直視型表示装置
【課題】本発明は、表示画面が明るく、かつ、信号量の増加を抑えた直視型表示装置を提供する。
【解決手段】直視型表示装置１は、補色関係にあるサブピクセルの対で輝度を表現する各画素が構成され、複数の画素が集合した色表現単位で１色を表現する表示素子２０を備えるものであって、入力された映像信号における複数の画素の画素値を色表現単位の各サブピクセルの信号レベルに変換する変換式によって、映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する映像信号変換手段１０を備え、表示素子２０が、映像信号変換手段１０によって変換された直視型表示装置用映像信号が示す映像を表示する。
【解決手段】直視型表示装置１は、補色関係にあるサブピクセルの対で輝度を表現する各画素が構成され、複数の画素が集合した色表現単位で１色を表現する表示素子２０を備えるものであって、入力された映像信号における複数の画素の画素値を色表現単位の各サブピクセルの信号レベルに変換する変換式によって、映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する映像信号変換手段１０を備え、表示素子２０が、映像信号変換手段１０によって変換された直視型表示装置用映像信号が示す映像を表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどの直視型表示装置において、画素を構成するサブピクセルの配列構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの直視型表示装置が注目されている。ここでは、従来の直視型表示装置として、バックライトを備えずに、周囲の光を反射してカラー表示を行うものについて説明する（以後、「ＲＧＢ表示装置」とする）。
【０００３】
このＲＧＢ表示装置は、図１９（ａ）に示すように、１画素をＲＧＢのサブピクセルに分け、各サブピクセルでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を表示する。従って、ＲＧＢ表示装置に白色光が入射した場合、各サブピクセルの分光反射率は、図１９（ｂ）〜（ｄ）のようになる。この場合、ＲＧＢ表示装置は、各サブピクセルが入射光の１／３程度しか利用できないので、その輝度が原理的に１／３になり、表示画面が暗くなってしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載では、４サブピクセル表示装置に関する発明が提案されている。この４サブピクセル表示装置は、１ドットを赤、緑、青のうちの２色と、この２色に対して補色となる計４色のサブピクセルで構成したものである。これによって、４サブピクセル表示装置は、入射光の利用効率を向上させて、ＲＧＢ表示装置よりも表示画面を明るくすることができる。
【０００５】
なお、図１９（ｂ）〜（ｄ）では、図面が見やすくなるようにＲＧＢのサブピクセルの波長領域を図示している。このため、ＲＧＢの波長領域が同じ幅でなくともよいことは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９７１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の４サブピクセル表示装置は、以下のような問題がある。
ここで、説明を簡易にするため、カラー映像がＮ画素×Ｍ画素であり、映像信号に含まれるＲＧＢ値と、各サブピクセルの色（信号量）とが、それぞれ１バイトであるとする。この場合、映像信号は、Ｎ×Ｍ×３（ＲＧＢ値）＝３ＮＭバイトとなる。
【０００８】
また、４サブピクセル表示装置は、１ドットが４サブピクセルで、かつ、１ドットで１色を表現するため、３ＮＭバイトの映像信号を、Ｎ×Ｍ×４＝４ＮＭバイトの映像信号に変換する必要がある。すなわち、４サブピクセル表示装置は、映像信号の信号量が４／３倍に増大する。このように映像信号の信号量が増加すると、４サブピクセル表示装置では、ディスプレイの応答速度が低下する、カラー表示素子の回路が複雑化するなどの問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、表示画面が明るく、かつ、信号量の増加を抑えた直視型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題に鑑みて、本願第１発明に係る直視型表示装置は、補色関係にあるサブピクセルの対で輝度を表現する各画素が構成され、複数の画素が集合した色表現単位で１色を表現する表示素子を備える直視型表示装置であって、映像信号が入力されると共に、映像信号における複数の画素の画素値を色表現単位の各サブピクセルの信号レベルに変換する変換式によって、映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する映像信号変換手段を備え、表示素子が、色表現単位に含まれるサブピクセルの対が互いに異なる色の組み合わせを有し、映像信号変換手段によって変換された直視型表示装置用映像信号が示す映像を表示することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、直視型表示装置は、１画素が２個のサブピクセルで構成されるため、各サブピクセルが入射光を１／２程度利用することができる。
なお、本発明において、画素とは、画像を構成する単位であって、表示素子で表示可能な最小単位（表示素子の1ドット）に対応するものである。
【００１２】
また、直視型表示装置は、１画素が２個のサブピクセルで構成されるため、前記した変換式を適用することができる。そして、直視型表示装置は、この変換式によって、従来の４サブピクセル表示装置に比べて、信号量を約半分に抑える。
【００１３】
例えば、色表現単位を２画素（４個のサブピクセル）とし、映像信号の各画素の画素値（ＲＧＢ値）を３バイトとし、サブピクセルの信号レベルを１バイトとして説明する。この場合、直視型表示装置は、前記した変換式によって、映像信号で２画素分（色表現単位の画素数と同数）の画素値（３バイト×２＝６バイト）を、色表現単位に含まれる４個のサブピクセルの信号レベル（４バイト）に変換する。すなわち、直視型表示装置は、入力された映像信号に対して、表示装置用映像信号の信号量が２／３となる。
【００１４】
一方、従来の４サブピクセル表示装置では、４個のサブピクセルで構成された１ドットで１色を表現するため、映像信号に含まれる１画素分の画素値（３バイト）を、４個のサブピクセルの信号レベル（４バイト）に変換する。すなわち、従来の４サブピクセル表示装置では、入力された映像信号に対して、変換後の信号量が４／３となる。このようにして、直視型表示装置は、信号量を約半分に抑えることができる。
【００１５】
また、本願第２発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、色表現単位が２個の画素であってもよい。
さらに、本願第３発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、色表現単位が３個の画素であってもよい。
【００１６】
ここで、表示素子は、３原色のうちの何れか１原色のサブピクセルと、この１原色のサブピクセルに補色関係となる補色のサブピクセルとで１画素を構成してもよい。例えば、表示素子は、黄と青とのサブピクセルの対、赤とシアンとのサブピクセルの対、または、緑とマゼンタとのサブピクセルの対で１画素を構成する。
【００１７】
さらに、表示素子は、３原色以外の色で補色関係となるサブピクセルの対で１画素を構成してもよい。例えば、表示素子は、黄色（橙色）とシアン（緑青）とのサブピクセルの対で１画素を構成する。
【００１８】
また、本願第４発明に係る直視型表示装置は、サブピクセルの対が、可視光領域で波長と反射率との関係を示す分光反射率分布における分光反射率合計値が、１．０を越えて１．２以下であることが好ましい。
かかる構成によれば、直視型表示装置は、各画素の輝度を高くすると共に、色表現力の低下を最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、本願第５発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、サブピクセルの対が補色関係に代えて準補色関係にある準補色画素と、白のサブピクセルおよびマゼンタのサブピクセルで構成された調整用画素とを有すると共に、色表現単位が３個の準補色画素および１個の調整用画素の集合であることが好ましい。
【００２０】
ここで、準補色画素とは、この準補色画素を構成するサブピクセルの対において、分光反射率分布の重なる割合が２割以下となる準補色関係を満たすものである。言い換えるなら、補色関係には、２色を合成したときに白色となる完全な補色だけでなく、２色を合成したときに白色の近似色となる準補色関係も含まれる。
【００２１】
すなわち、直視型表示装置は、分光反射率分布が重なる波長領域において、準補色画素の輝度を高くすることができる。その一方、直視型表示装置は分光反射率分布の重なりによって準補色画素の色が変化してしまうので、この色の変化を調整用画素の色で調整して、色表現力の低下を最小限に抑える。
【００２２】
