JP6541443B2 - 表示装置およびその表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置およびその表示方法に関する。

野外に設置される表示装置として、回路基板に複数の発光ダイオードをマトリクス状に配列して構成された表示装置が知られている。

このような表示装置に使用されるＬＥＤには、表面実装型ＬＥＤがある。表面実装型ＬＥＤは、パッケージのキャビティ内にＬＥＤチップを実装し、キャビティに樹脂を封入することにより形成されている。キャビティの内面は反射板の機能を有している。

例えば、特許文献１には、パッケージを黒色とすることによって、外部からパッケージへ入射する光を吸収し、表示コントラストを高めた表示装置が開示されている。また、白色のパッケージを使用することにより、ＬＥＤチップから照射される光の利用効率を高め、消費電力を抑えることも提案されている。

特開２００２−２２３００５号公報

白色のパッケージを有する発光素子のみから構成した表示装置では、太陽光等の強い外光が照射された場合に、その反射光により、表示画像のコントラストが低下するという問題がある。

一方、黒色のパッケージを有する発光素子のみから構成された表示装置では、発光チップからの光を黒色のパッケージが吸収するため、発光された光の取り出し効率が低くなり、電力消費が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、コントラストが高く、消費電力の小さい表示装置と表示方法を提供することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、パッケージとして白色のみのパッケージを有する複数の第１の発光素子と、パッケージとして黒色のみのパッケージを有する複数の第２の発光素子と、前記複数の第１の発光素子と、前記複数の第２の発光素子と、が配置された基板と、を備える。前記複数の第１の発光素子は、それぞれが、前記複数の第２の発光素子のうちの少なくとも１つと隣接し、前記複数の第２の発光素子は、それぞれが、前記複数の第１の発光素子のうちの少なくとも１つと隣接する。

本発明によれば、白色のパッケージを有する第１の発光素子と黒色のパッケージを有する第２の発光素子が隣接して配置されている。従って、黒色のパッケージを有する発光素子が外光を吸収するので、表示装置の表示コントラストを向上できる。また、黒色のパッケージを有する発光素子の光量を減少させ、白色のパッケージを有する発光素子の光量を増加させることによって、明るさを確保しつつ、消費電力を低減させるといった駆動も可能となる。したがって、表示のコントラストの向上と低消費電力を実現できる。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の正面図である。 図１に示す表示装置のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係る表示装置の配置パターンを示す正面図である。 本発明の実施の形態２に係る表示装置のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る表示装置の表示処理を示すフローチャートである。 図５に示す平均輝度算出処理の詳細を示すフローチャートである。 図５に示す階調補正係数算出処理のフローチャートである。 図５に示す画像情報生成処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係る階調補正係数算出処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態６に係る表示装置のブロック図である。 本発明の実施の形態６に係る階調補正係数算出処理のフローチャートである。 （ａ）と（ｂ）は、白色発光素子と黒色発光素子の配置例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る表示装置と表示方法を図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
まず、図１〜図３を参照して、実施の形態１に係る表示装置について説明する。
なお、理解を容易にするため、表示装置が、野外で表示装置の正面（表示面）が地面に対して垂直になるように設置されたと仮定し、地面と表示装置の正面とに平行な方向をＸ軸方向（表示装置の幅方向）、地面に対し垂直な方向をＹ軸方向（表示装置の高さ方向）、表示画面の正面方向をＺ軸方向として、適宜参照する。

図１、図２に示すように、本実施の形態に係る表示装置８は、回路基板２と、回路基板２上にマトリクス（行列状）状に配置された複数の発光素子１と、発光素子１の行間に配置されたルーバ３とを備える。すなわち、表示装置８は、複数の発光素子１（以下、発光素子１は、白色のパッケージを有する発光素子と黒色のパッケージを有する発光素子の両方をいうものとする）がマトリクス状に配置され、絶縁性の樹脂材料などから構成された回路基板２と、回路基板２の前面に配置されたルーバ３により構成されている。

発光素子１は、図２に示すように一面が開放された箱型のパッケージ４と、パッケージ４に形成されたキャビティ（凹み）の底面に配置されたＬＥＤチップ（発光チップ）５と、パッケージ４のキャビティに充填され、ＬＥＤチップ５を封止するエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの光透過性樹脂６とから構成される。パッケージ４、ＬＥＤチップ５に接続された電極端子７が配置されており、この電極端子７が回路基板２に形成された配線に半田等により接続されている。

