色(B)を表示するため、色相240°での最大明度は、第3副画素最大明度V3となっている。すなわち、拡大色空間においては、色相に応じて最大明度が変化する。
色相が0°(赤色)から120°(緑色)までの間の最大明度は、第1副画素最大明度V1以上第2副画素最大明度V2以下となっている。また、色相が120°(緑色)から240°(青色)までの間の最大明度は、第2副画素最大明度V2以下第3副画素最大明度V3以上となっている。また、色相が240°(青色)から360°(赤色)までの間の最大明度は、第3副画素最大明度V3以上第1副画素最大明度V1以下となっている。
さらに、拡大色空間においては、色相に応じて最大明度が段階的に変化する。より詳しくは、ここで、色相0°から色相120°までの間の所定の色相を色相H11とする。また、色相H11から色相120°までの間の所定の色相を色相H12とする。また、色相120°から色相240°までの間の所定の色相を色相H13とする。また、色相H13から色相240°までの間の所定の色相を色相H14とする。また、色相240°から色相360°までの間の所定の色相を色相H15とする。また、色相H15から色相360°までの間の所定の色相を色相H16とする。例えば、色相H13は、第1中間色での色相であり、色相H14は、第2中間色での色相である。
拡大色空間は、色相0°から色相H11までの間の色相において、最大彩度における最大明度が、第1副画素最大明度V1である。また、拡大色空間は、色相H11から色相H12までの間の色相において、最大彩度における最大明度が、色相のH11からH12までの変化に応じて、第1副画素最大明度V1から第2副画素最大明度V2まで、直線的に増加している。また、拡大色空間は、色相H12から色相120°を経て、色相H13までの間の色相において、最大彩度における最大明度が、第2副画素最大明度V2である。
また、拡大色空間は、色相H13から色相H14までの色相において、最大彩度における最大明度が、色相のH13からH14までの変化に応じて、第2副画素最大明度V2から第3副画素最大明度V3まで、直線的に低下している。また、拡大色空間は、色相H14から色相240°を経て、色相H15までの間の色相において、最大彩度における最大明度が、第3副画素最大明度V3である。
また、拡大色空間は、色相H15から色相H16までの色相において、最大彩度における最大明度が、色相のH15からH16までの変化に応じて、第3副画素最大明度V3から第1副画素最大明度V1まで、直線的に増加している。また、拡大色空間は、色相H16から色相360°までの間の色相において、最大彩度における最大明度が、第1副画素最大明度V1である。
なお、拡大色空間記憶部24は、色相H11、H12、H13、H14、H15、H16を、書き込まれた第1色、第2色、第3色の色相における彩度に応じた最大明度の値に基づいて決定する。
拡大色空間は、彩度が最大彩度S0から小さくなるに従って、色相毎に、線分L1、L2及びL3に従って、最大明度が変化する。すなわち、拡大色空間は、円柱形状に、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を加え、略台形形状の一部を色相に応じて欠けさせた形状の色空間となる。略台形形状の一部の欠けは、色相に基づいて変化し、図9及び図10で説明した形状に基づいたものとなる拡大色空間記憶部24は、第1色、第2色及び第3色の色相における彩度に応じた最大明度の値に基づいて、以上説明した拡大色空間を導出して記憶する。画像表示パネル40は、入力信号を伸長することで、再現可能な色空間を、拡大色空間の一部の円柱形状の色空間から、拡大色空間の全体に広げて、色を表示する。
(表示装置の処理動作)
次に、信号処理部20による処理動作について説明する。信号処理部20は、表示する画像の情報である入力信号が制御装置11から入力される。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、第(p,q)番目の画素(但し、1≦p≦I,1≦q≦Q)に対して、信号値がx1−(p,q)の第1副画素の入力信号、信号値がx2−(p,q)の第2副画素の入力信号、及び、信号値がx3−(p,q)の第3副画素の入力信号が含まれる信号が信号処理部20に入力される。
信号処理部20は、入力信号を処理することで、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))を生成し、画像表示パネル駆動部30に出力する。
最初に、信号処理部20は、色データ算出部22により、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における色相H、彩度S及び明度V(S)を求める。
ここで、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(2−1)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。
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)、明度(Value)V(S)(p,q)及び色相(Hue)H(p,q)は、次の式(1)から式(3)より求めることができる。
(p,q)=(Max(p,q)−Min(p,q))/Max(p,q)・・・(1)
V(S)(p,q)=Max(p,q)・・・(2)
Figure 2016126307
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。実施形態1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。
次に、信号処理部20は、α算出部26により、複数の画素48について、入力信号と、色データ算出部22が算出したその入力信号が表示させようとする色の色相及び彩度と、拡大色空間とから、入力信号を伸長するための伸長係数αを算出する。