また、本願第６発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、サブピクセルの輝度が交互に高低するように、サブピクセルを配列したことが好ましい。
かかる構成によれば、直視型表示装置は、サブピクセルの明暗が交互するため、サブピクセルの配列構造が見え難くなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第１発明によれば、各サブピクセルが入射光を１／２程度利用できるため、従来のＲＧＢ表示装置に比べて、表示画面を明るくすることができる。さらに、本願第１発明によれば、従来の４サブピクセル表示装置に比べて、１画素を構成するサブピクセルの数が半分のため、信号量を約半分に抑えることができる。
【００２４】
本願第２発明によれば、２画素で１色を表現する表示素子により、表示画面を明るくすることができる。
本願第３発明によれば、３画素で１色を表現する表示素子により、表示画面を明るくすることができる。
【００２５】
本願第４発明によれば、各画素の輝度を高くすると共に、色表現力の低下を最小限に抑えるため、眩しい環境でも映像を見易くすることができる。
本願第５発明によれば、準補色画素の輝度を高くすると共に、準補色画素における色の変化を調整用画素の色で調整するため、色表現力の低下を最小限に抑え、眩しい視環境でも映像を見易くすることができる。
本願第６発明によれば、サブピクセルの配列構造が見え難く、映像を綺麗に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る直視型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図３】図２のカラー表示素子の分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図４】本発明の変形例２におけるサブピクセルの分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図５】本発明の第２実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図６】図５のカラー表示素子の分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図７】図５のカラー表示素子の分光反射率分布を示すグラフであり、色表現単位で３個目の画素を示す。
【図８】本発明の変形例３におけるサブピクセルの配列構造を示す図であり、（ａ）は色表現単位を示し、（ｂ）は（ａ）の色表現単位からなるカラー表示素子を示す。
【図９】本発明の変形例４における分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図１０】本発明の変形例４における分光反射率分布を示すグラフであり、色表現単位で３個目の画素を示す。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図１２】図１１のカラー表示素子の配列構造を示す図であり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図１３】図１１のカラー表示素子の配列構造を示す図であり、（ａ）は色表現単位で３個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で４個目の画素を示す。
【図１４】（ａ）は図１のカラー表示素子の配列構造を示し、（ｂ）および（ｃ）は本発明の第４実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は本発明の第４実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図１６】（ａ）は図１４（ａ）のカラー表示素子におけるサブピクセルと反射率との関係を示すグラフであり、（ｂ）は図１４（ｂ）のカラー表示素子におけるサブピクセルと反射率との関係を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は図１４（ａ）のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像であり、（ｂ）は図１４（ｂ）のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像である。
【図１８】（ａ）は図１４（ｃ）のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像であり、（ｂ）は従来のＲＧＢ表示装置におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像である。
【図１９】従来のＲＧＢ表示装置におけるサブピクセルの配列構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００２８】
（第１実施形態：２個の画素で１色を表現）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る直視型表示装置１について説明する。
直視型表示装置１は、１個の画素２３で輝度を表現し、２個の画素２３が集合した色表現単位２１（図２参照）で１色を表現するものであり、カラー信号処理手段（映像信号変換手段）１０と、カラー表示素子（表示素子）２０とを備える。以後の各実施形態では、直視型表示装置１は、カラー表示が可能な、反射型の液晶ディスプレイとして説明する。
なお、１個の画素による輝度の表現は、以降の各実施形態においても同様である。
【００２９】
カラー信号処理手段（映像信号変換手段）１０は、所定の変換式によって、入力された映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換するものである。この変換式は、映像信号で色表現単位２１と同数の２画素分の画素値（例えば、ＲＧＢ値）を、色表現単位２１のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の信号レベルに変換するように予め設定された計算式である。
【００３０】
ここで、後記するカラー表示素子２０は、２個以上の画素２３が集合した色表現単位２１で１色を表現するため、ＲＧＢ形式、ＹＣｂＣｒ形式などの従来の映像信号をそのまま利用できない。このため、カラー信号処理手段１０は、入力された映像信号を、カラー表示素子２０で表示可能な形式の表示装置用映像信号に変換して、カラー表示素子２０に出力する。
【００３１】
以下、映像信号の変換方法について、具体的に説明する。
色表現単位に含まれる４個のサブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-１，Ｓ２-２と、画像の元となる３原色のＲＧＢ値とは、下記の式（１）の関係で表すことができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
説明を簡易にするため、ガンマは、１．０とする。また、映像信号の２画素分について、ＲＧＢ値とＹ値（輝度値）は、それぞれ、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１），Ｙ１、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２），Ｙ２とする。そして、３原色のＲＧＢ値からＹ値への寄与は、それぞれ、ＣＲ，ＣＧ，ＣＢとする。さらに、４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の信号レベルは、それぞれ、ｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２とする（ｇ；色表現単位２１で１個目の画素、ｈ；色表現単位２１で２個目の画素）。この場合、１画素単位で輝度を表現し、２画素で１色を表現するので、下記の式（２）が成立する。
【００３４】
なお、人間の視覚は、輝度に対しては高い周波数まで感度を持つが、色に対しては輝度の１／４程度の周波数までしか感度を持たないことが知られている（参考文献：WILEY出版“The Reproduction of Colour”,R.W.Hunt著、第6版、2006年、p.310）。このとき、１画素単位で輝度を表現するので、この参考文献によれば、複数の画素で１色を表現しても問題ないと言える。すなわち、本発明において、前記したサブサンプル表示を行っても、感度の問題が生じない。
【００３５】
【数２】
【００３６】
この式（２）は、４元４連立方程式なので、下記の式（３）に示すように、一意に解くことができる。すなわち、カラー信号処理手段１０は、変換式としての式（３）を用いて、入力された映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する。
【００３７】
【数３】
【００３８】