発光素子１のパッケージ４は、白色のものと黒色のものとが使用されている。
ここでパッケージが白色ということと、パッケージが黒色ということの定義について述べる。
ここでは、理解を容易にするために、HSV表出系を用いて説明する。HSV表出系は、赤色光、緑色光、青色光の階調値を用いて、色を色相、彩度、明度にて表す。赤色光、緑色光、青色光は、それぞれが約700nm、546.1nm、435.8nmの波長の光である。HSV表出系では、白色、黒色、灰色が無彩色であり、それ以外は有彩色である。

R、G、Bをそれぞれ赤色光、緑色光、青色光の階調値とし、彩度、明度をそれぞれS、Vとし、Max = max(R,G,B)、Min = min(R,G,B)とすると、HSV表出系では、彩度は、Max = 0のとき、S = 0となり、Max > 0のとき、S = (Max - Min) / Maxとなる。
明度はV = Maxとなる。
白色光は上記Max > 0、S = 0の場合である。

物体であるパッケージが白色とは、本明細書では、パッケージ４に上記白色光が照射されたときに、反射光が、照射された白色光の明度のうちの70%以上の明度を有し、彩度が0.3以下となる場合を意味することとする。一方、パッケージが黒色とは、反射光が、照射された白色光の明度の30％以下であり、彩度が0.3以下となる場合を意味するものとする。

発光素子１は、パッケージ４の底部に赤色光、緑色光、青色光を発光する３つの発光（ＬＥＤ）チップ５を備える。３つの発光チップ５の発光強度は、発光チップ５のそれぞれに、回路基板２上の配線を介して供給される電力によって、独立に調整可能である。これにより、発光素子１から、任意の色の光が任意の強度で出射可能とされている。その結果、複数の発光素子１全体によって、表示装置にカラー画像などが表示される。

回路基板２は、ポリイミド等の絶縁性の硬性の樹脂材料などから構成され、その表面に、各発光素子１に電力を供給する配線を備える。配線は、前述のように、発光素子１の電極端子７に半田等で接続されている。

ルーバ３は、発光素子１の行間に配置され、Ｘ軸方向に延びる黒色の板である。ルーバ３は、太陽光等のこの表示装置８の外部からの光（外光）を遮り、表示装置８が表示した画像のコントラストを向上させる。ここで、外光を遮るとは、外光の発光素子１への入射を防ぐことを意味する。ルーバ３は、例えば黒色の樹脂から射出成形によって作製される。

本実施の形態では、図３に示すように、回路基板２上に、白色のパッケージ４を有する発光素子１Wと黒色のパッケージ４を備える発光素子１Ｂとが交互にＭ行Ｎ列（ＭとＮは共に２以上の自然数）に配列されている。なお、図３は、概略平面図であるが、白色のパッケージ４を有する発光素子１Wと黒色のパッケージ４を備える発光素子１Ｂとの区別が容易となるように、黒色のパッケージ４を備える発光素子１Ｂにハッチングを付して示している。

以下、白色のパッケージ４を有する発光素子１を白色発光素子１W、黒色のパッケージ４を有する発光素子１を黒色発光素子１Ｂと呼ぶ。

白色発光素子１Wは、パッケージ４が白色であり、反射率が高く（吸収率が低く）、ＬＥＤチップ５で発生した光がキャビティ内面で反射し、光の取り出し効率が高い。一方、反射率が高いため、外光（太陽等の外部光源からの光）が照射されたときに、反射光量が多い。

一方、黒色発光素子１Ｂは、パッケージ４が黒色であるため、反射率が低く（吸収率が高く）、外光の反射は多くないものの、ＬＥＤチップ５で発生した光がキャビティ内面で減衰してしまい、光の取り出し効率が低い。

本実施の形態の表示装置８では、白色発光素子１Wと黒色発光素子１Ｂとが、交互に配置されているため、外光が照射されたときの反射を、白色発光素子１Wのみが配列されている場合と比較して抑えることができ、コントラストの高い画像を表示できる。また、この表示装置８から出射される光を、黒色発光素子１Ｂのみが配列されている場合と比較して、強くすることができる。これにより、コントラストが高く、消費電力の小さい表示装置と表示方法を提供することができる。

次に、上記構成を備えた表示装置８の製造方法について説明する。
まず、配線が形成された回路基板２を用意する。
回路基板２上に、白色発光素子１Wと黒色発光素子１Ｂとが交互に配置されるように、マウンタ等で、発光素子１を配置する。なお、発光素子１の配置位置には、発光素子１の電極端子７に接触するための電極パッドが形成されている。
次に、発光素子１の電極端子７を回路基板２に形成された電極パッドにリフロー方式等により半田付けすることによって、回路基板２に各発光素子１を実装する。
その後、各ルーバ３を配置する。