より詳しくは、信号処理部20は、α算出部26により、入力信号の信号値と設定伸長係数α0とを掛け合わせて、第1比較信号値を算出する。信号処理部20は、α算出部26により、第1比較信号値に対応する色の明度が拡大色空間の明度の上限値を超えない場合は、設定伸長係数α0を、伸長係数αとする。また、信号処理部20は、第1比較信号値に対応する色の明度が拡大色空間の明度の上限値を超える場合は、α算出部26により、入力信号の信号値と伸長係数αとを掛け合わせて算出される第2比較信号値に対応する色の明度が、拡大色空間の明度の上限値を超えないように、伸長係数αを算出する。すなわち、信号処理部20は、第1比較信号値に対応する色の明度が拡大色空間の明度の上限値を超える場合は、次の式(4)により伸長係数αを算出する。
α=Vmax(S)/V(S)・・・(4)
ここで、Vmax(S)は、拡大色空間における最大明度であり、色相毎に異なる値を有する。信号処理部20は、色データ算出部22により算出した色相Hに基づき、拡大色空間記憶部24により記憶した拡大色空間のデータから、各画素48の最大明度Vmax(S)を読み出す。
次に、信号処理部20は、W変換部27により、第4副画素の出力信号値X4−(p,q)を、少なくとも第1副画素の入力信号(信号値x1−(p,q))、第2副画素の入力信号(信号値x2−(p,q))及び第3副画素の入力信号(信号値x3−(p,q))に基づいて算出する。より詳しくは、信号処理部20は、W変換部27により、Min(p,q)と伸張係数αとの積に基づき第4副画素の出力信号値X4−(p,q)を求める。具体的には、信号処理部20は、下記の式(5)に基づいて信号値X4−(p,q)を求めることができる。式(5)では、Min(p,q)と伸張係数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。
4−(p,q)=Min(p,q)・α/χ・・・(5)
ここで、χは表示装置10に依存した定数である。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る場合がある。第1副画素49Rに入力される第1副画素49Rの出力信号は第3副画素49Bの出力信号の最大信号値に律速された値を有する信号が入力され、第2副画素49Gに入力される第2副画素49Gの出力信号は第3副画素49Bの出力信号の最大信号値に律速された値を有する信号が入力され、第3副画素49Bに第3副画素49B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の輝度をBN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=BN/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BNは、例えば、1.5倍である。すなわち、実施形態1にあっては、χ=1.5である。
次に、信号処理部20は、伸長処理部28により、少なくとも第1副画素の入力信号(信号値x1−(p,q))及び伸長係数αに基づいて、第1副画素の出力信号(信号値X1−(p,q))を算出し、少なくとも第2副画素の入力信号(信号値x2−(p,q))及び伸長係数αに基づいて第2副画素の出力信号(信号値X2−(p,q))を算出し、少なくとも第3副画素の入力信号(信号値x3−(p,q))及び伸長係数αに基づいて第3副画素の出力信号(信号値X3−(p,q))を算出する。
具体的には、第1副画素の入力信号、伸長係数α及び第4副画素の出力信号に基づいて第1副画素の出力信号を算出し、第2副画素の入力信号、伸長係数α及び第4副画素の出力信号に基づいて第2副画素の出力信号を算出し、第3副画素の入力信号、伸長係数α及び第4副画素の出力信号に基づいて第3副画素の出力信号を算出する。
つまり、信号処理部20は、χを表示装置に依存した定数としたとき、第(p,q)番目の画素(あるいは、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副画素の出力信号値X1−(p,q)、第2副画素の出力信号値X2−(p,q)及び第3副画素の出力信号値X3−(p,q)を、以下の式(6),(7),(8)から求める。
1−(p,q)=α・x1−(p,q)−χ・X4−(p,q)・・・(6)
2−(p,q)=α・x2−(p,q)−χ・X4−(p,q)・・・(7)
3−(p,q)=α・x3−(p,q)−χ・X4−(p,q)・・・(8)
このように、信号処理部20は、各副画素49の出力信号を生成する。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(伸張処理)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、伸張係数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における色相H、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(1)、(2)、(3)から、彩度S(p,q)、明度V(S)(p,q)、色相H(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、算出したこれらの複数の画素48における色相H、彩度S及び明度V(S)と、拡大色空間とから、伸長係数αを算出する。具体的には、信号処理部20は、α算出部26により、入力信号の信号値と設定伸長係数α0とを掛け合わせて、第1比較信号値を算出する。信号処理部20は、α算出部26により、第1比較信号値に対応する色の明度が拡大色空間の明度の上限値を超えない場合は、設定伸長係数α0を、伸長係数αとする。また、信号処理部20は、第1比較信号値に対応する色の明度が拡大色空間の明度の上限値を超える場合は、入力信号の信号値と伸長係数αとを掛け合わせて算出される第2比較信号値に対応する色の明度が、拡大色空間の明度の上限値を超えないように、式(4)により、伸長係数αを算出する。なお、信号処理部20は、伸長係数αを算出せず、操作者の設定又は制御装置11による入力により、伸長係数αを取得してもよい。