また、直視型表示装置１では、画像の元となるＲＧＢのサブピクセルのｘｙｚ座標値（以下、「ＲＧＢのｘｙｚ座標値」）と、画像の元となる基準白色のサブピクセルのｘｙｚ座標値（以下、「白のｘｙｚ座標値」）とが決まれば、寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢを求めることができる。ここで、ＲＧＢのｘｙｚ座標値は、それぞれ、（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）、（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）、（ｂｘ，ｂｙ，ｂｚ）とする。また、白のｘｙｚ座標値は、（ｗｘ，ｗｙ，ｗｚ）とする。この場合、下記の式（４）の関係が成立する。なお、式（４）の定数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、下記の式（５）から求めることができる。
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】
従って、カラー信号処理手段１０は、下記の式（６）を用いて、寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢを求めることができる。
【００４２】
【数６】
【００４３】
例えば、ＨＤＴＶ（High Definition TeleVision）において、ＲＧＢのｘｙｚ座標値Ｒ＝（０．６４，０．３３，０．０３）、Ｇ＝（０．３０，０．６０，０．１０）、Ｂ＝（０．１５，０．０６，０．７９）で、白色の座標値＝（０．３１２７，０．３２９０，０．３５８３）の場合を考える。この場合、寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢは、それぞれ、０．２１２６、０．７１５２、０．０７２２となる。
【００４４】
カラー表示素子（表示素子）２０は、カラー信号処理手段１０から表示装置用映像信号が入力され、この表示装置用映像信号が示す映像を表示するものである。すなわち、カラー表示素子２０は、表示装置用映像信号の信号レベルｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２に基づいて、４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２をそれぞれ発光させる。
【００４５】
図２を参照して、カラー表示素子２０での配列構造について説明する。
図２に示すように、画素２３１は、例えば、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とで構成される。また、例えば、画素２３２は、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とで構成される。このように、画素２３は、それぞれ、補色関係にある２個のサブピクセルで構成され、かつ、画素２３に含まれるサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の対が互いに異なる色の組み合わせを有する。
【００４６】
このとき、画素２３は、一方のサブピクセルを３原色のうちの何れか１原色とし、他方のサブピクセルをこの１原色の補色としてもよい。図２の例では、青のサブピクセルＳ１-２および赤のサブピクセルＳ２-１が原色になる。また、黄のサブピクセルＳ１-１およびシアンのサブピクセルＳ２-２が、それぞれ、サブピクセルＳ１-２，Ｓ２-１に対する補色となる。
さらに、本発明では、画素２３を構成する２個のサブピクセルを、両方とも原色以外の色としてもよく、この具体例については後記する。
【００４７】
ここで、２個のサブピクセルからなる１個の画素２３だけでは、１色を表現できない。このため、カラー表示素子２０は、２個の画素２３を組み合わせた色表現単位２１によって、１色を表現する。
【００４８】
なお、図２では、カラー表示素子２０を構成する多数の画素のうち、その一部の配列構造のみを図示したが、カラー表示素子２０の全体を図２の配列構造としてもよい
また、カラー表示素子２０は、例えば、偏光フィルタ、カラーフィルタ、ガラス基板、透明電極、配向膜、液晶層などからなり、公知の手法・素材により形成可能なため、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
図３を参照して、カラー表示素子２０での分光反射率分布について説明する（適宜図１，図２参照）。
黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２との分光反射率分布は、図３（ａ）のようになる。この分光反射率分布は、可視光領域で、波長（横軸）と、反射率（縦軸）との関係を示すものである。この可視光領域は、肉眼で識別可能な光の波長領域であり、例えば、下限の波長λｍｉｎが４００ｎｍ程度であり、上限の波長λｍａｘが８００ｎｍ程度である。また、反射率は、各波長領域での反射率を示しており、通常、０．０〜１．０の範囲となる。
【００５０】
図３（ａ）上段に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１は、黄の波長領域で反射率が１．０になる。また、図３（ａ）下段に示すように、青のサブピクセルＳ１-２は、青の波長領域で反射率が１．０になる。このように、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、反射率が１．０となる波長領域が重なりあうことがない。従って、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、その分光反射率分布を合計すると、可視光領域全体で反射率が１．０（つまり、白）になり、完全な補色となる。
【００５１】
また、図３（ｂ）上段に示すように、赤のサブピクセルＳ２-１は、赤の波長領域で反射率が１．０になる。さらに、図３（ｂ）下段に示すように、シアンのサブピクセルＳ２-２は、シアンの波長領域で反射率が１．０になる。このように、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、反射率が１．０となる波長領域が重なりあうことがない。従って、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、図３（ａ）と同様、完全な補色となる。
【００５２】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る直視型表示装置１は、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２が入射光を１／２程度利用できる。一方、ＲＧＢ表示装置では、ＲＧＢのサブピクセルで入射光の利用効率が１／３程度である。従って、直視型表示装置１は、ＲＧＢ表示装置に比べて、約５０％、表示画面を明るくすることができる。
【００５３】
さらに、直視型表示装置１は、画素２３を構成するサブピクセルの数が２個のため、４サブピクセル表示装置に比べて、信号量を約半分に抑えることができる。以下、映像信号のＲ，Ｇ，Ｂ、および、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２が、ぞれぞれ、１バイトとして具体的に説明する。
【００５４】
この場合、直視型表示装置１は、映像信号に含まれる２画素分のＲＧＢ値（６バイト）を、４バイトのｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２に変換する（式（３）参照）。すなわち、直視型表示装置１は、入力された映像信号に対して、表示装置用映像信号の信号量が２／３となる。
【００５５】
一方、４サブピクセル表示装置では、映像信号に含まれる１画素分のＲＧＢ値（３バイト）を、４個のサブピクセルに対応した４バイトの信号に変換する。すなわち、４サブピクセル表示装置では、入力された映像信号に対して、変換後の信号量が４／３となる。このように、直視型表示装置１は、４サブピクセル表示装置に比べて、信号量を約半分に抑えることができる。
【００５６】
なお、第１実施形態では、図２に示すように、色表現単位２１が４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を水平方向に配列した構造としたが、これに限定されない。つまり、色表現単位２１は、４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を垂直方向に配列した構造としてもよい。
【００５７】
なお、直視型表示装置１では、所望のカラーフィルタを適用して、図３のような分光反射率分布を実現できる。図３（ａ）の例では、直視型表示装置１は、黄の波長領域で反射率が１．０になるカラーフィルタと、青の波長領域で反射率が１．０になるカラーフィルタとを適用している。
【００５８】
（変形例１）
図１に戻り、本発明の変形例１について、第１実施形態と異なる点を説明する。
以後、本発明の変形例１に係る直視型表示装置およびカラー信号処理手段を、それぞれ、直視型表示装置１Ｂおよびカラー信号処理手段１０Ｂと呼ぶ。
【００５９】
第１実施形態に係る直視型表示装置１では、表示画面を明るくできる一方、画素の妨害（表示画面のノイズ）が発生することがある。この誤作動の原因としては、彩度が高くなる領域で、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の値が負になることが考えられる。
【００６０】
そこで、直視型表示装置１Ｂは、式（３）以外の変換式によって映像信号を変換することで、この誤作動を防止する。具体的には、前記した式（２）の代わりに、下記の式（７）を用いることを考える。この場合、変換式は、下記の式（８）で表すことができる。
