JP6514495B2 - 画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置に関する。
従来、有機発光ダイオード(OLED)などの自発光体を点灯する画像表示パネルを備えた表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この表示装置は、画素R(赤)、画素G(緑)及び画素B(青)の3原色の副画素に加え、画素W(白)の追加原色を追加した自発光体を点灯する画像表示パネルを備える。この表示装置においては、画像表示パネルに彩度が低い入力画像を表示する場合には、追加原色Wを含む4色のカラー出力信号に入力信号を置き換えることが可能であり、表示装置の消費電力量を削減することが可能となる。
特表2007−514184号公報
ところで、従来の自発光体を備えた画像表示パネルでは、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3原色の副画素に加えて、W(白)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(黄)などの副画素を用いて多原色化することにより、消費電力の更なる低減が可能となる。しかしながら、画像表示パネルを多原色化すると画像表示パネルの画素数が増大するので、画素の配置の高密度化が必要となると共に、入力信号から最適解を求めるデータ変換アルゴリズムも複雑化する場合がある。
本開示は、画素数を増大させることなく、消費電力量を抑制できる画像表示装置を提供することを目的とする。
本開示の画像表示装置は、第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素と、前記第1画素の副画素より輝度が高く第1の色域内の第2の色域に属する3色以上の副画素を有する第2画素と、記第1画素及び前記第2画素がマトリクス状に表示領域内に設けられ、前記第1画素と前記第2画素とが隣接する画像表示部と、を備える。
本開示の画像表示装置は、第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素と、前記第1画素の副画素より輝度が高く、前記第1の色域内の第2の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第2画素と、前記第1画素及び前記第2画素がマトリクス状に設けられ、前記第1画素と前記第2画素とが隣接する画像表示部と、入力画像信号に応じて前記画像表示部の各画素が有する副画素の出力を決定する信号処理部と、を備える。
図1は、本実施の形態に係る画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 図2は、本実施の形態に係る画像表示部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、本実施の形態に係る第1画素の副画素の配列を示す図である。 図4は、本実施の形態に係る第2画素の副画素の配列を示す図である。 図5は、本実施の形態に係る画像表示部の断面構造を示す図である。 図6は、カラーフィルタの透過率曲線を示す図である。 図7は、第1画素が有する副画素で再現可能な色空間と第2画素が有する副画素で再現可能な色空間の一例を示す図である。 図8は、第1画素と第2画素との位置関係並びに第1画素及び第2画素の各々が有する副画素の配置の一例を示す図である。 図9は、一辺に隣接する画素が第1画素である表示領域の一例を示す図である。 図10は、四辺に隣接する画素が第1画素である表示領域の一例を示す図である。 図11は、入力画像信号の成分の一例を示す図である。 図12は、赤(R)、緑(G)、青(B)の成分を白(W)の成分に変換する処理の一例を示す図である。 図13は、入力画像の彩度と電力消費量との関係を示す図である。 図14は、図13に示した各彩度における第1画素及び第2画素の出力画像信号(データ)との関係を示す図である。 図15は、図13に示した各彩度における第1画素及び第2画素の出力画像信号(データ)との関係を示す図である。 図16は、図13に示した各彩度における第1画素及び第2画素の出力画像信号(データ)との関係を示す図である。 図17は、図13に示した各彩度における第1画素及び第2画素の出力画像信号(データ)との関係を示す図である。 図18は、表示装置の消費電力量と入力画像の彩度との関係を示す図である。 図19は、入力画像の解像度及び第1画素の副画素と第2画素の副画素との輝度比の関係を示す図である。 図20は、第1画素の副画素と第2画素の副画素との輝度比の説明図である。 図21は、第1画素の副画素と第2画素の副画素との輝度比の説明図である。 図22は、第1画素の副画素と第2画素の副画素との輝度比の説明図である。 図23Aは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図23Bは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図24Aは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図24Bは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図24Cは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図25Aは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図25Bは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図25Cは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図25Dは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図26Aは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図26Bは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図26Cは、本実施の形態に係る表示装置における色変換の説明図である。 図27は、本発明が適用されるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
以下に、本開示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。
(画像表示装置の構成)
図1は、本実施の形態に係る画像表示装置100の構成の一例を示すブロック図である。図2は、本実施の形態に係る画像表示部30の画素31が含む副画素32の点灯駆動回路を示す図である。図3は、本実施の形態に係る第1画素31Aの副画素32の配列を示す図である。図4は、本実施の形態に係る第2画素31Bの副画素32の配列を示す図である。図5は、本実施の形態に係る画像表示部30の断面構造を示す図である。
図1に示すように、画像表示装置100は、画像処理回路20と、画像表示パネルである画像表示部30と、画像表示部30の駆動を制御する画像表示パネル駆動回路40(以下、駆動回路40ともいう。)と、を備える。画像処理回路20は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれかによって機能が実現されていればよく、特に限定されるものではない。
画像処理回路20は、画像表示部30を駆動するための画像表示パネル駆動回路40と接続されている。画像処理回路20は、信号処理部21を有する。信号処理部21は、入力画像信号に応じて画像表示部30の各画素31が有する副画素32(後述)の出力を決定する。信号処理部21は、例えば、RGB色空間の入力画像信号を、4色で再現されるRGBWの再現値の再現値に変換する。信号処理部21は、生成した出力信号を画像表示パネル駆動回路40に出力する。ここで、出力信号は、画素31が有する副画素32の出力(発光状態)を示す信号である。
駆動回路40は、画像表示部30の制御装置であって、信号出力回路41、走査回路42及び電源回路43を備えている。画像表示部30の駆動回路40は、信号出力回路41によって、順次、画像表示部30の各画素31に出力信号を出力する。信号出力回路41は、信号線DTLによって画像表示部30と電気的に接続されている。画像表示部30の駆動回路40は、走査回路42によって、画像表示部30における副画素32を選択し、副画素32の動作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(TFT;Thin Film Transistor))のオン及びオフを制御する。走査回路42は、走査線SCLによって画像表示部30と電気的に接続されている。電源回路43は、電源線PCLによって各画素31の後述する自発光体へ電力を供給する。