（実施の形態２）
白色発光素子１Wと黒色発光素子１Ｂとを混在させた場合、表示画像全体の輝度が低い場合に、反射光の有無にかかわらず、表示画像のコントラストが低下してしまうおそれがある。このような場合に、発光素子１の発光強度を補正して、全体の発光強度を強くすることにより、コントラストを向上することが可能である。以下、このような機能を備える表示装置８を実施の形態２として説明する。

本実施の形態の表示装置８の表示部分の構造は、図１〜図３に示す実施形態１の表示装置８の構成と同一である。この実施の形態２では、表示装置８は、図４に示すように、入力部９と制御部１０と表示部１１とを備える。

入力部９は有線又は無線を介して画像データを受信し、制御部１０に送信する。

制御部１０は、プロセッサ等（ＣＰＵ（Central Processing Unit)，ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)等）から構成される。制御部１０は、動作プログラムを実行することにより、入力部９を介して入力した画像の輝度を求め、輝度が閾値より低い場合に、コントラストを高くするように画像データを補正し、輝度が閾値より高い場合には、消費電力を抑えるように画像データを補正して、表示部１１に出力する回路である。

制御部１０は、機能的に、入力受付部１２、画像情報算出部１３、階調補正係数算出部１４、画像情報生成部１５、表示制御部１６から構成される。

入力受付部１２は、入力部９から供給される画像データを受け付ける。この実施の形態では、画像データは、画像を構成する各画像の赤の明度、緑の明度、青の明度を示すデータ（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）から構成される。なお、１つの画素は１つの発光素子１によって表される。各色の明度を示すデータは、例えば、８ビットから構成されて０から２５５の値を取り、値が大きい程、明度が大きくなる。

画像情報算出部１３は入力受付部１２で受け付けた画像データから、各画素のＲＧＢ各色の明度を求め、各画素の輝度Yと色差を求め、さらに、１画面（１フレーム）全体の輝度の平均値を求める。具体的には、画像情報算出部１３は、１フレーム分の画素の輝度Yの合計値を求め、それを画素数で除算することにより、１フレームの平均輝度Yavを求め、階調補正係数算出部１４に供給する。

階調補正係数算出部１４は、平均輝度Yavから、各画素の輝度をどの程度補正するかを示す補正率αを算出し、それを画像情報算出部１３で求めた各画素の輝度Yに乗算することにより、補正された輝度Y’を求める。

画像情報生成部１５は、補正された輝度Y’と色差から、1フレーム内の各画素の赤、緑、青の階調信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を生成（再生）する。

表示制御部１６は、画像情報生成部１５が生成した階調信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２に基づいて、表示部１１を駆動する。

表示部１１は、図３を参照して説明したように、白色発光素子１Wと黒色発光素子１Ｂとが交互に配置された構成を有する表示部である。

次に、図５〜８を用いて、制御部１０が実行する表示処理を説明する。
まず、図５を参照して、表示処理全体を説明する。
入力受付部１２は、画像データを受け付けており、１フレーム分（又は１フィールド分）の画像データを受け付けると（ステップＳ１０１；Yes）、画像情報算出部１３は提供された画像データ中の各画素のRGB各色の階調値R1,G1,B1から、（１）式に従って、各画素の輝度Yと、色差CbとCrとを求める。ここで、Yは輝度を表し、CbはYと青色光階調値B１の差を、B１の係数が0.5となるよう定数倍したものであり、CrはYと赤色光階調値R１の差を、R１の係数が0.5となるように定数倍したものである。

Y = A₁₁R１ + A₁₂G１ + A₁₃B１
Cb = A₂₁R１ + A₂₂G１ + A₂₃B１
Cr = A₃₁R１ + A₃₂G１ + A₃₃B１ ・・・（１）
ここでA_ij(i,j=1,2,3)は定数である。

画像情報算出部１３は全画素について輝度Yと色差CbとCrとを求めると、次に、輝度Yの平均値（平均輝度）Yavを求める（ステップS１０２）。画像情報算出部１３は、求めたフレーム画像の平均輝度Yavと、全画素について（Y、Cb、Cr）の組を階調補正係数算出部１４に提供する。

階調補正係数算出部１４は、提供された平均輝度Yavから、各画素の階調補正係数αを求める（ステップS１０３）。階調補正係数αを求める方法については後述する。階調補正係数算出部１４は、各画素についての（Y、Cb、Cr，α）の組を画像情報生成部１５に提供する。