【００６１】
【数７】
【００６２】
【数８】
【００６３】
この式（７）および式（８）では、αが彩度の相対値（つまり、色の濃さを示す値）であり、０．０から１．０までの範囲で手動設定される。ここで、相対値α＝０の場合、映像をモノクロで表示することになり、相対値α＝１の場合、映像信号のままの色で映像を表示することになる。
【００６４】
このとき、相対値αは、直視型表示装置１Ｂが誤動作しない範囲で、高い値に設定することが好ましい。この方法として、カラー信号処理手段１０Ｂは、α＝１．０が手動設定された状態で、映像信号を変換する。ここで、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の何れかが負になる場合、その画素の計算行うときだけ、所定値（例えば、０．１）を減算した相対値αを再設、手動設定する。そして、カラー信号処理手段１０Ｂは、減算後の相対値αが設定された状態で、映像信号を再度変換する。
【００６５】
この結果、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の値が全て正になれば、カラー信号処理手段１０Ｂは、変換処理を終了する。一方、カラー信号処理手段１０Ｂは、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の何れかが負であれば、前記した手順を再度実行する。この手順によれば、例えば、相対値αは、０．７から１．０までの間になることが多い。
【００６６】
以上のように、本発明の変形例１に係る直視型表示装置１Ｂは、変換式として、式（８）を用いることで、表示画面のノイズを低減することができる。つまり、直視型表示装置１Ｂは、直視型表示装置１と同様の効果に加えて、綺麗な映像を表示することができる。
【００６７】
（変形例２）
図４を参照して、本発明の変形例２について、第１実施形態と異なる点を説明する（適宜図１，図２参照）。
以後、本発明の変形例２に係る直視型表示装置およびカラー表示素子を、それぞれ、直視型表示装置１Ｃおよびカラー表示素子２０Ｃと呼ぶ。
【００６８】
第１実施形態では、黄、青、赤およびシアンのサブピクセルを例にあげて説明したが、サブピクセルの配列構造は、これに限定されない。具体的には、カラー表示素子２０Ｃは、緑のサブピクセルＳ１-１と、マゼンタのサブピクセルＳ１-２とで画素２３１が構成される。また、例えば、カラー表示素子２０Ｃは、シアン（緑青）のサブピクセルＳ２-１と、黄（橙色）のサブピクセルＳ２-２とで画素２３２が構成される。
【００６９】
図４を参照して、カラー表示素子２０Ｃでの分光反射率分布について説明する。
図４（ａ）に示すように、緑のサブピクセルＳ１-１と、マゼンタのサブピクセルＳ１-２とは、完全な補色である。また、図４（ｂ）に示すように、シアン（緑青）のサブピクセルＳ２-１と、黄（橙色）のサブピクセルＳ２-２とは、完全な補色である。すなわち、画素２３２を構成するサブピクセルＳ２-１，Ｓ２-２は、両方とも、原色以外の色である。
【００７０】
以上のように、本発明の変形例２に係る直視型表示装置１Ｃは、原色以外のサブピクセルを用いた場合でも、第１実施形態と同様、表示画面を明るく、信号量を抑えることができる。
この場合、直視型表示装置１Ｃは、変形式として、前記した式（３）および式（８）の両方を利用できることは言うまでもない。
【００７１】
（第２実施形態：３個の画素で１色を表現）
図５を参照し、本発明の第２実施形態に係る直視型表示装置１Ｄについて説明する（適宜図１参照）。
直視型表示装置１Ｄは、３個の画素２３が集合した色表現単位２１Ｄで１色を表現するものであり、カラー信号処理手段１０Ｄと、カラー表示素子２０Ｄとを備える。
【００７２】
カラー信号処理手段１０Ｄは、映像信号が入力されると共に、予め設定された変換式によって、入力された映像信号を、色表現単位２１Ｄに対応した直視型表示装置用映像信号に変換するものである。
【００７３】
色表現単位２１Ｄに含まれる６個のサブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-１，Ｓ２-２，Ｓ３-１，Ｓ３-２と、画像の元となる３原色のＲＧＢ値との関係は、下記の式（９）で表すことができる。
【００７４】
【数９】
【００７５】
６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の信号レベルは、それぞれ、ｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２，ｋ１，ｋ２とする（ｇ；色表現単位２１Ｄで１個目の画素、ｈ；色表現単位２１Ｄで２個目の画素、ｋ；色表現単位２１Ｄで３個目の画素）。また、映像信号の３画素分について、ＲＧＢ値とＹ値（輝度値）は、それぞれ、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１），Ｙ１、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２），Ｙ２、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３），Ｙ３とする。この場合、下記の式（１０）が成立する。
【００７６】
【数１０】
【００７７】
また、彩度が高くなる領域での誤作動が起きる場合、式（１０）の代わりに、下記の式（１１）を用いることもできる。
【００７８】
【数１１】
【００７９】
すなわち、カラー信号処理手段１０Ｄは、式（１０）または式（１１）を解いた変換式により、入力された映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する。すなわち、カラー信号処理手段１０Ｄは、この変換式によって、映像信号で色表現単位２１Ｄと同数の３画素分の画素値（９バイト）を、色表現単位２１ＤのサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の信号レベル（６バイト）に変換する。
【００８０】
なお、式（１０）および式（１１）は、６元５連立方程式なので、自由度が１になることがわかる。すなわち、直視型表示装置１Ｄは、入力された映像信号に対して異なる色を発光する可能性があるが、この色の違いを肉眼で識別することが困難であり、実用上の問題はない。
【００８１】
ここで、式（１０）および式（１１）の解き方について説明する。前記した式（１０）および式（１１）は、下記の式（１２）のように、５個の１次式で表される形式である。この式（１２）では、６個のｘ１〜ｘ６が未知数（信号レベルｇ１〜ｋ２）であり、ａ１〜ｅ６，ｙ１〜ｙ５が定数である。
【００８２】
【数１２】
【００８３】
しかし、前記した式（１２）では、未知数ｘ１〜ｘ６を一意に求めることができない。そこで、制約条件として、式（１２）に下記の式（１３）を追加する。この式（１３）では、定数がｆ１〜ｆ６，ｙ６であり、任意の値とすることができる。すなわち、式（１３）は、式（１２）から独立している。
【００８４】
【数１３】
【００８５】
例えば、ｆ１を１とし、ｆ２〜ｆ６，ｙ６を０とすると、前記した式（１３）は、ｘ１＝０となる。従って、前記した式（１２）は、下記の式（１４）のように、６個の式で表すことができる。このとき、未知数がｘ１〜ｘ６という６個であり、定数が残りのａ１〜ｆ６，ｙ１〜ｙ６である。
【００８６】
【数１４】
【００８７】
前記した式（１４）は、逆行列を用いると、下記の式（１５）となる。以上より、カラー信号処理手段１０Ｄは、式（１０）または式（１１）に任意の制約条件を課すことで、式（１０）または式（１１）を解いて、未知数ｘ１〜ｘ６（信号レベルｇ１〜ｋ２）を求めることができる。
【００８８】
【数１５】
【００８９】
カラー表示素子２０Ｄは、カラー信号処理手段１０Ｄから表示装置用映像信号が入力され、この表示装置用映像信号が示す映像を表示するものである。すなわち、カラー表示素子２０Ｄは、表示装置用映像信号の信号レベルｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２，ｋ１，ｋ２に基づいて、６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２を発光させる。
【００９０】
図５を参照して、カラー表示素子２０Ｄでの配列構造について説明する。
図５に示すように、画素２３１は、例えば、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とで構成される。また、例えば、画素２３２は、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とで構成される。さらに、例えば、画素２３３は、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とで構成される。このように、画素２３は、それぞれ、完全な補色のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対で構成される。
なお、図５では、カラー表示素子２０Ｄを構成する多数の画素のうち、その一部の配列構造のみを図示したが、カラー表示素子２０Ｄの全体を図５の配列構造としてもよい