画像表示部30は、画素31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)に配列された表示領域Aを有する。本実施の形態に係る画像表示部30は、直線状の辺を有する多角形(例えば矩形)状の平面表示領域を有するが、これは表示領域Aの具体的形状の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
画素31には、第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素31Aと、第1の色域内の第2の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第2画素31Bとが含まれる。なお、第1画素31Aと、第2画素31Bとをそれぞれ区別する必要がない場合、画素31とする。画素31は、複数の副画素32を含み、図2に示す副画素32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。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のアノードに接続されている。有機発光ダイオードのカソードは、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。
図3に示すように、第1画素31Aは、例えば、第1副画素32R1(以下、図面においては、単に「R1」とも表記する)と、第2副画素32G1(以下、図面においては、単に「G1」とも表記する)と、第3副画素32B1(以下、図面においては、単に「B1」とも表記する)と、第4副画素32W1(以下、図面においては、単に「W1」とも表記する)とを有する。第1副画素32R1は、第1原色(例えば、赤(R)成分)を表示する。第2副画素32G1は、第2原色(例えば、緑(G)成分)を表示する。第3副画素32B1は、第3原色(例えば、青(B)成分)を表示する。第4副画素32W1は、第1原色、第2原色及び第3原色とは異なる追加色成分としての第4の色(本実施の形態では白(W))を表示する。このように、第1画素31Aが有する副画素32の色のうち3色は、赤、緑、青に対応する。第1画素31Aは、例えば、第1副画素32R1、第2副画素32G1、第3副画素32B1及び第4副画素32W1が2行2列(2×2)に配置されている。
図4に示すように、第2画素31Bは、例えば、第5副画素32R2(以下、図面においては、単に「R2」とも表記する)と、第6副画素32G2(以下、図面においては、単に「G2」とも表記する)と、第7副画素32B2(以下、図面においては、単に「B2」とも表記する)と、第8副画素32W2(以下、図面においては、単に「W2」とも表記する)とを有する。第5副画素32R2は、第1原色(例えば、赤(R)成分)を表示する。第6副画素32G2は、第2原色(例えば、緑(G)成分)を表示する。第7副画素32B2は、第3原色(例えば、青(B)成分)を表示する。第8副画素32W2は、第1原色、第2原色及び第3原色とは異なる追加色成分としての第4の色(本実施の形態では白(W))を表示する。第2画素31Bは、例えば、第5副画素32R2、第6副画素32G2、第7副画素32B2及び第8副画素32W2が2行2列(2×2)に配置されている。本実施の形態では、第5副画素32R2は、第1副画素32R1に対して相対的に輝度が高く、第6副画素32G2は、第2副画素32G1に対して相対的に輝度が高く、第7副画素32B2は、第3副画素32B1に対して相対的に輝度が高い。
このように、本実施の形態では、第1画素31Aが有する副画素32の数と第2画素31Bが有する副画素32の数は同一である。また、本実施の形態では、第1画素31A又は第2画素31Bの一方(例えば、第2画素31B)の画素が有する副画素32の色は、他方の画素(第1画素31A)が有する副画素32の色と同色である。これらの関係は第1画素31Aと第2画素31Bとの関係の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、第1画素31Aが有する副画素32の数と第2画素31Bが有する副画素32の数は異なってもよい。第1画素31Aが有する副画素32の輝度が、第2画素31Bが有する副画素32の輝度に対して高輝度であってもよい。第1副画素32R1と、第2副画素32G1と、第3副画素32B1と、第4副画素32W1と、第5副画素32R2と、第6副画素32G2と、第7副画素32B2と、第8副画素32W2とをそれぞれ区別する必要がない場合、副画素32とする。
図5に示すように、画像表示部30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32R1と、第2副画素32G1と、第3副画素32B1と、第4副画素32W1と、第5副画素32R2と、第6副画素32G2と、第7副画素32B2と、第8副画素32W2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32R1と、第2副画素32G1と、第3副画素32B1と、第4副画素32W1と、第5副画素32R2と、第6副画素32G2と、第7副画素32B2と、第8副画素32W2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、及び電子注入層を含む。
(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:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、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))、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))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(LiO)、カルシウム酸化物(CaO)、ナトリウム酸化物(NaO)、カリウム酸化物(KO)、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:Alq)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(CFppy)(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(略称: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))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。なお本実施の形態では、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のカソード(陰極)になる。絶縁層58は、上述した上部電極57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、画像表示部30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5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る。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)、発光層の積層順を適宜変えることも可能である。
画像表示部30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32と画像観察者との間に、副画素32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。画像表示部30は、赤(R)、緑(G)、青(B)及び白(W)に対応する色の光を発光することができる。なお、白(W)に対応する第4副画素32W1及び第8副画素32W2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、画像表示部30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32R1、第2副画素32G1、第3副画素32B1、第4副画素32W1、第5副画素32R2、第6副画素32G2、第7副画素32B2、第8副画素32W2の各々の色を発光することもできる。この場合、画像表示部30は、第1副画素32R1と画像観察者との間にカラーフィルタ61が配置され、第5副画素32R2と画像観察者との間にカラーフィルタ61が配置されないなど、少なくとも一部の副画素32が当該副画素32に対応する色のカラーフィルタ61を介して配置されていてもよい。画像表示部30は、例えば、第4副画素32W1及び第8副画素32W2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部30は、透明な樹脂層を設けることで、第4副画素32W1及び第8副画素32W2に生じる大きな段差を抑制することができる。