画像情報生成部１５は、ステップS１０３で得られた階調補正係数αにより、各画素の輝度YをY’（＝Y・α）に補正する。さらに、補正された輝度Y’と、その画素の色差Cr、Cbを用いて、上記（１）式から、RGB各色の補正された階調を示す新たな画像データR２，G２，B２を求める（ステップS１０４）。

次に、表示制御部１６は、各画素の生成された新たな画像データに基づいて、表示部１１を制御して、補正された画像を表示する（ステップS１０５）。

次に、図５に示した各処理の詳細を、図６〜図８を参照して説明する。
まず、ステップS１０２で実行される平均輝度算出処理の詳細について図６を参照して説明する。
ここでは、理解を容易にするため、１フレーム分の画像がM行N列の画素から構成されているとして説明する。
まず、ポインタｘ、ｙを初期値１とし、ｘ行ｙ列の画素の輝度Y_xyと色差Cr_xyとCb_xyを、上記（１）式を使用して、画像データが示す階調R１、G１、B１から求める（ステップS２０１）。

続いて、ポインタyに１を加算し（ステップS２０２）、y＞Nであるか否かの判別を行い（ステップS２０３）、yがN以下であれば（ステップS２０３；No）、ステップS２０１に処理を戻し、上記の処理を繰り返す。一方、yがNより大きければ（ステップS２０３：Yes）、行番号のポインタxに１を加算し（ステップS２０４）、x＞Mであるかの判別を行い（ステップS２０５）、xがM以下であれば（ステップS２０５；No）、ステップS２０１の処理へ戻り、上記処理を繰り返す。

上述のようにして全ての画素の輝度Y_xyと色差Cr_xyとCb_xyを求めると、ステップS２０５でYesと判別され、求めた全ての輝度Y_xyを足し合わせたものを、画素数で除し、平均輝度Yavを求める（ステップS２０６）。画像情報算出部１３は、各画素の（輝度Y_xyと色差Cr_xyとCb_xy）と、フレーム画像の平均輝度Yavとを階調補正係数算出部１４に通知する。

次に、図７を参照して、階調補正係数算出部１４が実行する階調補正係数算出処理（ステップS１０３）を詳細に説明する。
階調補正係数算出部１４は、フレーム画像の平均輝度Yavが予め設定された閾値より大きいか否かを判別する（ステップS３０１）。なお、閾値は最大輝度の１０％など比較的低い値に設定される。

平均輝度Yavが閾値より大きい場合（ステップS３０１：Yes）、そのフレーム画像に関し、白色発光素子１Wの発光輝度を、元の画像データが指示する輝度YのαW倍することを示す階調補正係数αWを１＋Δ₀と置き、黒色発光素子１Bの階調補正係数αBを１−δ₀と置く（ステップS３０２）。

一方、平均輝度Yavが閾値以下の場合（ステップS３０１：No）、白色発光素子１Wの発光輝度を、元の画像データが指示する輝度YのαW倍することを示す階調補正係数αWを１−Δ₁と置き、黒色発光素子１Bの階調補正係数αBを１＋δ₁と置く（ステップS３０３）。

なお、Δ₀、δ₀、δ₁は0以上1以下の値、Δ₁は0以上で1より小さい値とする。また、δ₁は、δ₀などに比較して小さい値とする。なお、これらの定数は、表示全体の輝度が大きくなって、表示画像のコントラストが向上するように、予め、実験などにより求めておくことが望ましい。

階調補正係数算出部１４は、このようにして求めた階調補正係数αWとαBを画像情報生成部１５に通知する。

次に、画像情報生成部１５がステップS１０４で実行する画像情報生成処理を、図８を参照して詳細に説明する。

まず、画像情報生成部１５は、ポインタｘ、ｙを初期値１とし（ステップS４０１）、ｘ行y列の画素の輝度Y_xyと色差Cr_xyとCb_xyを読み出す（ステップS４０２）。次に、ｘ行ｙ列の画像が、白色発光素子１Wが表示する画素であるか、黒色発光素子１Bが表示する画素であるかを判別する（ステップS４０３）。例えば、図３に示す配置構成の場合は、ｘ＋ｙが偶数なら、白色発光素子１W、奇数ならば、黒色発光素子１Ｂが表示する画素である。

ｘ行ｙ列の画素が、白色発光素子１Wが表示する画素であると判別した場合（ステップS４０３：Yes）、画像情報生成部１５は、輝度Y_xyにステップS３０２又はS３０３で求めた補正係数αWを乗算し、補正された輝度Y’_xy（＝αW・Y_xy）を求める（ステップS４０４）。