【００９１】
図６，図７を参照して、カラー表示素子２０Ｄでの分光反射率分布について説明する（適宜図１，図５参照）。
図６（ａ）に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、は、図３（ａ）と同様の分光反射率分布になる。また、図６（ｂ）に示すように、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、図３（ｂ）と同様の分光反射率分布になる。さらに、図７に示すように、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とは、図４（ａ）と同様の分光反射率分布になる。図６，図７の分光反射率分布からも、色表現単位２１Ｄを構成する画素２３は、それぞれ、完全な補色のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対で構成されることがわかる。
【００９２】
以上のように、本発明の第２実施形態に係る直視型表示装置１Ｄは、３個の画素２３が集合した色表現単位２１Ｄで１色を表現した場合でも、第１実施形態と同様、表示画面を明るくし、信号量を約半分に抑えることができる。
【００９３】
なお、図５に示すように、第２実施形態では、６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２を水平方向に配列した構造としたが、これに限定されない。つまり、色表現単位２１Ｄは、６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２を垂直方向に配列した構造としてもよい。さらに、色表現単位２１Ｄは、Ｔ字状の配列構造としてもよく、この配列構造を変形例３として説明する。
【００９４】
（変形例３）
図８を参照して、本発明の変形例３について、第２実施形態と異なる点を説明する。
以後、本発明の変形例３に係る直視型表示装置、カラー表示素子および色表現単位を、それぞれ、直視型表示装置１Ｅ、カラー表示素子２０Ｅおよび色表現単位２１Ｅと呼ぶ。
【００９５】
図８（ａ）に示すように、色表現単位２１Ｅは、画素２３１と画素２３２とを左右に隣接して配置し、画素２３３を画素２３１および画素２３２の下側中間位置に配置する。そして、図８（ｂ）に示すように、Ｔ字状の色表現単位２１Ｅを水平方向に複数配列する。すると、カラー表示素子２０Ｅでは、隣接した色表現単位２１Ｅの間に凹部状のスペースが形成されるので、別の色表現単位２１Ｅをこのスペースに挿入するように配列する。
【００９６】
以上のように、直視型表示装置１Ｅは、Ｔ字状の色表現単位２１Ｅを配列した場合でも、第２実施形態と同様、表示画面を明るくし、信号量を抑えることができる。さらに、直視型表示装置１Ｅは、水平方向、垂直方向などの１次元的な配列構造以外も可能となり、その設計自由度が向上する。
【００９７】
（変形例４）
図９，図１０を参照して、本発明の変形例４について、第２実施形態と異なる点を説明する（適宜図６，図７参照）。
以後、本発明の変形例４に係る直視型表示装置およびカラー表示素子を、それぞれ、直視型表示装置１Ｆおよびカラー表示素子２０Ｆと呼ぶ。
【００９８】
前記した第２実施形態では、分光反射率分布における分光反射率合計値が１．０として説明した。具体的には、図６（ａ）に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１の反射率と、青のサブピクセルＳ１-２の反射率とを合計すると、可視光領域全体で反射率が１．０になる。この点、図６（ｂ）および図７も同様である。
【００９９】
一方、カラー表示素子２０Ｆでは、各画素２３を構成するサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対が、分光反射率分布における分光反射率合計値が１．０を越えて１．２以下となる。具体的には、図９（ａ）上段に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１は、黄の波長領域で反射率が１．０になる。また、黄のサブピクセルＳ１-１は、黄以外の波長領域での反射率が、黄の波長領域での最大反射率の１／５（つまり、０．２）になる（ハッチング部分参照）。すなわち、黄のサブピクセルＳ１-１は、可視光領域全体で反射率が１．０か０．２の何れかとなる。
【０１００】
図９（ａ）下段に示すように、青のサブピクセルＳ１-２は、青の波長領域で反射率が１．０になる。また、青のサブピクセルＳ１-２は、青以外の波長領域での反射率が０．２になる。従って、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、分光反射率分布を合計すると、可視光領域全体で反射率が１．２になる。
【０１０１】
また、図９（ｂ）に示すように、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、その分光反射率分布を合計すると、図９（ａ）と同様、可視光領域全体で反射率が１．２になる。さらに、図１０に示すように、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とは、その分光反射率分布を合計すると、図９（ａ）と同様、可視光領域全体で反射率が１．２になる。
【０１０２】
以上のように、本発明の変形例３に係る直視型表示装置１Ｆは、分光反射率合計値が１．０を超えるため、画素２３の輝度を高くでき、眩しい視聴環境（例えば、屋外）でも映像を見易くできる。さらに、直視型表示装置１Ｆは、分光反射率合計値が１．２以下のため、濃い色を表現できないといった色表現力の低下を、最小限に抑えることができる。
【０１０３】
なお、直視型表示装置１Ｆは、所望のカラーフィルタを適用することで、図９，図１０のような分光反射率分布を実現できる。図９（ａ）上段の例では、直視型表示装置１Ｆは、黄の波長領域で反射率が１．０になり、黄以外の波長領域での反射率が０．２になるカラーフィルタを適用している。また、図９（ａ）下段の例では、直視型表示装置１Ｆは、青の波長領域で反射率が１．０になり、青以外の波長領域での反射率が０．２になるカラーフィルタを適用している。
【０１０４】
（第３実施形態：４個の画素で１色を表現）
図１１を参照し、本発明の第３実施形態に係る直視型表示装置１Ｇについて説明する（適宜図１参照）。
直視型表示装置１Ｇは、４個の画素２３１〜２３４が集合した色表現単位２１Ｇで１色を表現するものであり、カラー信号処理手段１０Ｇと、カラー表示素子２０Ｇとを備える。
【０１０５】
カラー信号処理手段１０Ｇは、映像信号が入力されると共に、予め設定された変換式によって、入力された映像信号を、色表現単位２１Ｇに対応した直視型表示装置用映像信号に変換するものである。
【０１０６】
まず、各サブピクセルと同じ大きさで、３原色（ＲＧＢ）を発光したときのｘｙｚ座標値のベクトルを考える。ここで、ＲＧＢのｘｙｚ座標値のベクトルは、下記の式（１６）で定義する。なお、Ｒｘ〜Ｂｚは、予め設定された定数である。
【０１０７】
【数１６】
【０１０８】
また、４個の画素２３を構成する各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２の信号レベルは、それぞれ、Ｐ１-１〜Ｐ４-２とする。このとき、各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２を信号レベルＰ１-１〜Ｐ４-２で発光させたとき、各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２からのｘｙｚ座標値のベクトルは、下記の式（１７）で表すことができる。なお、Ｃ１-１Ｒ〜Ｃ４-２Ｂは、予め設定された定数である。
【０１０９】
【数１７】
【０１１０】
ここで、カラー表示素子２０Ｇが表示したいのは、４個の画素２３１〜２３４のそれぞれの輝度ｙ１〜ｙ４、および、４個の画素２３全体の平均色である。ここでは、４個の画素２３全体で、式（１６）で定義されるベクトルを加算することで、平均色を求めることができる。この場合、輝度ｙ１〜ｙ４、および、平均色Ｒｔｏｔａｌ，Ｇｔｏｔａｌ，Ｂｔｏｔａｌは、下記の式（１８）で表すことができる。
【０１１１】
【数１８】
【０１１２】
すなわち、カラー信号処理手段１０Ｇは、式（１８）を解いた変換式により、映像信号で色表現単位２１Ｇと同数の４画素分の画素値（１２バイト）を、色表現単位２１ＧのサブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２の信号レベル（８バイト）に変換する。
【０１１３】
なお、この式（１８）において、未知数である信号レベルＰ１-１〜Ｐ４-２の８個に対して、式（１８）が７個の式で構成される。このように、式（１８）で未知数の重複が見られるので、自由度が６になる。このため、カラー信号処理手段１０Ｇは、前記したカラー信号処理手段１０Ｄと同様、Ｐ３-２＝Ｐ４-２というような任意の制約条件を課すことで、式（１８）を解くことができる。
【０１１４】
カラー表示素子２０Ｇは、カラー信号処理手段１０Ｇから表示装置用映像信号が入力され、この表示装置用映像信号が示す映像を表示するものである。すなわち、カラー表示素子２０Ｇは、４個の画素２３１〜２３４がそれぞれ輝度ｙ１〜ｙ４、かつ、４個の画素２３１〜２３４全体で平均色Ｒｔｏｔａｌ，Ｇｔｏｔａｌ，Ｂｔｏｔａｌとなるように、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２を発光させる。