本実施の形態では、画像表示部30は、赤(R)色を透過させるカラーフィルタ61を第1副画素32R1及び第5副画素32R2と観察者との間にそれぞれ配置され、緑(G)色を透過させるカラーフィルタ61を第2副画素32G1及び第6副画素32G2と観察者との間にそれぞれ配置され、青(B)色を透過させるカラーフィルタ61を第3副画素32B1及び第7副画素32B2と観察者との間にそれぞれ配置される。ここで、第5副画素32R2と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61は、第1副画素32R1と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61より透過率が高く、第6副画素32G2と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61は、第2副画素32G1と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61より透過率が高く、第7副画素32B2と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61は、第3副画素32B1と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61より透過率が高く設計される。
ここで、カラーフィルタ61の透過特性について説明する。図6は、カラーフィルタ61の透過率曲線を示す図である。なお、図6においては、横軸に波長を示し、縦軸に透過率を示している。本実施の形態においては、上述したように、第1画素31Aの第1副画素32R1、第2副画素32G1、及び第3副画素32B1と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61に対して、相対的に透過率が高いカラーフィルタ61を第2画素31Bの第5副画素32R2、第6副画素32G2、及び第7副画素32B2と観察者との間に配置する。これにより、図6に示すように、第1副画素32R1とカラーフィルタ61と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の赤色領域の透過率(曲線LR1)に対して、第5副画素32R2とカラーフィルタ61と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の赤色領域の透過率(曲線LR2)が向上し、第2副画素32G1とカラーフィルタ61と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の緑色領域の透過率(曲線LG1)に対して、第6副画素32G2とカラーフィルタ61と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の緑色領域の透過率(曲線LG2)が向上し、第3副画素32B1とカラーフィルタ61と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の青色領域の透過率(曲線LB1)に対して、第7副画素32B2とカラーフィルタ61と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の青色領域の透過率(曲線LB2)が向上する。これらにより、透過率が高いカラーフィルタ61を用いて第2画素31Bに属する副画素32の透過率が向上して発光光の利用効率が大幅に向上することが分かる。
図7は、第1画素31Aが有する副画素32で再現可能な色空間Zと第2画素31Bが有する副画素32で再現可能な色空間Zの一例を示す図である。図7に示す例では、色空間Z及び色空間Zを示す三角形の内側の中心部である(R,G,B)=(255,255,255)に対応する位置が白(W)となる。図7に示すように、本実施の形態では、第2画素31Bに属する副画素32は、第1画素31Aに属する副画素32に対して相対的に透過率が高く設計されるので、第2画素31Bで再現可能な彩度の上限が第1画素31Aで再現可能な彩度の上限に対して小さくなる。すなわち、第2画素31Bが有する副画素32の色空間(第2の色域)Zは、彩度の上限が第1画素31Aの有する副画素32の色空間(第1の色域)Zの範囲内となる。このため、本実施の形態では、第1画素31Aは、色空間Z及びZのいずれの色も再現することが可能となり、第1画素31Aに対して相対的に効率が高い第2画素31Bは、色空間Z外であって色空間Z内の領域の色を再現することはできず、色空間Z内の色のみを再現することができる。
なお、図7に示したRGB等の色域は、XYZ表色系のxy色度範囲上において、三角形状の範囲で示されているが、定義色域が定義される所定の色空間は、三角形状の範囲で定められることに限定されるものではなく、副画素の色数に応じた多角形状等の任意の形状の範囲で定められるものとしてもよい。
第1副画素32R1、第2副画素32G1、第3副画素32B1、第5副画素32R2、第6副画素32G2、及び第7副画素32B2と観察者との間に配置される6種類のカラーフィルタ61は、例えば、第5副画素32R2、第6副画素32G2、及び第7副画素32B2と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の露光量を第1副画素32R1、第2副画素32G1、及び第3副画素32B1と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の露光量に対して大きくすることにより一括で形成できる。また、これらの6種類のカラーフィルタ61は、第5副画素32R2、第6副画素32G2、及び第7副画素32B2と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の面積を第1副画素32R1、第2副画素32G1、及び第3副画素32B1と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61の面積に対して小さくすることにより一括で形成できる。さらに、これらの6種類のカラーフィルタ61は、第5副画素32R2、第6副画素32G2、及び第7副画素32B2と観察者との間に配置されるカラーフィルタ61を透明又は白色の下地層としてのレジスト上に形成することにより一括で形成することができる。これらにより、これらの6種類のカラーフィルタ61をそれぞれ独立して製造する場合と比較して製造工程を簡略化することが可能となる。
本実施の形態では、信号処理部21は、入力画像信号の彩度が色空間Z内である場合には、第1画素31A及び第2画素31Bの各々は、単独で各々の入力画像信号に応じた出力(例えば、発光)を行う。また、信号処理部21は、入力画像信号の彩度が色空間Z2外であって色空間Z内である場合には、第1画素31A及び第2画素31Bの各々は、第1画素31Aの入力画像信号に応じた出力を当該第1画素31Aに隣接する第2画素31Bと共有して出力(例えば、発光)を行う。
(画素及び副画素の配置)
次に、図8を参照して、画素31及び副画素32の配置例について詳細に説明する。図8は、第1画素31Aと第2画素31Bとの位置関係並びに第1画素31A及び第2画素31Bの各々が有する副画素32の配置の一例を示す図である。図8に示すように、画像表示部30は、画素31が2次元マトリクス状に配置されている。第1画素31Aと第2画素31Bとは隣接して配置される。また、第2画素31Bは、千鳥状に配置されている。よって、第2画素31Bに隣接する第1画素31Aも千鳥状に配置されている。なお、ここでいう「千鳥状」とは、複数の画素31間の区切り(輪郭)が表示領域内に格子を描くマトリクス状の配置において、行方向及び列方向(又は上下方向及び左右方向)に互い違いに設けられていることをさし、所謂市松模様(チェック模様)状に対応する。
このように、画像表示装置100は、第1の色域に含まれる3色以上の副画素32を有する第1画素31Aと、第1の色域内の第2の色域に含まれる3色以上の副画素32を有する第2画素31Bとがマトリクス状に設けられて第1画素31Aと第2画素31Bとが隣接する画像表示部30を有する。なお、本実施の形態において「隣接」とは、画像表示部30の行方向(左右方向)及び列方向(上下方向)の少なくとも一方に沿う方向で隣り合うことを差し、行方向及び列方向に対して傾斜する斜め方向の画素31の配置については含まれない。