ｘ行ｙ列の画素が、黒色発光素子１Bが表示する画素であると判別した場合（ステップS４０３；No）、画像情報生成部１５は、輝度Y_xyにステップS３０２又はS３０３で求めた補正係数αBを乗算し、補正された輝度Y’_xy（＝αB・Y_xy）を求める（ステップS４０５）。

続いて、画像情報生成部１５は、補正した輝度Y’_xyとその画素の色差Cr_xyとCb_xyを上記（１）式に適用し、補正されたRGBの階調データR2,G2,B2を求める（ステップS４０６）。

続いて、ポインタyに１を加算し（ステップS４０７）、y＞Nであるか否かの判別を行い（ステップS４０８）、yがN以下であれば（ステップS４０８；No）、ステップS４０２に処理を戻し、上記の処理を繰り返す。一方、yがNより大きければ（ステップS４０８：Yes）、行番号xに１を加算し（ステップS４０９）、x＞Mであるかの判別を行い（ステップS４１０）、xがN以下であれば（ステップS４１０；No）、ステップS４０２の処理へ戻り、上記処理を繰り返す。

上述のようにして全ての画素の補正された階調データ（R2,G2,B3)を求めると、ステップS４１０でYesと判別される。これにより、１フレーム分の画像データの補正が完了する。

表示制御部１６は、入力部９から提供されたオリジナルの画像データではなく、こうして得られた補正された画像データ（R2,G2,B3)を用いて表示部１１を駆動する。

このような構成によれば、１フレーム画素の平均輝度Yavが閾値よりも大きい場合には、白色発光素子１Wが表示する画素の階調補正係数を１より大きくし、黒色発光素子１Bの階調補正係数が表す画素の輝度を小さくする。これにより、黒色発光素子１Bの発光に係る電力を低減しつつ、白色発光素子１Wの発光により、画像全体の輝度を確保することができる。

一方、全画素の平均輝度Yavが閾値以下の場合、すなわち、画像が暗い場合には、黒色発光素子１Bが表示する画素の輝度を上げることにより、表示のコントラストを上げることができる。また、白色発光素子１Wが表示する画素の階調補正係数αWを0にはせず、黒色発光素子１Bの階調補正係数αWを１から大きく増加させないことにより、消費電力の低減を図ることができる。

（実施の形態３）
実施の形態２では、フレーム単位に画像の明るさを判別し、階調補正係数を求めたが、大画面の表示装置等では、１フレームの中で、明るい画像領域と暗い画像領域が混在する場合がある、このような場合には、例えば、上述の補正処理を領域毎に行っても良い。

例えば、表示部１１の画素がM行N列の構成の場合に、画面をm行n列（Mは、mの２以上の自然数倍、Nは、nの２以上の自然数倍）の領域に区分し、領域単位で、図５〜図８に示した処理を行ってもよい。

なお、１フレームを同一行数同一列数の領域に区分する必要はなく、互いに異なる行数と列数の領域に区分してもよい。

（実施の形態４）
実施の形態２及び３では、平均輝度Yavが閾値より大きい場合にも小さい場合にも、階調補正係数を設定していた。この発明はこれに限定されない。コントラストを高めつつ、省電力を実現できれば、どのように補正を行ってもよい。

例えば、平均輝度Yavが閾値より大きい場合には、画像データの補正を行わずにオリジナルの画像データで表示を行い、平均輝度値Yavが閾値より小さい場合にのみ、画像データを補正するようにすることも可能である。
以下、このような処理を実現した実施の形態４について説明する。

本実施の形態においては、図７のステップS３０２において、補正値Δ_０とδ_０は共に「０」に設定される。一方、ステップS３０３の補正値Δ_１とδ_１は負の値に設定される。これにより、白の補正係数αWは１より大きい値となり、黒の補正係数αは１より小さい値となる。ただし、修正値Δ_１とδ_１は、これらが０の場合と比較して、画像全体が明るくなるように設定されることが望ましい。
また、閾値は、比較的高く、発光素子１の最高輝度の６０〜８０％、望ましくは、最高輝度の７０％程度に設定される。

この場合、図７のステップS３０１において、平均輝度Yavが閾値以下であると判別されると（ステップS３０１；No)、ステップS３０３で、黒色発光素子１Bにより表される全画素の階調補正係数を小さくし、白色発光素子１Wにより表される全画素の階調補正係数を大きくするよう制御する。

この実施の形態によれば、平均輝度Yavがある程度大きくなるまでは、白色発光素子１Wが表示する画素の階調補正係数αWを１以上に大きくし、黒色発光素子１Bが表示する画素の階調補正係数αBを１よりも小さくする。従って、画像全体の明るさを維持しつつ、黒色発光素子１Bの点灯に必要となる電力の消費を減らすことができ、低消費電力が実現できる。