(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、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。実施形態1にあっては、信号処理部20は、信号値X4−(p,q)を、Min(p,q)、伸張係数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(5)に基づいて求める。信号処理部20は、P×Q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)、伸張係数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X(p,q)を、信号値x(p,q)、伸張係数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)、伸張係数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(6)から(8)に基づいて求める。
次に、上述の第1工程から第4工程において説明した信号処理部20による各副画素49の出力信号の生成処理について、フローチャートに基づき説明する。図11は、実施形態1に係る信号処理部による各副画素の出力信号の生成処理を説明するフローチャートである。
図11に示すように、各副画素49の出力信号を生成する場合、信号処理部20は、最初に、色データ算出部22により、制御装置11から入力された入力信号に基づき、複数の画素48における色相H、彩度S及び明度V(S)を求める(ステップS12)。具体的には、信号処理部20は、式(1)、(2)、(3)から、彩度S(p,q)、明度V(S)(p,q)、色相H(S)(p,q)を求める。
色相H、彩度S及び明度V(S)を求めた後、信号処理部20は、α算出部26により、入力信号と設定伸長係数α0とに基づき、第1比較信号値を算出する(ステップS14)。信号処理部20は、α算出部26により、入力信号の信号値と設定伸長係数α0とを掛け合わせて、第1比較信号値を算出する。すなわち、信号処理部20は、信号値x1−(p,q)、信号値x2−(p,q)及び信号値x3−(p,q)に、それぞれ設定伸長係数α0を掛け合わせ、第1比較信号値を算出する。そして、信号処理部20は、この第1比較信号値から算出した第1比較信号に基づく色の明度を算出する。
第1比較信号値を算出した後、信号処理部20は、α算出部26により、第1比較信号に基づく色の明度が、拡大色空間の最大明度Vmax(S)より大きいかを比較する(ステップS16)。信号処理部20は、α算出部26により、求めた色相Hにおける拡大色空間の最大明度Vmax(S)を読み出す。そして、信号処理部20は、α算出部26により、読み出した拡大色空間の最大明度Vmax(S)と第1比較信号に基づく色の明度との大小を比較する。
第1比較信号に基づく色の明度が、拡大色空間の最大明度Vmax(S)より小さい場合(ステップS16でNo)、信号処理部20は、α算出部26により、設定伸長係数α0を伸長係数αとする(ステップS18)。すなわち、あらかじめ設定された設定伸長係数α0により入力信号を伸長しても、表示する色が拡大色空間内で再現できるため、信号処理部20は、伸長係数αに調整を加えず、設定されていた設定伸長係数α0を伸長係数αとする。
第1比較信号に基づく色の明度が、拡大色空間の最大明度Vmax(S)より小さい場合(ステップS16でYes)、信号処理部20は、α算出部26により、第2比較信号値に基づく色の明度が拡大色空間の最大明度Vmax(S)を超えないように、伸長係数αを算出する(ステップS19)。第2比較信号値は、伸長係数αと入力信号の信号値とを掛け合わせたものである。信号処理部20は、α算出部26により、第2比較信号に基づく色の明度が、拡大色空間の最大明度Vmax(S)を超えないように、伸長係数αを算出する。具体的には、信号処理部20は、α算出部26により、式(4)に基づいて伸長係数αを算出する。
伸長係数αを算出した後、信号処理部20は、W変換部27により、入力信号の信号値と伸長係数αとに基づき、第4副画素の出力信号を生成する(ステップS20)。信号処理部20は、上述したとおり、第4副画素の出力信号値X4−(p,q)を、上記の式(5)に基づいて求める。
第4副画素の出力信号を生成した後、信号処理部20は、伸長処理部28により、入力信号の信号値、伸長係数α及び第4副画素の出力信号に基づき、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bの出力信号を生成する(ステップS22)。信号処理部20は、第(p,q)番目の画素48における第1副画素の出力信号値X1−(p,q)、第2副画素の出力信号値X2−(p,q)及び第3副画素の出力信号値X3−(p,q)を、上記の式(6)から(8)に基づいて求める。これにより、信号処理部20による各副画素49の出力信号の生成処理は終了する。
以上説明したように、実施形態1に係る表示装置10は、信号処理部20が、拡大色空間を記憶している。そして、表示装置10は、信号処理部20により、画像表示パネル40に表示させる色を、拡大色空間内で表現できる色まで伸長することができる。上述のように、拡大色空間は、各副画素49の素子特性に応じて制限されていた各副画素49の最大明度に制限を加えない場合に再現可能な色空間である。従って、実施形態1に係る表示装置10は、基準色空間内の色より高い明度の色を表示することができるため、明度の高い画像を適切に表示することができる。
さらに、表示装置10は、拡大色空間に基づいた表示可能な色の明度の上限値が、色相毎に異なる。従って、表示装置10は、基準色空間内の色より高い明度の色を表示する場合であっても、色相毎に表示可能な範囲で色を表示する。従って、表示装置10は、階調つぶれを抑制することができるため、明度の高い画像をより適切に表示することができる。
さらに、表示装置10は、表示する色の色相が、第1色、第2色及び第3色のいずれか1つの色の色相と、その他の1つの色の色相との間の色相である場合は、最大明度が、そのいずれか1つの色の最大明度と他の1つの色の最大明度との間の値となる。例えば、表示装置10は、表示する色の色相が、第2色(緑色)と第3色(青色)との間の色相(図10の色相120°から色相240°の間の色相)である場合は、最大明度が、第3副画素最大明度V3以上、第2副画素最大明度V2以下となっている。従って、表示装置10は、いずれの色相においても、階調つぶれを抑制しながら、明度の高い画像を適切に表示することができる。
さらに、表示装置10は、表示する色の最大明度が、表示する色の色相に応じて、段階的に変化する。従って、表示装置10は、いずれの色相においても、階調つぶれを抑制しながら、明度の高い画像を適切に表示することができる。