第1画素31Aにおける副画素32の配置と第2画素31Bにおける副画素32の配置は、所定の対応関係を有するように配置されてもよい。第1画素31Aにおける副画素32の配置と第2画素31Bにおける副画素32の配置とは、第1画素31Aが有する副画素32の色相と第2画素31Bが有する副画素32の色相とを対比した場合に、各画素31における色相の配置が近似する配置であるように配置されてもよい。また、第1画素31Aにおける副画素32の配置と第2画素31Bにおける副画素32の配置は、色配置は、それぞれ回転対称(対象移動)させた組み合わせならどのような組み合わせでもよい。同じ色相の副画素32が周囲的に繰り返されている配列が好ましい。第1画素31A及び第2画素31Bにおける副画素32の配置が2行2列(2×2)であって、第1画素31Aの副画素32が、左上、右上、右下、左下の順に、第1副画素32R1、第2副画素32G1、第3副画素32B1、第4副画素32W1である場合に、第2画素31Bの副画素32が、左上、右上、右下、左下の順に、第5副画素32R2、第6副画素32G2、第7副画素32B2、第8副画素32W2であってもよい。この場合、第1画素31A及び第2画素31Bを色相環として見立てた場合の色相の回転方向が同一であることになる。
第1画素31Aにおける白色の副画素の配置と第2画素31Bにおける白色の副画素の配置とは同一である。例えば、第4画素32W1及び第8画素32W2は共に、画素31の左下に配置されている。白色の副画素の配置は左下に限られるものでなく、画素31の任意の位置に配置することができる。
なお、以下の説明では、原則として、図8に示したように、第2画素31Bの配置が千鳥状であって、第1画素31Aが有する副画素32の配置と第2画素31Bが有する副画素32の配置との関係が色成分に対応する場合について説明するが、本発明はこれに限られるものでない。第1画素31Aが有する副画素32の配置と第2画素31Bが有する副画素32の配置とは本発明の効果を奏する範囲で適宜変更可能である。
出力信号は、第1画素31Aと第2画素31Bの配置に応じて、第1画素31A及び第2画素31Bに対して個別に出力される。第1画素31Aに対応する位置に赤(R)、緑(G)、青(B)、白(W)の色の光を発光する第1副画素32R1、第2副画素32G1、第3副画素32B1及び第4副画素32W1の発光状態を示す出力信号が出力される。第2画素31Bに対応する位置に赤(R)、緑(G)、青(B)、白(W)の色の光を発光する第5副画素32R2、第6副画素32G2、第7副画素32B2及び第8副画素32W2の発光状態を示す出力信号が出力される。
なお、本実施の形態では、表示領域Aの少なくとも一辺に隣接する画素は第1画素31Aであってもよい。図9は、一辺に隣接する画素が第1画素31Aである表示領域Aの一例を示す図である。図9に示すように、辺隣接領域A1では、表示領域Aの外縁に対応する一辺に隣接する画素列を構成する画素が全て第1画素31Aであってもよい。当該第1画素31Aの各々は、単独で各々の入力画像信号に応じた出力(例えば発光)を行う。
なお、表示領域Aの辺のうち二辺以上の辺に隣接する画素を第1画素31Aとしてもよい。図10は、四辺に隣接する画素が第1画素31Aである表示領域Aの一例を示す図である。図10の辺隣接領域A2で示すように、矩形状の表示領域Aの全ての辺に隣接する画素を第1画素31Aとしてもよい。この場合、加速度センサ等の検出部と当該検出部に応じて画面の回転状態を制御する回転制御部とを有する画像表示装置100又は電子機器において、辺隣接領域A2に隣接する第2画素31Bは、必ず第1画素31Aと隣接することができる。この場合、検出部は、例えば地球等が有するより大きい重力に対する重力加速度を計測することで画像表示装置100の傾きを検出する。回転制御部は、検出部による検出結果に応じて表示領域Aの上下左右を決定し、決定された上下左右に応じた出力を信号処理部21又は駆動回路40に行わせる。図10では四辺に隣接する画素が第1画素31Aであるが、このうち二辺又は三辺に隣接する画素のみ第1画素31Aであってもよい。また、画像表示装置100が四角形以外の多角形である場合に、その辺の一部又は全部に隣接する画素が第1画素31Aであってもよい。
(画像処理回路の処理)
次に、画像処理回路20による処理について説明する。信号処理部21は、第2画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第2成分が示す色の色相、彩度、輝度が第2の色域の色域内成分である場合には、第1画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第1成分に基づいて第1画素31Bが有する副画素32の出力を決定すると共に、第2画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第2成分に基づいて第2画素31Bが有する副画素32の出力を決定する。また、信号処理部21は、第1画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第1成分及び第2画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第2成分を隣接する第1画素31A及び第2画素31B間で色変換して第1画素31Aが有する副画素32の出力及び第2画素31Bが有する副画素32の出力を決定する。さらに、信号処理部21は、第2画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第2成分が第2の色域の色域外成分を含む場合には、第1画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第1成分及び第2画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第2成分を隣接する第1画素31A及び第2画素31B間で色変換し、第2画素31Bが有する副画素の出力を決定する。なお、「副画素32の出力」とは、当該副画素32からの光の出力の有無に限らず、光の出力がある場合の光の強弱を含む。すなわち、「副画素32の出力を決定する」とは、各々の副画素32からの光の強度を決定することをさす。また、「成分を副画素32の出力に反映させる」とは、当該成分に応じた光の強度の増減を当該副画素32の光の出力における光の強度の強弱に反映させることをさす。
本実施の形態では、入力画像信号は、RGB色空間に対応している。以下、入力画像信号が、赤(R)成分、緑(G)成分、青(B)成分の各階調が8ビット(256階調)である場合、すなわち(R,G,B)=(0,0,0)〜(255,255,255)の範囲内で構成される場合について説明する。このように、本実施の形態では、入力画像信号の成分は、第1画素31Aが有する副画素32のうち3色に対応する。この入力画像信号は、入力画像信号の成分の一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。また、以下の説明で示す入力画像信号の具体的な数値は、あくまで一例であってこれに限られるものでなく、任意の数値を取ることができる。
図11は、入力画像信号の成分の一例を示す図である。以下の説明では、第1画素31Aに対応する入力画像信号及び第2画素31Bに対応する入力画像信号が共に図11に示すような赤(R)、緑(G)、青(B)の成分を示す入力画像信号である場合について説明する。すなわち、この場合、第1画素31Aに対応する入力画像信号の成分である第1成分と、第2画素31Bに対応する入力画像信号の成分である第2成分は、図9に示す赤(R)、緑(G)、青(B)の色値の組み合わせであり、当該組み合わせにより表される色を構成する成分(R,G,B)である。
(信号処理部の処理:基本的処理)
まず、画素31が有する副画素32の出力の決定に関する処理について説明する。図12は、赤(R)、緑(G)、青(B)の成分を白(W)の成分に変換する処理の一例を示す図である。図12に示すように、信号処理部21は、画素31に対応する入力画像信号の成分である赤(R)、緑(G)、青(B)の成分のうち最も彩度が小さい成分(図10の場合、青(B))の成分量に対応する成分量を赤(R)、緑(G)、及び青(B)の成分から抜き出して白(W)に変換する。白(W)は、第4副画素32W1及び第8副画素32W2の色である。このように、信号処理部21は、画素31に対応する入力画像信号の成分のうち、白色で再現可能な成分を白色に変換する処理を行う。