（実施の形態５）
上記実施形態１〜４では、平均輝度Yavが、１つの閾値より大きいか否かにより、補正の種別を判定している。この発明はこれに限定されない。
閾値の数と、補正の手法は発明の目的を達成する範囲において任意である。以下、２つの閾値を使用する実施の形態５を説明する。
なお、２つの閾値のうちの大きいものは、発光素子１の最大輝度の６０〜８０％、望ましくは７０％程度、２つの閾値のうちの小さいものは、最大輝度の５〜３０％、望ましくは約１０％程度とする。上記２つの閾値のうち大きいものを閾値１、小さいものを閾値２と呼ぶ。閾値１＞閾値２である。

この実施の形態における、各処理部の構成は、図４のブロック図に示す構成と同一である。
また、階調補正係数算出部１４による処理を除き、上述した図５、６、８、９に示された処理も同様である。

次に、図９のフローチャートを参照して、階調補正係数算出部１４が実施する階調補正係数算出処理を説明する。
まず、階調補正係数算出部１４は、画像情報算出部１３から得られた、平均輝度Yavが閾値１より大きいか否かを判別する（ステップS５０１）。

平均輝度Yavが閾値１より大きい場合（ステップS５０１：Yes）、すなわち、フレーム画像が十分明るい場合、補正値αW,αBを１のままとして、画像情報生成部１５に通知する。

一方、平均輝度Yavが閾値１以下の場合（ステップS５０１：No）、平均輝度Yavが閾値２より大きいか否かの判別を行う（ステップS５０２）。

平均輝度Yavが閾値２より大きい場合（ステップS５０２；Yes）、すなわち、画像が中程度の明るさの場合、白色発光素子１Wが表示する画素の階調補正係数αWを１＋Δ_０とし、黒色発光素子１Wが表示する画素の階調補正係数αBを１−δ_０とする（ステップS５０３）。

一方、平均輝度Yavが閾値２以下の場合（ステップS５０２；No）、すなわち、フレーム画像が暗い場合、白色発光素子１Wが表示する画素の階調補正係数αｗを１−Δ_１、黒色発光素子１Bの階調補正係数αBを１＋δ_１とする（ステップS５０４）。

なお、上記Δ_０、δ_０、δ_１は０以上、１以下の値で、Δ_１は０以上で１より小さい値とする。またδ_１はδ_０などに比較して、小さい値とする。これらの値は、画像全体の明るさを維持又は上昇させつつ、消費電力を抑えるように実験などに基づいて、適宜設定される。

階調補正係数算出部１４は、このようにして求めた階調補正係数αWとαBを、画像情報生成部１５に通知する。

このような構成とすると、平均輝度Yavが、閾値２より大きく閾値１より小さい、中程度の明るさの画像の場合、白色発光素子１Wにより表示される画素の階調補正係数が１より大きくなり、黒色発光素子１Bにより表示される画素の階調補正係数が１より小さくなる。これにより、黒色発光素子１Bの発光に係る電力を低減することができる。さらに、平均輝度Yavが、閾値２以下の暗い画像の場合、黒色発光素子１Bが表示する画素の階調補正係数を上げることにより、表示コントラストを上げることができ、また白色発光素子１Wが表す全画素の階調補正係数αWを0にはせず、黒色発光素子１Bの階調補正係数αBを１から大きく増加させないことにより、消費電力の低減を図ることができる。

（実施の形態６）
上記実施形態２〜５においては、平均輝度Yavのみに基づいて、表示データを補正する。一方、表示画像のコントラストは、太陽光等の反射光のような外部環境によって低下することもある。
そこで、以下、平均輝度Yavと共に外光の状態に応じて、階調補正係数αを調整する実施の形態６を説明する。

本実施の形態においては、制御部１０は、図１０に示すように照度情報受付部１７を有する。

照度情報受付部１７は、表示部１１の表示面等に設定された照度センサ１８からの照度情報を入力する。照度とは単位面積あたりに照射される光束の量である。なお、照度計１８は、図２におけるＺ方向に向けられ、発光素子１からの光は入射しないように設置されている。