なお、実施形態1において、表示装置10は、最大明度の白色を表示しようとする場合、図9に示すように、彩度Sは0であり、明度Vは最大明度のV3+V4にプロットされる白色を表示する。この場合、各副画素49の入力信号は、最大階調の信号値であり、さらに、最大限まで伸長を行っている。しかし、例えば、表示装置10は、設定により、白色の最大明度に制限を掛ける場合がある。図12は、最大明度に制限をかけた場合の色空間を説明する概念図である。図12に示すように、表示装置10は、白色の最大明度がV3+V4より小さいV5となるように、最大明度に制限を掛けている。この場合、表示装置10は、信号処理部20により、最大明度の白を表示する場合、最大階調の入力信号値を最大限に伸長した出力信号値に対し、白色の最大明度がV5となるように制限を加えた規定出力信号を生成する。
しかし、表示装置10は、このような場合においても、白色以外の色を表示する場合は、最大明度を、拡大色空間内であってV5以上の明度に伸長することができる。このような場合、第1副画素49R及び第2副画素49Gに加え、第3副画素49Bも、設定された明度V5以上に、明度を伸長することが可能となる。
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について説明する。実施形態2に係る表示装置10aは、画素が第4副画素を含まず、第1副画素、第2副画素及び第3副画素で構成されている点で、実施形態1に係る表示装置10とは異なる。実施形態2に係る表示装置10aは、その他の点で実施形態1に係る表示装置10と構成が共通するため、共通する箇所の説明を省略する。
図13は、実施形態2に係る画像表示パネルの副画素の配列を示す図である。図13に示すように、実施形態2に係る画像表示パネル40aが有する画素48aは、第1副画素49Rと、第2副画素49Gと、第3副画素49Bとを有する。実施形態2に係る画像表示パネル40aは、第4副画素49Wを有さない。
図14は、実施形態2に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。図14に示すように、実施形態2に係る信号処理部20aは、図6に示す実施形態1に係る信号処理部20に対し、W変換部を有さない。信号処理部20aは、赤色、緑色、青色の色を組み合わせて表示させる入力信号の入力値を、赤色、緑色、青色及び白色の信号値に変換せず、そのまま赤色、緑色、青色の信号値として出力する。
次に、実施形態2に係る信号処理部20aが記憶する拡大色空間について説明する。図15は、実施形態2における拡大色空間の各色相における彩度と明度との関係を示す概念図である。第4副画素49Wの白色成分が加わらない場合、基準色空間は、図7で示す円柱形状のHSV色空間となる。すなわち、基準色空間は、図15の線分L0aで示す最大明度内の色空間となる。線分L0aが示すように、この場合の基準色空間は、彩度によらず、最大明度が第3副画素最大明度V3となる。
図15の線分L1aは、第1副画素49Rのみによって、最大明度に制限を加えずに、第1色(赤色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度を示している。すなわち、線分L1aは、入力信号を伸長することにより、第1副画素49Rに第1副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力した場合における、第1色(赤色)の色相で再現される色空間の上限値である。
図15の線分L2aは、第2副画素49Gのみによって、最大明度に制限を加えずに、第2色(緑色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度を示している。すなわち、線分L2aは、入力信号を伸長することにより、第2副画素49Gに第2副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力した場合における、第2色(緑色)の色相で再現される色空間の上限値である。
図15の線分L3aは、第3副画素49Bのみによって、最大明度に制限を加えずに、第3色(青色)の色相の色を表示させた場合における、彩度に応じた最大明度を示している。すなわち、線分L3aは、第3副画素49Bに第3副画素最大明度の色を表示するための出力信号を出力した場合における、第3色(青色)の色相で再現される色空間の上限値である。また、線分L3aは、第3副画素最大明度に応じたものなので、基準色空間の線分L0aと同じものとなる。
線分L1aに示すように、明度を制限しない場合における第1色(赤色)の色相での最大明度は、彩度S0から彩度S1aまでにおいて、第1副画素最大明度V1である。そして、この最大明度は、彩度S1aから彩度0に彩度の低下に応じて、低下する。この最大明度は、彩度0において、第3副画素最大明度V3となる。
線分L2aに示すように、明度を制限しない場合における第2色(緑色)の色相での最大明度は、彩度S0から彩度S2aまでにおいて、第2副画素最大明度V2である。そして、この最大明度は、彩度S1aから彩度0に彩度の低下に応じて、低下する。この最大明度は、彩度0において、第3副画素最大明度V3となる。
上述のように、線分L3aは、線分L0aと同じ値をとる。従って、明度を制限しない場合における第3色(青色)の色相での最大明度は、基準色空間における最大明度と同じとなる。
実施形態2に係る拡大色空間においても、彩度S0における第1色、第2色、第3色の色相での最大明度は、実施形態1に係る拡大色空間と同じ値である。従って、彩度S0における色相毎の彩度と最大明度との関係は、実施形態1と同様に、図10に示すものとなる。実施形態2に係る拡大色空間記憶部24は、図15に示すような第1色、第2色、第3色の色相における彩度に応じた最大明度の値を組み合わせて、各色相における彩度に応じた最大明度の値を算出し、その最大明度内の色空間を、拡大色空間として記憶する。ただし、拡大色空間記憶部24は、拡大色空間として、第1副画素最大明度V1の範囲内、第2副画素最大明度V2の範囲内、及び第3副画素最大明度の範囲内における色空間を記憶してもよい。ここでいう第1副画素最大明度V1の範囲内とは、第1色において、明度がゼロからV1との間の範囲である。また、第2副画素最大明度V2の範囲内は、第2色において、明度がゼロからV2との間の範囲である。また、第3副画素最大明度V3の範囲内は、第3色において、明度がゼロからV3との間の範囲である。ただし、この場合、拡大色空間は、第1色及び第2色の少なくともいずれかの最大明度(表示可能な明度の上限値)が、V3よりも大きい。