次に、図13は、入力画像の彩度と電力消費量との関係を示す図であり、図14〜図17は、図13に示した各彩度における第1画素31A及び第2画素31Bの点灯量との関係を示す図である。なお、図13においては、横軸に入力画像の彩度を示し、縦軸に電力消費量を示し、RGB方式の消費電力量を点線L10で示し、第1画素31Aのみを用いて画像表示する場合(以下、「RGBW1方式」ともいう)の消費電力量を直線L11で示し、第1画素31A及び第2画素31Bを用いて画像表示する場合(以下、「RGBW2方式」ともいう)の消費電力量を点線L12で示している。図13に示す例では、入力画像の彩度が0.9以上1.0以下の範囲では色空間Zの範囲内となり、0.0以上0.9未満の範囲では色空間Zの範囲内となる。また、図14〜図17においては、RGBW1方式の各副画素32の出力画像信号(データ)点灯量と、RGBW2方式の各副画素32の出力画像信号(データ)を模式的に示している。
図14に示すように、色空間Zの範囲内の彩度S=0の入力画像信号(赤(R),緑(G),青(B))=(255,255,255)(図13の点P1参照)が入力された場合、信号処理部21は、赤(R)、緑(G)、青(B)の成分を全て白(W)の成分に変換する。この場合、信号処理部21は、RGBW1方式では、(赤(R),緑(G),青(B),白(W))=(0,0,0,255)とし、RGBW2方式では、(赤(R1),緑(G1),青(B1),白(W1),赤(R2),緑(G2),青(B2),白(W2))=(0,0,0,0,0,0,0,255)とする。ここで、第4副画素32W1及び第8副画素32W2は、同一の透過率を有するので、第4副画素32W1及び第8副画素32W2の点灯による消費電力量は同一となる。このとき、第4副画素32W1及び第8副画素32W2は、発光量(発光効率)が第1副画素32R1、第2副画素32G1、及び第3副画素32B1を全て点灯した場合より出力輝度で2倍高いので、消費電力量3.0から消費電力量0.5に消費電力量を削減することが可能となる。
図15に示すように、色空間Zの範囲外の色空間Zの範囲内の彩度=1の入力画像信号((赤(R),緑(G),青(B))=(0,255,0)図13の点P2参照))が入力された場合、信号処理部21は、RGBW1方式では、(赤(R),緑(G),青(B),白(W))=(0,255,0,0)とする。一方、信号処理部21は、RGBW2方式でも、第2副画素Gに対して相対的に透過率が高い第2画素31Bの第6副画素32G2では彩度=1の画像を表示することはできないので、(赤(R1),緑(G1),青(B1),白(W1),赤(R2),緑(G2),青(B2),白(W2))=(0,255,0,0,0,0,0,0)とする。この結果、第1画素31Aのみを用いる場合の電力消費量と第1画素31A及び第2画素31Bの双方を用いる場合の電力消費量とが同一となる。
図16に示すように、色空間Zの範囲内の彩度=0.5の入力画像信号((赤(R),緑(G),青(B))=(128,255,128)図13の点P3参照)が入力された場合、信号処理部21は、RGBW1方式では、(赤(R),緑(G),青(B),白(W))=(0,128,0,128)とする。一方、信号処理部21は、RGBW2方式では、(赤(R1),緑(G1),青(B1),白(W1),赤(R2),緑(G2),青(B2),白(W2))=(0,0,0,0,0,115,0,128)とする。これにより、第1画素31A及び第2画素31Bの双方を用いる場合には、第1画素31Aのみを用いる場合と比較して透過率が高い副画素32で入力画像信号の色情報を再現できるので、電力消費量をより削減することが可能となる。
図17に示すように、色空間Zの範囲内の彩度=0.95程度の入力画像信号(図13の点P4参照)が入力された場合、信号処理部21は、RGBW1方式では、第4副画素32W1及び第2副画素32G1の点灯量を調整して彩度S=0.95の画像を再現する。一方、信号処理部21は、RGBW2方式では、第2副画素32G1及び当該第2副画素Gより相対的に輝度が高い第6副画素32G2の点灯量を所定範囲にして彩度S=0.95の画像を再現する。これにより、第1画素31A及び第2画素31Bの双方を用いる場合には、第1画素31Aのみを用いる場合と比較して透過率が高い副画素32又は透過率が高いカラーフィルタ61を有する副画素32で入力画像信号の色情報を再現できるので、電力消費量をより削減することが可能となる。
図18は、表示装置1の消費電力量と入力画像の彩度との関係を示す図である。なお、図18においては、横軸に入力画像の彩度を示し、縦軸に彩度S=0の画像を表示する場合の消費電力を1とした場合に対する電力比を示している。
図18に示すように、入力画像の彩度が低彩度(彩度S=0)又は高彩度(彩度S=1)の場合には、上述したように、RGBW2方式とRGBW1方式とで点灯する副画素32及び副画素32の点灯量は同一となるので、電力比は1.00となる。一方で、入力画像の彩度Sが色空間Zの外縁部に近づくにつれて電力比は低下し、第2画素31Bが再現できる最大範囲である色空間Zと色空間Zとの間の領域の際に電力比は最小となる。このように、本実施の形態では、第1画素31Aに対して相対的に透過率が高く彩度が低い第2画素31Bを第1画素に併用することにより、特に、入力画像の自然画などが含まれる低彩度〜中彩度の範囲において効率良く電力を削減することが可能となる。
次に、本実施の形態に係る表示装置1における色変換について詳細に説明する。図19は、入力画像の解像度及び第1画素31Aの副画素32と第2画素31Bの副画素32との輝度比の関係を示す図である。なお、図19においては、横軸に入力画像の解像度を示し、縦軸に第1画素31Aの副画素32と第2画素31Bの副画素32との輝度比(第1画素31Aの副画素32/第2画素31Bの副画素32)を示している。
本実施の形態においては、第2画素31Bに対する入力画像信号が色空間Zの範囲外となる場合には、色変換により第1画素31Aの副画素32に対する入力画像信号の一部を第2画素31Bの副画素32を用いて表示する。この場合、図19に示すように、入力画像の解像度が低い場合には、第2画素31Bの輝度を小さくして第1画素31Aの輝度を大きくする。これにより、第1画素31Aのみで画像を表示することができるので、消費電力の削減が可能となる。また、入力画像の解像度が高い場合には、第2画素31Bの輝度を大きくして第1画素31Aの輝度を小さくする。これにより、解像度を低下させずに高輝度な第2画素31Bを用いて画像を表示することができるので、消費電力の削減が可能となる。
次に、図20〜図22を参照して第1画素31Aの副画素32と第2画素31Bの副画素32との輝度比について詳細に説明する。本実施の形態では、入力画像の色座標に応じて第1画素31A及び第2画素31Bに入力される画像信号を色変換して第1画素31A及び第2画素31Bの副画素32の輝度比を決定して最適設計値を設定する。図20〜図22に示す例では、最適設計値を彩度S=0.975の近傍(図21の点P参照)に設定し、この最適設計値で第1画素31Aの第1副画素32R1と第2画素31Bの第5副画素32R2との輝度比が0.5となるように設定する。例えば、図21及び図22に示すように、彩度S=0.95の場合には、第2画素31Bの第5副画素32R2の輝度が0.9程度となり、第1画素31Aの第1副画素32R1の輝度が0.1程度となるように設計する。そして、彩度S=0.95から彩度S=1.00に向けて徐々に第1画素31Aの第1副画素32R1の輝度比が高くなるようにし、最適設計値である彩度S=0.975の近傍の際に第1画素31Aの第1副画素32R1の輝度と第2画素31Bの第5副画素32R2の輝度とが略等しくなるように設計する。これにより、入力画像の解像度を低下させずに消費電力を削減することが可能となる。
次に、信号処理部21における色変換について詳細に説明する。本実施の形態においては、第2色空間Zの範囲外となる色空間Zでは、色変換を行い第2画素31Bの副画素32を点灯することにより、入力画像の解像度及び信頼性を向上しつつ、電力消費量を削減する。この色変換は、色空間Zのみで行ってもよく、色空間Z及び色空間Zの双方で実施してもよい。この場合、色変換量は、入力画像信号の色相及び彩度に応じて適宜変更して人間の感覚に応じた処理を行うことが可能である。色変換で第1画素31A及び第2画素31Bを用いて画像表示する場合、入力画像信号に対して出力信号の色相及び輝度は極力変わらないように処理する。色変換は、例えば、色空間Zの範囲外で彩度が高くなるにつれて第2画素31Bに変換する色変換量を上げてもよい。また、色変換では、入力画像信号の輝度を維持して色相を変えないようにするために第4副画素32W1及び第8副画素W2の点灯量を調整してもよい。また、電力優先モード、色優先モードなど、表示装置1の用途に応じて、色変換の割合、第1画素31Aと第2画素31Bとの間での色変換量を変えるようにしてもよい。