階調補正係数算出部１４は、図１１に示す処理を実行し、階調補正係数αW又はαBを取得する（ステップS６０１）、その後、照度情報受付部１７から照度情報を取得しているか否かを判別する（ステップＳ６０２）。照度情報を取得している場合（ステップＳ６０２；Yes）、取得した照度情報が示す照度が閾値以上であるか否かを判別する（ステップS６０３）。照度が閾値以上であると判別した場合（ステップS６０３；Yes）、階調補正係数算出部１４は、階調補正係数αW＝αW-Ωとして、ステップS６０１で求めたαWより小さくし、αB＝αB＋ωとして、ステップ６０１で求めたαBより大きくするように補正する（ステップS６０４）。尚、Ωとωは１以下の正の数である。

階調補正係数算出部１４以外の処理は、上記と同様である。
なお、照度情報受付部１７による照度情報の取得がなかった場合には（ステップS６０２；No）、元の階調補正係数αWとαBを画像情報生成部１５に通知し、階調補正係数算出処理は終了する。

本実施の形態により、外光が強い場合に、外光を反射しない黒色発光素子１Bにより表される画素の階調補正係数を大きくすることにより、コントラストの低下を防止することができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されない。
例えば、階調補正係数算出部１４を、白色発光素子階調補正係数算出部と黒色発光素子階調補正係数算出部の２つの処理部としてもよい。

上述した実施の形態では、ガンマ補正、トーンカーブによる補正などの他の補正については、触れていないが、これら他の画像補正を併せて実施してもよい。

上述した実施の形態では、画像の平均輝度Yａｖを用いて階調補正係数αを求めている。しかし、平均輝度Yａｖではなく、照度センサ１８から取得した外光の照度のみから、階調補正係数を求めてもよい。この場合の装置構成は、例えば、図１０に示す構成と同一でよい。また、階調補正係数算出部１４は、ステップS６０１をスキップし、ステップS６０４で、例えば、αW＝1-Ω、αB＝１＋ωと補正係数を設定すればよい。

上記実施の形態では、各発光素子１が各画素を表示するとしたが、複数の発光素子により、１つの画素が表されてもよい。この場合には、１画素の輝度を分配する制御を持たせ、１画素を表す白色発光素子１Wと黒色発光素子１Bに対し、分配された輝度にて発光させてもよい。

上述した実施の形態では、回路基板２上に発光素子１がマトリクス状に配置される場合を説明したが、発光素子１の配置は基本的なマトリクス状に限定されるものではい。デルタ配列、Ｘ配列等であってもよい。また、マトリクス状の場合、図１２（ａ）に示すように、１行に白色発光素子１Wを実装し、１行に黒色発光素子１Bを実装し、それぞれの行を交互に配置するものとしてもよい。また図１２（ｂ）に示すように、デルタ配列としてもよい。

本明細書では光三原色のそれぞれの色の光に対応する発光チップを使用した例を開示しているが、それのみに限られず、発光チップを互いに異なる２種類の色の光を発するもの等にしてもよい。例えば補色関係にある２つの色の光を発するチップを組み合わせ、擬似白色発光ダイオードを構成し、表示装置にはモノクロの画面を表示する構成にすることもできる。また高演色白色発光ダイオード等を用いてもよく、限定されない。また、単色の発光チップのみで発光素子を構成してもよい。

１ 発光素子、１W 白色発光素子、１B 黒色発光素子、２ 回路基板、３ ルーバ、４ パッケージ、５ ＬＥＤチップ、６ 光透過性樹脂、７ 電極端子、８ 表示装置、９ 入力部、１０ 制御部、１１ 表示部、１２ 入力受付部、１３ 画像情報算出部、１４ 階調補正係数算出部、１５ 画像情報生成部、１６ 表示制御部、１７ 照度情報受付部、１８ 照度センサ

Claims (13)