実施形態2に係る表示装置10aは、画像表示パネル40aに表示させる色を、このような拡大色空間内で再現可能な色に伸長することができる。表示装置10aの信号処理部20aは、画像表示パネル40aに表示させる色を拡大色空間内で再現可能な色に伸長するために、実施形態1に係る信号処理部20の処理と同様の処理を行う。ただし、信号処理部20aは、第4副画素の出力信号については、生成しない。
以上のように、実施形態2に係る表示装置10aは、信号処理部20aの拡大色空間記憶部24において、拡大色空間のデータを記憶する。また、表示装置10aは、信号処理部20aにおいて、画像表示パネル40aに表示させる色を拡大色空間内で再現可能な色に伸長するための伸長係数αを決定する。そして、表示装置10aは、伸長係数αと入力信号とに基づき、第1副画素49R、第2副画素49G、第3副画素49Bの出力信号を生成する。そして、この拡大色空間は、基準色空間よりも高い明度の色を再現可能である。従って、実施形態2に係る表示装置10aは、第4副画素49Wを有さない場合においても、実施形態1と同様に、明度の高い画像を適切に表示することができる。
(実施形態3)
次に、本発明の実施形態3について説明する。実施形態3に係る表示装置10bは、画像表示パネルが液晶表示パネルである点で、実施形態1に係る表示装置10とは異なる。実施形態3に係る表示装置10bは、その他の点で実施形態1に係る表示装置10と構成が共通するため、共通する箇所の説明を省略する。
図16は、実施形態3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16に示すように、実施形態3に係る表示装置10bは、信号処理部20bと、液晶表示パネルである画像表示パネル40bと、光源装置制御部70bと、光源装置71bとを有する。表示装置10bは、信号処理部20bが表示装置10bの各部に信号を送り、光源装置制御部70bが、信号処理部20bからの信号に基づいて光源装置71bの駆動を制御し、光源装置71bが光源装置制御部70bの信号に基づいて画像表示パネル40bを背面から照明することにより、画像を表示する。
図17は、実施形態3に係る画像表示パネルの概念図である。画像表示パネル40bは、図17に示すように、第1色を表示する第1副画素49Rb、第2色を表示する第2副画素49Gb、第3色を表示する第3副画素49Bb、及び、第4色を表示する第4副画素49Wbを含む画素48bが、2次元のマトリクス状(行列状)に配列されている。
画素48bは、対向する2つの電極間に液晶層が設けられている。この2つの電極間に画像出力信号による電圧が印加されると、この2つの電極は、電極間の液晶層内に電界を生じさせる。この電界は、液晶層内の液晶素子をツイストさせて複屈折率を変化させる。表示装置10bは、光源装置71bから照射される光の光量を、この液晶素子の複屈折率変化により調整して、所定の画像を表示させる。
図18は、実施形態3に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。図18に示すように、信号処理部20bは、BL輝度調整部25bを有する。信号処理部20bは、伸長係数αbを算出し、入力信号及び伸長係数αbから、出力信号を生成する。信号処理部20bによるこの処理については後述する。
この出力信号は、αb倍伸長されている。信号処理部20bは、伸長されていない状態の画像の輝度と同じ画像の輝度とするために、光源装置71bの輝度を、伸長係数αbに基づき減少させる場合がある。表示装置10bは、BL輝度調整部25bにより、光源装置71bの輝度を、(1/αb)倍とする。これによって、表示装置10bは、光源装置71bの消費電力の低減を図ることができる。信号処理部20bは、この(1/αb)を光源装置制御信号SBLとして光源装置制御部70bに出力する。
具体的には、BL輝度調整部25bは、α算出部26bと電気的に接続されている。BL輝度調整部25bは、α算出部26から、伸長係数αbの情報が入力される。BL輝度調整部25bは、この伸長係数αbに基づき、光源装置71bの輝度を、(1/αb)倍とする信号を生成して、画像表示パネル駆動部30bに出力する。
光源装置71bは、画像表示パネル40bの背面に配置され、光源装置制御部70bの制御により画像表示パネル40bに向けて光を照射することで、画像表示パネル40bを照明して、画像を表示させる。光源装置71bは、画像表示パネル40bに光を照射する。
光源装置制御部70bは、光源装置71bから出力する光の光量等を制御する。具体的には、光源装置制御部70bは、信号処理部20bから出力される光源装置制御信号SBLに基づいて、光源装置71bに供給する電圧等をPWM(Pulse Width Modulation)等で調整することで、画像表示パネル40bを照射する光の光量(光の強度)を制御する。
次に、信号処理部20bによる出力信号の生成処理及び光源装置71bの輝度の低減処理について、フローチャートに基づき説明する。図19は、実施形態3に係る信号処理部による出力信号の生成処理及び光源装置の輝度の低減処理を説明したフローチャートである。
図19に示すように、信号処理部20bは、最初に、色データ算出部22により、各画素48bの入力信号に基づき、各画素48bにおける色相H、彩度S及び明度V(S)を求める(ステップS32)。
色相H、彩度S及び明度V(S)を求めた後、信号処理部20bは、α算出部26bにより、各画素48bの入力信号に基づく色相H及び彩度Sにおける拡大色空間での最大明度Vmax(S)を、読み出す(ステップS34)。α算出部26bは、拡大色空間記憶部24から、色データ算出部22が算出した各画素48bの色相H及び彩度Sにおける、拡大色空間の最大明度Vmax(S)を読み出す。