信号処理部21は、隣接する2つの第1画素31A及び第2画素31Bに対応する入力画像信号のうち当該第2画素31Bが有する副画素32で色を再現することができない成分である色域外成分を、第1画素31Aで再現するように色変換した後、第1画素31A及び第2画素31B分の入力画像信号を処理する。これによって、第2画素31Bが有する副画素32で色を再現することができない成分があっても、入力画像信号に対応した色再現を行うことができる。また、入力画像信号の成分のうち白色に変換可能な成分がある場合に白色の副画素を点灯させるように第1画素31A及び第2画素31Bの出力を決定することで、各画素31の輝度を白色の副画素の点灯により確保することができる。すなわち、輝度を確保する観点において他の色の副画素32の出力をより抑えることができることから、より高いレベルの省電力性を実現することができる。さらに、信号処理部21は、入力画像信号の色相及び彩度に応じて、入力画像信号に応じた各画素の副画素32の出力の決定方法を変更するようにしてもよい。また、信号処理部21は、入力画像の平均輝度に応じて、例えば、高輝度画像からの色変換量が低輝度画像からの色変換量に対して多くなるように色変換量を調整してもよい。さらに、信号処理部21は、輝度伸長時及び電力制限時には、解像度感を低下させて第2画素31Bへの色変換量を増大させてもよい。
(信号処理部の処理:色変換の具体例)
次に、図23A〜図26Cを参照して色変換の具体例について説明する。図23A〜図26Cは、本実施の形態に係る表示装置1における色変換の説明図である。まず、図23Aに示すように、第1画素31Aに対応する入力画像信号が(R,G,B)=(255,0,0)であり、第1画素31Aに隣接する第2画素31Bに対応する入力画像信号がともに(R,G,B)=(0,0,0)である場合について考える。この場合、信号処理部21は、第1画素31Aに対する入力画像信号の成分のうち第2画素31Bが有する第5副画素32R2の色で再現可能な成分を、第2画素31Bが有する第5副画素32R2の色に変換する。この結果、図23Bに示すように、第1画素31Aの成分は、(R,G,B)=(155,0,0)となり、第2画素31Bの成分は、(R,G,B)=(100,0,0)となる。これにより、第1副画素32R1の点灯量を削減しつつ、第1副画素32R1より相対的に消費電力量が小さい第5副画素32R2を点灯させて入力画像信号を再現することができるので、表示装置1の消費電力の削減が可能となる。また、第1画素31A及び第2画素31Bを用いて入力画像を再現できるので、画像の解像度を維持することが可能となる。
次に、図24Aに示すように、第1画素31Aに対応する入力画像信号が(R,G,B)=(255,0,0)であり、第1画素31Aに隣接する第2画素31Bに対応する入力画像信号が(R,G,B)=(0,255,0)である場合について考える。この場合信号処理部21は、第1画素31Aの第1副画素32R1を用いて入力画像信号を再現することができるが、第2画素31Bの第6副画素32G2を用いて入力画像信号を再現することはできない。ここで、色変換する場合には、図24Bに示すように、信号処理部21は、第2画素31Bで表現できない入力画像信号である第2画素31Bの入力画像信号の緑成分を第1画素31Aの入力画像信号に含めて第1画素31Aに対する(R,G,B)=(255,255,0)の入力画像信号に単純変換する。続いて、信号処理部21は、単純変換した第1画素31に対する入力画像信号の緑成分の一部を、第1画素31Aの第2副画素32G1の点灯量が第2画素31Bの第6副画素32G2の点灯量より小さくなるように第2画素31Bの入力画像信号に含めて色変換する。この結果、図24Cに示すように、第1画素31Aの成分は、(R,G,B)=(255,100,0)となり、第2画素31Bの成分は、(R,G,B)=(0,155,0)となる。ここでは、信号処理部21は、第2画素31Bの入力画像信号の緑成分を第1画素31Aの入力画像信号に含めずに直接色変換してもよい。これにより、第2副画素32G1の点灯量を削減しつつ、第2副画素32G1より相対的に消費電力量が小さい第6副画素32G2を点灯させて入力画像信号を再現することができるので、表示装置1の消費電力の削減が可能となる。また、第1画素31A及び第2画素32B1のそれぞれ緑色の副画素を用いて入力画像を再現できるので、画像の解像度を維持させることが可能となる。
次に、図25Aに示すように、第1画素31Aに対応する入力画像信号が(R,G,B)=(50,0,0)であり、第1画素31Aに隣接する第2画素31Bに対応する入力画像信号が(R,G,B)=(100,0,0)である場合について考える。この場合、信号処理部21は、第1画素31Aの第1副画素32R1及び第2画素31Bの第5副画素32R2を用いて入力画像信号を再現することができる。ここで、色変換する場合には、図25Bに示すように、信号処理部21は、第2画素31Bの入力画像信号の赤成分を第1画素31Aの入力画像信号に含める単純変換及び彩度変換により第1画素31Aに対する(R,G,B)=(150,0,0)の入力画像信号とする。この場合、データ上の第1画素31Aの色成分は、(R,G,B)=(150,10,10)となる。続いて、信号処理部21は、第1画素31A及び第2画素31Bがそれぞれ入力画像信号の色成分に近づくように、単純変換した第1画素31に対する入力画像信号の赤成分の一部を第2画素31Bの入力画像信号に含めると共に第1画素31Aの第4副画素32W1に色変換する。この結果、図25Cに示すように、第1画素31Aの成分は、(R,G,B,W)=(50,0,0,10)となり、第2画素31Bの成分は、(R,G,B,W)=(90,0,0,0)となる。この結果、第1画素31Aの第1副画素32R1の輝度と第2画素31Bの第5副画素32R2に対する輝度とがデータ上等しくなる。次に、信号処理部21は、第2画素31Bの輝度と第1画素31Aの輝度とを合わせるように、色変換した第1画素31に対する入力画像信号の白成分を第2画素31Bの入力画像信号に含めて輝度調整する。この結果、図25Dに示すように、第1画素31Aの成分は、(R,G,B,W)=(50,0,0,0)となり、第2画素31Bの成分は、(R,G,B,W)=(82,0,0,9)となる。これにより、入力画像の輝度に応じて任意に画像データの色相、彩度を調整することが可能となる。
次に、図26Aに示すように、第1画素31Aに対応する入力画像信号が(R,G,B,W)=(100,0,0,100)であり、第1画素31Aに隣接する第2画素31Bに対応する入力画像信号が(R,G,B,W)=(200,0,0,0)である場合について考える。この場合、信号処理部21は、第1画素31Aについては、第1副画素32R1を用いて入力画像信号を再現することができるが、第2画素31Bについては、第5副画素32R2を用いて入力画像信号を再現することができない。そこで、信号処理部21は、図26Bに示すように、信号処理部21は、第1画素31Aの入力画像信号の赤成分を第2画素31Bの入力画像信号に含めると共に、第2画素31Bの入力画像信号の白成分を第1画素31Aの入力画像信号に含めて第2画素31Bの赤成分を点灯させると共に、第1画素31Aの赤成分の点灯量を補うように、第1画素31Aの白成分の点灯量を増大させる色変換を実行する。この結果、図26Bに示すように、第1画素31Aの成分は、(R,G,B,W)=(70,0,0,130)となり、第2画素31Bの成分は、(R,G,B,W)=(200,0,0,0)となる。続いて、信号処理部21は、第2画素31Bの輝度と第1画素31Aの輝度とを合わせるように、色変換した第1画素31に対する入力画像信号の白成分を第2画素31Bの入力画像信号に含めて輝度調整する。この結果、図26Cに示すように、第1画素31Aの成分は、(R,G,B,W)=(64,0,0,118)となり、第2画素31Bの成分は、(R,G,B,W)=(200,0,0,0)となる。これにより、入力画像の輝度に応じて任意に画像データの色相、彩度を調整することが可能となる。これにより、入力画像の輝度に応じて任意に画像データの色相、彩度を調整することが可能となる。