1. パッケージとして白色のみのパッケージを有する複数の第１の発光素子と、
   パッケージとして黒色のみのパッケージを有する複数の第２の発光素子と、
   前記複数の第１の発光素子と、前記複数の第２の発光素子と、が配置された基板と、
   を備え、
   前記複数の第１の発光素子は、それぞれが、前記複数の第２の発光素子のうちの少なくとも１つと隣接し、
   前記複数の第２の発光素子は、それぞれが、前記複数の第１の発光素子のうちの少なくとも１つと隣接する表示装置。
2. 前記複数の第１の発光素子と、前記複数の第２の発光素子はマトリクス状に配置され、
   前記複数の第１の発光素子のそれぞれに、前記複数の第２の発光素子のうちの少なくとも１つが、行方向に隣接して配置された請求項１記載の表示装置。
3. 前記複数の第１の発光素子のそれぞれに、前記複数の第２の発光素子のうちの少なくとも１つが、列方向に隣接して配置された請求項１又は２記載の表示装置。
4. 前記複数の第１の発光素子と前記複数の第２の発光素子は、画像を構成する複数の画素を表し、
   画像情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
   前記画像情報から前記画素の輝度値を求め、求められた前記画素の輝度値から、前記複数の画素の輝度値の平均値を求める画像情報算出手段と、
   前記画像情報算出手段で求めた前記平均値が閾値より大きい場合には、前記複数の画素のうちの前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以上とし、前記平均値が閾値以下の場合には、前記複数の画素のうちの前記第２の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値より大きくするように補正する補正手段と、
   前記補正手段によって輝度値が補正された前記複数の画素によって構成される画像を表示する表示制御手段と、
   を有する請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
5. 前記補正手段は、
   前記平均値が閾値より大きい場合には、前記複数の画素のうちの前記第２の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以下とするように補正し、
   前記平均値が閾値以下の場合には、前記複数の画素のうちの前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以下とするように補正する、請求項４記載の表示装置。
6. 前記補正手段は、
   前記画像情報算出手段で求められた前記第１の発光素子で表される画素の輝度値が０より大きい場合で、かつ、前記平均値が閾値以下の場合には、
   前記複数の画素のうちの前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以下で、かつ、０より大きい値となるように補正する、請求項５記載の表示装置。
7. 前記複数の第１の発光素子と前記複数の第２の発光素子は、画像を構成する複数の画素を表し、
   画像情報を受け付ける入力受付手段と、
   前記画像情報から前記画素の輝度値を求め、求められた前記画素の輝度値から、前記複数の画素の輝度値の平均値を求める画像情報算出手段と、
   前記平均値が閾値以下の場合には、前記第２の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以下とするように補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された前記複数の画素によって構成される画像を表示する表示制御手段と、
   を有する請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
8. 前記補正手段は、
   前記平均値が閾値以下の場合には、前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以上とするように補正する請求項７記載の表示装置。
9. 前記複数の第１の発光素子と前記複数の第２の発光素子は、画像を構成する複数の画素を表し、
   画像情報を受け付ける入力受付手段と、
   前記画像情報から前記画素の輝度値を求め、求められた前記画素の輝度値から、前記複数の画素の輝度値の平均値を求める画像情報算出手段と、
   前記平均値が第１の閾値より小さく、かつ、第２の閾値より大きい場合には、前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値より大きくし、前記第２の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値より小さくするように補正し、前記平均値が第２の閾値以下の場合には、前記第２の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値より大きくするように補正する補正手段と、
   前記補正手段によって輝度値が補正された前記複数の画素によって構成される画像を表示する表示制御手段と、
   を有し、
   前記第１の閾値は前記第２の閾値より大きい値である、
   請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
10. 前記補正手段は、
    前記画像情報算出手段で求められた前記第１の発光素子で表される画素の輝度値が０より大きい場合で、かつ、前記平均値が第１の閾値以下の場合に、前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記画像情報が指示する輝度値以下で、０より大きい値となるように補正する、請求項９記載の表示装置。
11. 前記複数の画素は、前記画像を構成する全ての画素、または、前記画像を複数の領域に区分したときの各領域に含まれる画素である、請求項４から１０の何れか１項に記載の表示装置。
12. 外光の照度を得る照度情報受付手段と、第２の補正手段とをさらに備え、
    前記第２の補正手段は、
    前記照度の値が閾値以上の場合に、
    前記第１の発光素子で表される画素の輝度値を、前記補正手段で求められた輝度値以下とし、
    前記第２の発光素子で表される画素の輝度値を、前記補正手段で求められた輝度値以上とするように補正する請求項４から１１の何れか１項に記載の表示装置。
13. パッケージとして白色のみのパッケージを有する複数の第１の発光素子と、
    パッケージとして黒色のみのパッケージを有する複数の第２の発光素子と、
    前記複数の第１の発光素子と前記複数の第２の発光素子とが配置された基板と、を備え、
    前記複数の第１の発光素子は、それぞれが、前記複数の第２の発光素子のうちの少なくとも１つと隣接し、
    前記複数の第２の発光素子は、それぞれが、前記複数の第１の発光素子のうちの少なくとも１つと隣接する表示装置に、
    画像情報を受け付ける受付ステップと、
    前記画像情報から画素の輝度値を求め、該輝度値から複数の前記画素の輝度値の平均値を求める画像情報算出ステップと、
    前記画像情報算出ステップで求められた前記輝度値を補正する補正ステップと、
    前記補正ステップによって輝度値が補正された前記複数の画素によって構成される画像を表示する表示制御ステップと、
    を行わせる表示方法。

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