拡大色空間の最大明度Vmax(S)を読み出した後、信号処理部20bは、α算出部26bにより、入力信号に基づく明度V(S)を拡大色空間の最大明度Vmax(S)まで伸長するための、各画素48bに対する仮伸長係数α1を算出する(ステップS36)。すなわち、α算出部26bは、各画素48bについて、次の式(9)により、明度V(S)を拡大色空間の最大明度Vmaxまで伸長するための係数である仮伸長係数α1を算出する。α算出部26bは、1フレーム中の各画素48bに対する仮伸長係数α1を算出する。
α1=Vmax(S)/V(S)・・・(9)
各画素48bに対する仮伸長係数α1を算出した後、信号処理部20bは、α算出部26bにより、1フレーム中の各画素48の仮伸長係数α1に基づき、1フレーム中の全画素48bに適用する伸長係数αbを算出する(ステップS38)。具体的には、信号処理部20bは、α算出部26bにより、1フレーム中の各画素48の仮伸長係数α1の中での最小値を伸長係数αbとする。ただし、伸長係数αbの算出方法は、これに限られず、任意の方法をとることができる。例えば、信号処理部20bは、明度V(S)と伸長係数αbの積から求められた伸長された明度の値が最大明度Vmax(S)を超える画素48bの、全画素48b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αbを決定してもよい。ここで、限界値βは、色相及び彩度の値の組み合わせにおいて拡大色空間の最大明度に対して、この最大明度を超える幅の割合の上限の値(割合)となる。
伸長係数αbを算出した後、信号処理部20bは、1フレーム中の全画素48bにおける各副画素49bの出力信号を生成する(ステップS40)。信号処理部20bは、実施形態1と同じ方法で、W変換部27及び伸長処理部28により、伸長係数αbを用いて、第1副画素49Rb、第2副画素49Gb、第3副画素49Bb、第4副画素49Wbの出力信号を生成する。信号処理部20bは、1フレーム中の全ての画素48bにおける各副画素49bについて、同じ伸長係数αbを用いて、出力信号を生成する。
各副画素49bの出力信号を生成した後、信号処理部20bは、BL輝度調整部25bにより、伸長係数αbに基づき、光源装置71bの輝度(BL輝度)を低減させる(ステップS42)。BL輝度調整部25bは、伸長係数αbに基づき、光源装置71bの輝度を、(1/αb)倍とする信号を生成する。これにより、信号処理部20bによる出力信号の生成処理及び光源装置71bの輝度の低減処理は終了する。なお、このステップS42は、各副画素49bの出力信号を生成した後(ステップS40の後)に行われなくてもよく、伸長係数αbを算出した後(ステップS38の後)であれば、ステップS40と同時に行われても、それより前に行われてもよい。
このように、実施形態3に係る表示装置10bは、伸長係数αbに基づき入力信号を伸長する。従って、表示装置10bは、実施形態1に係る表示装置10と同様に、基準色空間内の色より高い明度の色を表示することができる。表示装置10bは、液晶表示パネルを有していても、明度の高い画像を適切に表示することができる。
(実施形態4)
次に、本発明の実施形態4について説明する。実施形態4に係る表示装置10cは、画像表示パネルが反射型の液晶表示パネルである点で、実施形態3に係る表示装置10bとは異なる。実施形態4に係る表示装置10cは、その他の点で実施形態3に係る表示装置10bと構成が共通するため、共通する箇所の説明を省略する。
図20は、実施形態4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20に示すように、実施形態4の表示装置10cは、信号処理部20cと、画像表示パネル40cと、光源部72とを有する。表示装置10cは、外光を画像表示パネル40cで反射させることにより、画像を表示する。さらに、表示装置10cは、外光が十分でない屋外での夜間使用や暗所での使用の場合等には、光源部72から発光される光を画像表示パネル40cで反射させることによっても、画像を表示することができる。
図21は、実施形態4における画像表示パネルの構造を模式的に示す断面図である。図21に示すように、画像表示パネル40cは、互いに対向するアレイ基板41と対向基板42とを有し、アレイ基板41と対向基板42との間に液晶素子が封入された液晶層43が設けられている。
アレイ基板41は、液晶層43側の面に、複数の画素電極44を有する。画素電極44は、スイッチング素子を介して信号線DTLに接続されており、映像信号としての画像出力信号が印加される。画素電極44は、例えばアルミニウム又は銀製の反射性を有する部材であり、外光又は光源部72からの光を反射する。すなわち、実施形態4においては、画素電極44が反射部を構成し、反射部は、画像表示パネル40cの前面(画像を表示する側の面)から入射された光を反射して、画像を表示させる。
対向基板42は、例えばガラス等の透明性を有する基板である。対向基板42は、液晶層43側の面に、対向電極45及びカラーフィルタ46を有する。より詳しくは、対向電極45は、カラーフィルタ46の液晶層43側の面に設けられている。
対向電極45は、例えばITO(Indium Tin Oxide)、又はIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明性を有する導電性材料である。対向電極45は、画素電極44が接続されているスイッチング素子と接続されている。画素電極44と対向電極45とは対向して設けられているため、画素電極44と対向電極45との間に画像出力信号による電圧が印加されると、画素電極44と対向電極45とは、液晶層43内に電界を生じさせる。液晶層43内に生じた電界により液晶素子がツイストして複屈折率が変化し、表示装置10cは、画像表示パネル40cから反射される光量を調整する。画像表示パネル40cは、いわゆる縦電界方式であるが、画像表示パネル40cの表示面に平行な方向に電界を発生させる横電界方式であってもよい。
カラーフィルタ46は、画素電極44に対応して複数設けられる。画素電極44と、対向電極45と、カラーフィルタ46とは、それぞれ副画素49を構成する。対向基板42の液晶層43と反対側の面には、導光板47が設けられている。導光板47は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂)等の透明性を有する板状部材である。導光板47は、対向基板42と反対側の面である上面47Aに、プリズム加工がなされている。