信号処理部21は、隣接する第1画素31Aと第2画素31Bの2画素に対応する入力画像信号に基づいた当該第1画素31Aの副画素32の出力及び当該第1画素31Aに隣接する第2画素31Bの副画素32の出力の組み合わせが複数ある場合、第1画素31Aの輝度分布と第2画素31Bの輝度分布とが近似する第1画素31Aの副画素32の出力及び第2画素31Bの副画素32の入力画像信号に応じて出力を行ってもよい。例えば、第1画素31Aが有する副画素32の点灯数と第2画素31Bが有する副画素32の点灯数とを(A:B)で対比した場合に、入力画像信号の成分を白色成分に優先的に変換したときに(A:B)=(a:b)が成立し、入力画像信号の成分を白色以外の成分に優先的に変換したときに(A:B)=(c:d)が成立したとする。ここで、aとbとの差の絶対値とcとdとの差の絶対値のうちより小さいほうの結果に応じて出力を行ってもよい。すなわち、各画素の副画素32の点灯の有無の差がより小さい出力結果の方が、画素における輝度分布が近似することになり、輝度の偏りが生じにくくすることが可能となる。また、信号処理部21は、各画素で点灯する副画素32の配置及び点灯する副画素32の出力の強弱に基づいて、第1画素31Aの輝度分布と第2画素31Bの輝度分布とが近似する第1画素31Aの副画素32の出力及び第2画素31Bの副画素32の入力画像信号に応じて出力を行ってもよい。また、信号処理部21は、入力画像にエッジ部が存在する場合には、エッジ部を解消するように隣接する画素間で色変換を実施してもよい。ここで、エッジとは、隣り合う画素間での色相、彩度、輝度の少なくとも1つを大きく相違させることで、これら隣接画素間には明らかに色の境界が存在すると認識し得る、ものであって、例えば背景を黒とした場合の白色や他の色による文字や線や図形(あるいはその逆)の境界のことをいう。
(適用例)
次に、図26を参照して、上記の実施形態等で説明した画像表示装置の適用例について説明する。上記の実施形態等で説明した画像表示装置は、スマートフォンその他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、係る画像表示装置は、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。
図27は、本発明が適用されるスマートフォン700の外観の一例を示す図である。スマートフォン700は、例えばその筐体710の一面に設けられた表示部720を備える。表示部720は、本発明の画像表示装置により構成されている。
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1画素が有する副画素に対して相対的に輝度が高い副画素を有する第2画素を配置する。すなわち、全ての画素の副画素が共通である場合に比して、第2画素が有する副画素の点灯に要する消費電力を削減することが可能となる。これにより、表示装置は、画素密度を高密度化することなく、消費電力量を抑制できる。また、信号処理部は、隣接する第1画素及び第2画素に対応する入力画像信号の第1成分及び第2成分を隣接する第1画素及び第2画素間で色変換する。これにより、輝度が高い第2画素の副画素を優先して点灯させることが可能となり、より一層の消費電力の低減が可能となると共に、画像の解像度の低下を防ぐことができる。
また、第1画素及び第2画素が白色の副画素を有することで、入力画像信号が入力される画素が第1画素であるか第2画素であるかに関わらず、白色及び輝度の出力について各画素で対応することができる。これにより、画像表示部30から出力される表示出力(画像)における各画素の明暗に関する解像度を画素31の粒度で確保することができる。すなわち、解像感を確保することができる。また、入力画像信号の成分のうち白色に変換可能な成分がある場合に白色の副画素を点灯させることで、各画素の輝度を白色の副画素の点灯により確保することができる。すなわち、輝度を確保する観点において他の色の副画素の出力をより抑えることができることから、より高いレベルの省電力性を実現することができる。
また、第1画素における白色の副画素の配置と第2画素における白色の副画素の配置とが同一の配置であることで、白色の副画素により得られる画像の解像感をより規則的な白色の副画素の配置により得ることができる。このため、より見栄えのよい表示出力が得られる。
また、隣接する第1画素と第2画素の2画素に対応する入力画像信号に基づいた当該第1画素の副画素の出力及び当該第1画素に隣接する第2画素の副画素の出力の組み合わせが複数ある場合、第1画素の輝度分布と第2画素の輝度分布とが近似する第1画素の副画素の出力及び第2画素の副画素の出力を行うことで、各画素の輝度分布のバランスを取ることができる。このため、より見栄えのよい表示出力が得られる。
また、第1画素が有する副画素の数と第2画素が有する副画素の数が同一であり、第1画素における副画素の配置と第2画素における副画素の配置とが、第1画素が有する副画素の色相と第2画素が有する副画素の色相とを対比した場合に、各画素における色相の配置が近似する配置であることで、副画素の各々の色により構成される表示領域における色の起伏をより平坦にすることができる。
また、第1画素が有する副画素の数と第2画素が有する副画素の数が同一であり、第1画素における副画素の配置と第2画素における副画素の配置が、各画素における副画素同士の輝度の高低関係が同一であることで、副画素の各々の色により構成される表示領域における輝度の起伏をより平坦にすることができる。
また、表示領域が直線状の辺を有し、少なくとも一辺に隣接する画素が第1画素であることで、当該辺に隣接する第2画素と協働で色再現を行う第1画素をより確実に確保することができる。
また、第2画素が千鳥状に配置されていることで、第2画素に隣接する第1画素の数をより増やすことができる。このため、第2画素と協働で色再現を行う第1画素をより確実に確保することができる。
なお、本開示においては、開示例として有機EL表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の画像表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
本開示は、下記に示す構成に関する。
(1)第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素と、前記第1画素の副画素より輝度が高く第1の色域内の第2の色域に属する3色以上の副画素を有する第2画素と、前記第1画素及び前記第2画素がマトリクス状に表示領域内に設けられ、前記第1画素と前記第2画素とが隣接する画像表示部と、を備える、画像表示装置。
(2)前記第1画素及び前記第2画素は白色の副画素を有する、(1)に記載の画像表示装置。
(3)前記第1画素における前記白色の副画素の配置と前記第2画素における前記白色の副画素の配置とは同一の配置である、(2)に記載の画像表示装置。
(4)前記第1画素が有する副画素の色のうち3色は、赤、緑、青に対応し、前記表示領域は直線状の辺を有し、少なくとも一辺に隣接する画素は前記第1画素である、(1)に記載の画像表示装置。
(5)前記第2画素は、千鳥状に配置されている、(4)に記載の画像表示装置。
(6)第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素と、前記第1画素の副画素より輝度が高く、前記第1の色域内の第2の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第2画素と、前記第1画素及び前記第2画素がマトリクス状に設けられ、前記第1画素と前記第2画素とが隣接する画像表示部と、入力画像信号に応じて前記画像表示部の各画素が有する副画素の出力を決定する信号処理部と、を備える、画像表示装置。
(7)前記信号処理部は、前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分が前記第2の色域の色域内成分である場合には、前記第1画素に対応する前記入力画像信号の成分である第1成分に基づいて前記第1画素が有する副画素の出力を決定すると共に、前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分に基づいて前記第2画素が有する副画素の出力を決定する、(6)に記載の画像表示装置。
(8)前記信号処理部は、隣接する前記第1画素及び前記第2画素間において、当該第1画素の前記入力画像信号の成分である第1成分と、当該第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分とを色変換し、当該第1画素が有する副画素の出力と、当該第2画素が有する副画素の出力とを決定する、(6)又は(7)に記載の画像表示装置。
(9)前記信号処理部は、前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分が前記第2の色域の色域外成分を含む場合には、前記第1画素に対応する前記入力画像信号の成分である第1成分及び前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分を、隣接する前記第1画素及び前記第2画素間で色変換し、色変換した第2成分に基づいて前記第2画素が有する副画素の出力を決定する、(6)又は(7)に記載の画像表示装置。
(10)前記第1画素及び前記第2画素は、白色の副画素を有し、前記信号処理部は、入力画像信号の成分のうち白色に変換可能な成分がある場合は、前記白色の副画素を点灯させるように、前記第1画素及び前記第2画素の出力を決定する、(6)から(9)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(11)前記第1画素における前記白色の副画素の配置と、前記第2画素における前記白色の副画素の配置とは同一の配置である、(10)に記載の画像表示装置。