【０１１５】
図１１〜図１３を参照して、カラー表示素子２０Ｇでの配列構造について説明する。
図１１に示すように、カラー表示素子２０Ｇは、色表現単位２１Ｇが、３個の準補色画素２３１〜２３３と、１個の調整用画素２３４との計４個の画素２３で構成される。ここで、色表現単位２１Ｇは、準補色画素２３１，２３２を隣接配置し、その下側に準補色画素２３３および調整用画素２３４を隣接配置した、矩形状の配列構造となる。
【０１１６】
なお、図１１では、準補色画素および調整用画素も単に「画素」と図示した。
また、図１１では、カラー表示素子２Ｇを構成する多数の画素のうち、その一部の配列構造のみを図示したが、カラー表示素子２０Ｇの全体を図１１の配列構造としてもよい。
【０１１７】
準補色画素２３１は、例えば、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とで構成される。また、例えば、準補色画素２３２は、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とで構成される。さらに、例えば、準補色画素２３３は、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とで構成される。これら準補色画素２３１〜２３３を構成するサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対は、準補色関係になる。
【０１１８】
この準補色関係とは、図１２，図１３に示すように、準補色画素２３１〜２３３を構成するサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対において、分光反射率分布の重なる割合が２割以下になるものである。言い換えるなら、準補色関係とは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対がそれぞれ発光する色を合成したときに、白色の近似色になるものである。
【０１１９】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、分光反射率分布が、黄の波長領域λＹと青の波長領域λＢとの境界で重複している。従って、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、分光反射率分布を合計すると、その重複部分で反射率が１．０を超える。このため、準補色画素２３１は、輝度が高くなると共に、白っぽいシアンで発光することになる。
【０１２０】
ここで、分光反射率分布の重なる割合は、例えば、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対のうち、分光反射率分布における波長領域が広い方を基準として、２割以下とする。図１２（ａ）の例では、黄の波長領域λＹが青の波長領域λＢ´より広いため、この黄の波長領域λＹの２割まで重複させることができる（ハッチング部分参照）。
【０１２１】
また、直視型表示装置１Ｇは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対のうち、原色のサブピクセルの波長領域を拡大してもよい。図１２（ａ）の例では、青のサブピクセルＳ１-２が原色のため、本来の青の波長領域λＢが波長領域λＢ´まで拡大されて、黄の波長領域λＹに重ねられている。
【０１２２】
図１２（ｂ）では、赤のサブピクセルＳ２-１の波長領域が拡大されて、シアンのサブピクセルＳ２-２の波長領域に重ねられている。従って、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、分光反射率分布を合計すると、その重複部分で反射率が１．０を超える。このため、準補色画素２３２は、輝度が高くなると共に、白っぽい黄色で発光することになる。
【０１２３】
図１３（ａ）では、緑のサブピクセルＳ３-１の波長領域が拡大されて、マゼンタのサブピクセルＳ３-２の波長領域に重ねられている。従って、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とは、分光反射率分布を合計すると、その重複部分で反射率が１．０を超える。このため、準補色画素２３３は、輝度が高くなると共に、白っぽい緑で発光することになる。つまり、３個の準補色画素２３１〜２３３は、それぞれが発光する色を合成すると白っぽい緑となり、入力された表示装置用映像信号に対して、異なる色で発光することなる。
【０１２４】
そこで、調整用画素２３４は、表示装置用映像信号の色から変化した準補色画素２３１〜２３３の色を、この表示装置用映像信号と同じ色になるように調整する。この調整用画素２３４は、図１３（ｂ）に示すように、白のサブピクセルＳ４-１と、マゼンタのサブピクセルＳ４-２とで構成される。そして、調整用画素２３４は、準補色画素２３１〜２３３の白っぽい緑をサブピクセルＳ４-１，Ｓ４-２の色で相殺するようにして、調整（キャンセル）する。言い換えるなら、カラー表示素子２０Ｇは、３個の準補色画素２３１〜２３３と、１個の調整用画素２３４とを組にすることで、白を発光することができる。
【０１２５】
以上のように、本発明の第３実施形態に係る直視型表示装置１Ｇは、準補色画素２３１〜２３３の輝度を高くすると共に、この準補色画素２３１〜２３３の色を調整用画素２３４の色で調整するため、色表現力の低下を最小限に抑え、眩しい視聴環境でも映像を見易くすることができる。
【０１２６】
なお、直視型表示装置１Ｇは、所望のカラーフィルタを適用することで、図１２，図１３のような分光反射率分布を実現できる。図１２（ａ）の例では、直視型表示装置１Ｇは、黄および青の波長領域が重なりあうカラーフィルタを適用している。
【０１２７】
（第４実施形態：明暗が交互するサブピクセルの配列）
図１４〜図１８を参照し、本発明の第４実施形態に係る直視型表示装置１Ｈについて、第１実施形態と異なる点を説明する（適宜図１参照）。
直視型表示装置１Ｈは、明暗が交互するようにサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を配列したものであり、カラー信号処理手段１０Ｈと、カラー表示素子２０Ｈとを備える。
【０１２８】
前記した各実施形態では、１個の画素２３が２個のサブピクセルで構成されるため、サブピクセルの構造が見え易くなることがある。例えば、図１の直視型表示装置１においては、ある程度離れて表示画面を見た場合、色の差が分からないが、各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の輝度レベルが分かってしまう。
【０１２９】
そこで、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造を見え難くするため、直視型表示装置１Ｈは、カラー表示素子２０Ｈを、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が交互する配列構造とした。以後、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２は、第１実施形態と同様、それぞれ、黄、青、赤およびシアンとする。また、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の輝度は、それぞれ、Ｙ（Ｓ１-１）〜Ｙ（Ｓ２-２）と表記する。
【０１３０】
ここで、前記した寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢより、ＲＧＢの輝度値をそれぞれ０．２、０．７、０．１と近似した場合を考える。この近似値を式（１）に代入すると、Ｙ（Ｓ１-１）＝０．２＋０．７＝０．９、Ｙ（Ｓ１-２）＝０．１、Ｙ（Ｓ２-１）＝０．２、Ｙ（Ｓ２-２）＝０．７＋０．１＝０．８となる。この結果より、Ｙ（Ｓ１-１），Ｙ（Ｓ１-２）の大小関係、および、Ｙ（Ｓ２-１），Ｙ（Ｓ２-２）の大小関係は、下記の式（１９）で表すことができる。
【０１３１】
【数１９】
【０１３２】
このとき、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の対が補色となるため、一方のサブピクセルＳ１-１，Ｓ２-１が暗ければ、他方のサブピクセルＳ１-２，Ｓ２-２が明るくなる。つまり、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の配列構造により、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造が見え易いか、見え難いかが決まる。そこで、この式（１９）の条件に基づいて、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の配列構造を幾つか例示して説明する。
【０１３３】