光源部72は、実施形態4においては、LEDである。光源部72は、図21に示すように、導光板47の側面47Bに沿って設けられている。光源部72は、導光板47を介して、画像表示パネル40cの前面から、画像表示パネル40cに光を照射する。光源部72は、画像観察者の操作、又は表示装置10cに取付けられて外光を計測する外光センサ等によって、ONとOFFとが切り替えられる。光源部72は、ONの場合に光を照射し、OFFの場合に光を照射しない。例えば、画像観察者が、画像が暗いと感じた場合は、画像観察者は、光源部72をONにして、光源部72から画像表示パネル40cに光を照射させ、画像を明るくする。また、外光センサが、外光強度が所定の値より小さいと判断した場合には、例えば信号処理部20cは、光源部72をONにして、光源部72から画像表示パネル40cに光を照射させ、画像を明るくする。実施形態4において、信号処理部20cは、光源部72の光の輝度を、伸長係数αに応じて制御しない。すなわち、光源部72の光の輝度は、後述する伸長係数αには無関係で設定される。ただし、光源部72の光の輝度は、画像観察者の操作、又は外光センサの計測結果に応じて、調整されるものであってもよい。
次に、画像表示パネル40cによる光の反射について説明する。図21に示すように、画像表示パネル40cには、外光LO1が入射される。外光LO1は、導光板47及び画像表示パネル40c内を通って画素電極44に入射される。画素電極44に入射された外光LO1は、画素電極44に反射され、光LO2として、画像表示パネル40c内及び導光板47内を通って、外部に出射される。また、光源部72をONにした場合、光源部72からの光LI1は、導光板47の側面47Bから導光板47内に入射する。導光板47内に入射された光LI1は、導光板47の上面47Aで散乱して反射され、一部が光LI2として、画像表示パネル40cの対向基板42側から画像表示パネル40c内に入射し、画素電極44に照射される。画素電極44に照射された光LI2は、画素電極44により反射され、光LI3として画像表示パネル40c及び導光板47を通って外部に出射する。また、導光板47の上面47Aで散乱した光の他の一部は、光LI4として反射され、導光板47内で反射を繰り返す。
すなわち、画素電極44は、画像表示パネル40cの外部側(対向基板42側)の面である前面から画像表示パネル40cに入射される外光LO1又は光LI2を外部に反射する。外部に反射された光LO2及びLI3は、液晶層43及びカラーフィルタ46を通る。そのため、表示装置10は、外部に反射される光LO2,LI3により、画像を表示することができる。このように、実施形態4に係る表示装置10cは、フロントライト型で、かつ、エッジライト型の光源部72を有する反射型の表示装置である。なお、実施形態4においては、表示装置10cは、光源部72及び導光板47を有するが、光源部72及び導光板47を有さなくてもよい。この場合、表示装置10cは、外光LO1を反射した光LO2によって、画像を表示することができる。
表示装置10cは、反射型の表示装置であるが、実施形態3に係る表示装置10bと同様に、伸長係数αbに基づき入力信号を伸長する。従って、表示装置10cは、実施形態3に係る表示装置10bと同様に、基準色空間内の色より高い明度の色を表示することができる。
(適用例)
次に、図22及び図23を参照して、実施形態1で説明した表示装置10の適用例について説明する。図22及び図23は、実施形態1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。実施形態1に係る表示装置10は、図22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23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、実施形態1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。なお、本適用例は、実施形態1に係る表示装置10以外でも、以上説明した他の実施形態、変形例に係る表示装置にも適用できる。
図22に示す電子機器は、実施形態1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23に示す電子機器は、実施形態1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、実施形態1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。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態の内容によりこれらの実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した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、置換又は変更を行うことができる。
10 表示装置
20 信号処理部
22 色データ算出部
24 拡大色空間記憶部
26 α算出部
27 W変換部
28 伸長処理部
29 ガンマ変換部
30 画像表示パネル駆動部
40 画像表示パネル
48 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

Claims (12)

  1. 第1色を表示する第1副画素、第2色を表示する第2副画素、及び第3色を表示する第3副画素を有する画素を複数有する画像表示パネルと、
    入力信号の入力値から出力信号を生成して前記画像表示パネルに出力する信号処理部と、を有し、
    前記第3副画素は、前記第3色の明度の表示可能な上限値である第3副画素最大明度が、前記第1副画素の前記第1色の明度の表示可能な上限値である第1副画素最大明度、及び前記第2副画素の前記第2色の明度の表示可能な上限値である第2副画素最大明度のうち一方の値よりも小さい値であり、かつ、他方の値以下の値であり、
    前記信号処理部は、