(12)前記信号処理部は、隣接する前記第1画素及び前記第2画素の2画素に対応する入力画像信号に基づいた当該第1画素の副画素の出力及び当該第1画素に隣接する前記第2画素の副画素の出力の組み合わせが複数ある場合、前記第1画素の輝度分布と前記第2画素の輝度分布とが近似する前記第1画素の副画素の出力及び前記第2画素の副画素の出力を行う、(6)から(8)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
(13)前記第1画素が有する副画素の数と前記第2画素が有する副画素の数とが同一であり、前記第1画素における副画素の配置と前記第2画素における副画素の配置とは、第1画素が有する副画素の色相と第2画素が有する副画素の色相とを対比した場合に、各画素における色相の回転方向が同一の配置である、
(6)から(8)のいずれか1つに記載の画像表示装置。
100 画像表示装置
20 画像処理回路
21 信号処理部
30 画像表示部
31 画素
31A 第1画素
31B 第2画素
32 副画素
32R,32R1 第1副画素
32G,32G1 第2副画素
32B,32B1 第3副画素
32W1 第4副画素
32R2 第5副画素
32G2 第6副画素
32B2 第7副画素
32W2 第8副画素
A 表示領域
A1,A2 辺隣接領域

Claims (14)

  1. 第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素と、
    前記第1画素の副画素より輝度が高く第1の色域内の第2の色域に属する3色以上の副画素を有する第2画素と、
    前記第1画素及び前記第2画素がマトリクス状に表示領域内に設けられ、前記第1画素と前記第2画素とが隣接する画像表示部と、
    を備え、
    前記第1画素は、第1副画素と、第2副画素と、第3副画素とを含み、
    前記第2画素は、前記第1副画素よりも輝度が高い第4副画素と、前記第2副画素よりも輝度が高い第5副画素と、前記第3副画素よりも輝度が高い第6副画素とを含み、
    さらに、前記第1副画素に対応して配置される第1カラーフィルタと、前記第2副画素に対応して配置される第2カラーフィルタと、前記第3副画素に対応して配置される第3カラーフィルタと、前記第4副画素に対応して配置される第4カラーフィルタと、前記第5副画素に対応して配置される第5カラーフィルタと、前記第6副画素に対応して配置される第6カラーフィルタとを有し、
    前記第4カラーフィルタの透過率は、前記第1カラーフィルタの透過率より高く、前記第5カラーフィルタの透過率は、前記第2カラーフィルタの透過率より高く、前記第6カラーフィルタの透過率は、前記第3カラーフィルタの透過率より高い、画像表示装置。
  2. 前記第1画素及び前記第2画素は白色の副画素を有する、
    請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記第1画素における前記白色の副画素の配置と前記第2画素における前記白色の副画素の配置とは同一の配置である、
    請求項2に記載の画像表示装置。
  4. 前記第1画素が有する副画素の色のうち3色は、赤、緑、青に対応し、前記表示領域は直線状の辺を有し、少なくとも一辺に隣接する画素は前記第1画素である、
    請求項1に記載の画像表示装置。
  5. 前記第2画素は、千鳥状に配置されている、請求項4に記載の画像表示装置。
  6. 第1の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第1画素と、
    前記第1画素の副画素より輝度が高く、前記第1の色域内の第2の色域に含まれる3色以上の副画素を有する第2画素と、
    前記第1画素及び前記第2画素がマトリクス状に設けられ、前記第1画素と前記第2画素とが隣接する画像表示部と、
    入力画像信号に応じて前記画像表示部の各画素が有する副画素の出力を決定する信号処理部と、
    を備え
    前記第1画素は、第1副画素と、第2副画素と、第3副画素とを含み、
    前記第2画素は、前記第1副画素よりも輝度が高い第4副画素と、前記第2副画素よりも輝度が高い第5副画素と、前記第3副画素よりも輝度が高い第6副画素とを含み、
    さらに、前記第1副画素に対応して配置される第1カラーフィルタと、前記第2副画素に対応して配置される第2カラーフィルタと、前記第3副画素に対応して配置される第3カラーフィルタと、前記第4副画素に対応して配置される第4カラーフィルタと、前記第5副画素に対応して配置される第5カラーフィルタと、前記第6副画素に対応して配置される第6カラーフィルタとを有し、
    前記第4カラーフィルタの透過率は、前記第1カラーフィルタの透過率より高く、前記第5カラーフィルタの透過率は、前記第2カラーフィルタの透過率より高く、前記第6カラーフィルタの透過率は、前記第3カラーフィルタの透過率より高い、画像表示装置。
  7. 前記信号処理部は、
    前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分が前記第2の色域の色域内成分である場合には、前記第1画素に対応する前記入力画像信号の成分である第1成分に基づいて前記第1画素が有する副画素の出力を決定すると共に、
    前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分に基づいて前記第2画素が有する副画素の出力を決定する、
    請求項6に記載の画像表示装置。
  8. 前記信号処理部は、
    隣接する前記第1画素及び前記第2画素間において、当該第1画素の前記入力画像信号の成分である第1成分と、当該第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分とを色変換し、当該第1画素が有する副画素の出力と、当該第2画素が有する副画素の出力とを決定する、
    請求項6又は請求項7に記載の画像表示装置。
  9. 前記信号処理部は、
    前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分が前記第2の色域の色域外成分を含む場合には、前記第1画素に対応する前記入力画像信号の成分である第1成分及び前記第2画素に対応する入力画像信号の成分である第2成分を、隣接する前記第1画素及び前記第2画素間で色変換し、色変換した第2成分に基づいて前記第2画素が有する副画素の出力を決定する、請求項6又は請求項7に記載の画像表示装置。
  10. 前記第1画素及び前記第2画素は、白色の副画素を有し、
    前記信号処理部は、
    入力画像信号の成分のうち白色に変換可能な成分がある場合は、前記白色の副画素を点灯させるように、前記第1画素及び前記第2画素の出力を決定する、
    請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の画像表示装置。
  11. 前記第1画素における前記白色の副画素の配置と、前記第2画素における前記白色の副画素の配置とは同一の配置である、
    請求項10に記載の画像表示装置。
  12. 前記信号処理部は、
    隣接する前記第1画素及び前記第2画素の2画素に対応する入力画像信号に基づいた当該第1画素の副画素の出力及び当該第1画素に隣接する前記第2画素の副画素の出力の組み合わせが複数ある場合、前記第1画素の輝度分布と前記第2画素の輝度分布とが近似する前記第1画素の副画素の出力及び前記第2画素の副画素の出力を行う、
    請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の画像表示装置。
  13. 前記第1画素が有する副画素の数と前記第2画素が有する副画素の数とが同一であり、
    前記第1画素における副画素の配置と前記第2画素における副画素の配置とは、第1画素が有する副画素の色相と第2画素が有する副画素の色相とを対比した場合に、各画素における色相の回転方向が同一の配置である、
    請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の画像表示装置。
  14. 前記第1副画素と前記第4副画素とは同色であり、前記第2副画素と前記第5副画素とは同色であり、前記第3副画素と前記第6副画素とは同色である、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の画像表示装置。
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