図１４（ａ）に示すように、図１のカラー表示素子２０では、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２が水平方向で順番に配列されている。この場合、図１６（ａ）に示すように、カラー表示素子２０では、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２で輝度が低くなった後、サブピクセルＳ１-２，Ｓ２-１，Ｓ２-２で輝度が段階的に高くなる。すなわち、カラー表示素子２０は、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が交互する配列構造になっておらず、明るい部分と暗い部分とが１画素幅で並んでしまう。このため、図１７（ａ）に示すように、カラー表示素子２０は、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造が見え易くなる。
なお、図１４では、図面を見易くするため、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を、「Ｓ１−１」〜「Ｓ２−２」と図示した。
【０１３４】
そこで、図１４（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が１次元方向（水平方向）で交互するように、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に配列する。つまり、カラー表示素子２０Ｈは、図１４（ａ）において、サブピクセルＳ２-１，Ｓ２-２を入れ替えた配列構造になる。このため、図１６（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、明るいサブピクセルＳ１-１，Ｓ２-２、暗いサブピクセルＳ１-２，Ｓ２-１が交互に並ぶことになる。従って、図１７（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造が見え難くなる。
【０１３５】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２が２次元方向で交互する配列構造としてもよい。具体的には、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に水平方向で配列する。その列の下段に、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ２-２，Ｓ２-１，Ｓ１-１，Ｓ１-２を順番に水平方向で配列する。そして、カラー表示素子２０Ｈは、これら２列を垂直方向に繰り返し配置する。この場合、図１８（ａ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造がより見え難くなる。
【０１３６】
このとき、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の配列構造は、図１４（ｃ）に限定されない。例えば、図１５（ａ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に配列し、その列の下段にサブピクセルＳ２-１，Ｓ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２を順番に配列する。そして、カラー表示素子２０Ｈは、これら２列を垂直方向に繰り返し配置する。
【０１３７】
また、図１５（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に配列し、その列の下段にサブピクセルＳ２-１，Ｓ２-２，Ｓ１-２，Ｓ１-１を順番に配列してもよい。そして、カラー表示素子２０Ｈは、これら２列を垂直方向に繰り返し配置する。図１５の配列構造とした場合、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が２次元方向で交互するため、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造がさらに見え難くなる。
【０１３８】
ここで、比較対象として、従来のＲＧＢ表示装置におけるサブピクセルの構造を、図１８（ｂ）に示す。これら図１７，図１８より、本発明の第４実施形態に係る直視型表示装置１Ｈは、第１実施形態と同様の効果に加え、直視型表示装置１や従来のＲＧＢ表示装置よりも、サブピクセルの構造が見え難にくく、綺麗な映像を表示できることがわかる。
なお、直視型表示装置１Ｈは、第１実施形態に適用する例で説明したが、第２実施形態にも同様に適用することができる。
【０１３９】
なお、各実施形態では、本発明に係る直視型表示装置１〜１Ｈを反射型の液晶ディスプレイとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明に係る直視型表示装置は、プラズマディスプレイまたはエレクトロルミネッセンスディスプレイとしてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１〜１Ｈ 直視型表示装置
１０〜１０Ｈ カラー信号処理手段（映像信号変換手段）
２０〜２０Ｈ カラー表示素子（表示素子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどの直視型表示装置において、画素を構成するサブピクセルの配列構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの直視型表示装置が注目されている。ここでは、従来の直視型表示装置として、バックライトを備えずに、周囲の光を反射してカラー表示を行うものについて説明する（以後、「ＲＧＢ表示装置」とする）。
【０００３】
このＲＧＢ表示装置は、図１９（ａ）に示すように、１画素をＲＧＢのサブピクセルに分け、各サブピクセルでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を表示する。従って、ＲＧＢ表示装置に白色光が入射した場合、各サブピクセルの分光反射率は、図１９（ｂ）〜（ｄ）のようになる。この場合、ＲＧＢ表示装置は、各サブピクセルが入射光の１／３程度しか利用できないので、その輝度が原理的に１／３になり、表示画面が暗くなってしまう。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載では、４サブピクセル表示装置に関する発明が提案されている。この４サブピクセル表示装置は、１ドットを赤、緑、青のうちの２色と、この２色に対して補色となる計４色のサブピクセルで構成したものである。これによって、４サブピクセル表示装置は、入射光の利用効率を向上させて、ＲＧＢ表示装置よりも表示画面を明るくすることができる。
【０００５】
なお、図１９（ｂ）〜（ｄ）では、図面が見やすくなるようにＲＧＢのサブピクセルの波長領域を図示している。このため、ＲＧＢの波長領域が同じ幅でなくともよいことは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９７１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の４サブピクセル表示装置は、以下のような問題がある。
ここで、説明を簡易にするため、カラー映像がＮ画素×Ｍ画素であり、映像信号に含まれるＲＧＢ値と、各サブピクセルの色（信号量）とが、それぞれ１バイトであるとする。この場合、映像信号は、Ｎ×Ｍ×３（ＲＧＢ値）＝３ＮＭバイトとなる。
【０００８】
また、４サブピクセル表示装置は、１ドットが４サブピクセルで、かつ、１ドットで１色を表現するため、３ＮＭバイトの映像信号を、Ｎ×Ｍ×４＝４ＮＭバイトの映像信号に変換する必要がある。すなわち、４サブピクセル表示装置は、映像信号の信号量が４／３倍に増大する。このように映像信号の信号量が増加すると、４サブピクセル表示装置では、ディスプレイの応答速度が低下する、カラー表示素子の回路が複雑化するなどの問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、表示画面が明るく、かつ、信号量の増加を抑えた直視型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題に鑑みて、本願第１発明に係る直視型表示装置は、補色関係にあるサブピクセルの対で輝度を表現する各画素が構成され、複数の画素が集合した色表現単位で１色を表現する表示素子を備える直視型表示装置であって、映像信号が入力されると共に、映像信号における複数の画素の画素値を色表現単位の各サブピクセルの信号レベルに変換する変換式によって、映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する映像信号変換手段を備え、表示素子が、色表現単位に含まれるサブピクセルの対が互いに異なる色の組み合わせを有し、映像信号変換手段によって変換された直視型表示装置用映像信号が示す映像を表示することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、直視型表示装置は、１画素が２個のサブピクセルで構成されるため、各サブピクセルが入射光を１／２程度利用することができる。
なお、本発明において、画素とは、画像を構成する単位であって、表示素子で表示可能な最小単位（表示素子の1ドット）に対応するものである。
【００１２】