    前記第1副画素に前記第1副画素最大明度の範囲で前記第1色を表示するための前記出力信号を出力し、前記第2副画素に前記第2副画素最大明度の範囲で前記第2色を表示するための前記出力信号を出力し、前記第3副画素に前記第3副画素最大明度の範囲で前記第3色を表示するための前記出力信号を出力した場合における前記第1色、前記第2色及び前記第3色で再現される拡大色空間を記憶しており、
    前記画像表示パネルに表示させる色を前記拡大色空間内で再現可能な色に伸長するための伸長係数を取得し、
    前記第1副画素の出力信号を、少なくとも前記第1副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求めて前記第1副画素に出力し、
    前記第2副画素の出力信号を、少なくとも前記第2副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求めて前記第2副画素に出力し、
    前記第3副画素の出力信号を、少なくとも前記第3副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求めて前記第3副画素に出力し、
    前記拡大色空間は、前記第1色及び前記第2色の少なくとも一方を表示する場合の明度の上限値が、前記第3副画素最大明度よりも大きく、前記第1副画素及び前記第2副画素に、表示可能な明度の上限値を前記第3副画素最大明度に制限した場合の色を表示するための前記出力信号を出力し、前記第3副画素に、前記第3副画素最大明度の色を表示するための前記出力信号を出力した場合における、前記第1色、前記第2色及び前記第3色で再現される基準色空間よりも、高い明度の色を再現可能な色空間である、
    表示装置。
  2. 前記拡大色空間は、再現しようとする色の明度の表示可能な上限値が、再現しようとする前記色の色相に応じて異なる、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記拡大色空間は、再現しようとする色が前記第1色と前記第3色と間の色相である場合は、最大彩度における明度の表示可能な上限値が、前記第3副画素最大明度以上、前記第2副画素最大明度以下である、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記拡大色空間は、再現しようとする色の明度の表示可能な上限値が、再現しようとする前記色の色相に応じて段階的に変化する、請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記拡大色空間は、再現しようとする色が、前記第1色の色相から、前記第1色と前記第3色との間の所定の色相を有する第1中間色の間の色相である場合は、最大彩度における明度の表示可能な上限値が前記第1副画素最大明度であり、再現しようとする色が、前記第1中間色から、前記第1中間色と前記第3色との間の所定の色相を有する第2中間色までの間の色相である場合は、前記第1中間色から前記第2中間色までの色相の変化に応じて、最大彩度における明度の表示可能な上限値が小さくなり、再現しようとする色が、前記第2中間色から前記第3色までの間の色相である場合は、最大彩度における明度の表示可能な上限値が前記第3副画素最大明度となる、請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第1色は、赤色であり、前記第2色は、緑色であり、前記第3色は、青色である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記信号処理部は、前記画像表示パネルに最大明度の白色を表示させようとする場合、前記第3副画素最大明度よりも小さい規定明度の色を表示するための規定出力信号を、前記第1副画素、前記第2副画素及び前記第3副画素に出力して、前記第1色、前記第2色及び前記第3色により前記白色を表示させ、前記白色以外の色を表示させる場合には、前記規定出力信号よりも信号値の大きい出力信号を出力することにより、前記第1副画素、前記第2副画素及び前記第3副画素に、前記規定明度よりも明度の高い色を表示可能な、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記画像表示パネルは、第4色を表示する第4副画素をさらに有し、
    前記拡大空間は、さらに、前記第4色の明度の表示可能な上限値である第4副画素最大明度の範囲で前記第4色を表示するための前記出力信号を、前記第1副画素に出力した場合における前記第4色にも基づいて再現され、
    前記信号処理部は、前記第4副画素の出力信号を、前記第1副画素の入力信号、前記第2副画素の入力信号、前記第3副画素の入力信号及び前記伸長係数に基づいて求める、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 前記画像表示パネルは、前記第1副画素が、自発光体の点灯量に応じて前記第1色を表示し、前記第2副画素が、自発光体の点灯量に応じて前記第2色を表示し、前記第3副画素が、自発光体の点灯量に応じて前記第3色を表示する自発光型画像表示パネルである、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の表示装置。
  10. 前記画像表示パネルは、液晶表示パネルであり、
    前記画像表示パネルの画像を表示する表示面とは反対側の背面側に設けられ、前記信号処理部からの光源制御信号に基づいて前記画像表示パネルに光を照射する光源部をさらに有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の表示装置。
  11. 前記画像表示パネルは、液晶表示パネルであり、
    前記第1副画素、前記第2副画素及び前記第3副画素は、前記画像表示パネルの前面から入射された光を反射する反射部を有し、前記反射部によって反射された光により画像を表示する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の表示装置。
  12. 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の表示装置と、
    前記表示装置を制御する制御装置と、を有する電子機器。




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