また、直視型表示装置は、１画素が２個のサブピクセルで構成されるため、前記した変換式を適用することができる。そして、直視型表示装置は、この変換式によって、従来の４サブピクセル表示装置に比べて、信号量を約半分に抑える。
【００１３】
例えば、色表現単位を２画素（４個のサブピクセル）とし、映像信号の各画素の画素値（ＲＧＢ値）を３バイトとし、サブピクセルの信号レベルを１バイトとして説明する。この場合、直視型表示装置は、前記した変換式によって、映像信号で２画素分（色表現単位の画素数と同数）の画素値（３バイト×２＝６バイト）を、色表現単位に含まれる４個のサブピクセルの信号レベル（４バイト）に変換する。すなわち、直視型表示装置は、入力された映像信号に対して、表示装置用映像信号の信号量が２／３となる。
【００１４】
一方、従来の４サブピクセル表示装置では、４個のサブピクセルで構成された１ドットで１色を表現するため、映像信号に含まれる１画素分の画素値（３バイト）を、４個のサブピクセルの信号レベル（４バイト）に変換する。すなわち、従来の４サブピクセル表示装置では、入力された映像信号に対して、変換後の信号量が４／３となる。このようにして、直視型表示装置は、信号量を約半分に抑えることができる。
【００１５】
また、本願第２発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、色表現単位が２個の画素であってもよい。
さらに、本願第３発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、色表現単位が３個の画素であってもよい。
【００１６】
ここで、表示素子は、３原色のうちの何れか１原色のサブピクセルと、この１原色のサブピクセルに補色関係となる補色のサブピクセルとで１画素を構成してもよい。例えば、表示素子は、黄と青とのサブピクセルの対、赤とシアンとのサブピクセルの対、または、緑とマゼンタとのサブピクセルの対で１画素を構成する。
【００１７】
さらに、表示素子は、３原色以外の色で補色関係となるサブピクセルの対で１画素を構成してもよい。例えば、表示素子は、黄色（橙色）とシアン（緑青）とのサブピクセルの対で１画素を構成する。
【００１８】
また、本願第４発明に係る直視型表示装置は、サブピクセルの対が、可視光領域で波長と反射率との関係を示す分光反射率分布における分光反射率合計値が、１．０を越えて１．２以下であることが好ましい。
かかる構成によれば、直視型表示装置は、各画素の輝度を高くすると共に、色表現力の低下を最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、本願第５発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、サブピクセルの対が補色関係に代えて準補色関係にある準補色画素と、白のサブピクセルおよびマゼンタのサブピクセルで構成された調整用画素とを有すると共に、色表現単位が３個の準補色画素および１個の調整用画素の集合であることが好ましい。
【００２０】
ここで、準補色画素とは、この準補色画素を構成するサブピクセルの対において、分光反射率分布の重なる割合が２割以下となる準補色関係を満たすものである。言い換えるなら、補色関係には、２色を合成したときに白色となる完全な補色だけでなく、２色を合成したときに白色の近似色となる準補色関係も含まれる。
【００２１】
すなわち、直視型表示装置は、分光反射率分布が重なる波長領域において、準補色画素の輝度を高くすることができる。その一方、直視型表示装置は分光反射率分布の重なりによって準補色画素の色が変化してしまうので、この色の変化を調整用画素の色で調整して、色表現力の低下を最小限に抑える。
【００２２】
また、本願第６発明に係る直視型表示装置は、表示素子が、サブピクセルの輝度が交互に高低するように、サブピクセルを配列したことが好ましい。
かかる構成によれば、直視型表示装置は、サブピクセルの明暗が交互するため、サブピクセルの配列構造が見え難くなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第１発明によれば、各サブピクセルが入射光を１／２程度利用できるため、従来のＲＧＢ表示装置に比べて、表示画面を明るくすることができる。さらに、本願第１発明によれば、従来の４サブピクセル表示装置に比べて、１画素を構成するサブピクセルの数が半分のため、信号量を約半分に抑えることができる。
【００２４】
本願第２発明によれば、２画素で１色を表現する表示素子により、表示画面を明るくすることができる。
本願第３発明によれば、３画素で１色を表現する表示素子により、表示画面を明るくすることができる。
【００２５】
本願第４発明によれば、各画素の輝度を高くすると共に、色表現力の低下を最小限に抑えるため、眩しい環境でも映像を見易くすることができる。
本願第５発明によれば、準補色画素の輝度を高くすると共に、準補色画素における色の変化を調整用画素の色で調整するため、色表現力の低下を最小限に抑え、眩しい視環境でも映像を見易くすることができる。
本願第６発明によれば、サブピクセルの配列構造が見え難く、映像を綺麗に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る直視型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図３】図２のカラー表示素子の分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図４】本発明の変形例２におけるサブピクセルの分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図５】本発明の第２実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図６】図５のカラー表示素子の分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図７】図５のカラー表示素子の分光反射率分布を示すグラフであり、色表現単位で３個目の画素を示す。
【図８】本発明の変形例３におけるサブピクセルの配列構造を示す図であり、（ａ）は色表現単位を示し、（ｂ）は（ａ）の色表現単位からなるカラー表示素子を示す。
【図９】本発明の変形例４における分光反射率分布を示すグラフであり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図１０】本発明の変形例４における分光反射率分布を示すグラフであり、色表現単位で３個目の画素を示す。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図１２】図１１のカラー表示素子の配列構造を示す図であり、（ａ）は色表現単位で１個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で２個目の画素を示す。
【図１３】図１１のカラー表示素子の配列構造を示す図であり、（ａ）は色表現単位で３個目の画素を示し、（ｂ）は色表現単位で４個目の画素を示す。
【図１４】（ａ）は図１のカラー表示素子の配列構造を示し、（ｂ）および（ｃ）は本発明の第４実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は本発明の第４実施形態におけるサブピクセルの配列構造を示す図である。
【図１６】（ａ）は図１４（ａ）のカラー表示素子におけるサブピクセルと反射率との関係を示すグラフであり、（ｂ）は図１４（ｂ）のカラー表示素子におけるサブピクセルと反射率との関係を示すグラフである。
【図１７】（ａ）は図１４（ａ）のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像であり、（ｂ）は図１４（ｂ）のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像である。
【図１８】（ａ）は図１４（ｃ）のカラー表示素子におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像であり、（ｂ）は従来のＲＧＢ表示装置におけるサブピクセルの配列構造の見え方を示す画像である。
【図１９】従来のＲＧＢ表示装置におけるサブピクセルの配列構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００２８】
（第１実施形態：２個の画素で１色を表現）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る直視型表示装置１について説明する。
直視型表示装置１は、１個の画素２３で輝度を表現し、２個の画素２３が集合した色表現単位２１（図２参照）で１色を表現するものであり、カラー信号処理手段（映像信号変換手段）１０と、カラー表示素子（表示素子）２０とを備える。以後の各実施形態では、直視型表示装置１は、カラー表示が可能な、反射型の液晶ディスプレイとして説明する。
なお、１個の画素による輝度の表現は、以降の各実施形態においても同様である。
【００２９】
カラー信号処理手段（映像信号変換手段）１０は、所定の変換式によって、入力された映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換するものである。この変換式は、映像信号で色表現単位２１と同数の２画素分の画素値（例えば、ＲＧＢ値）を、色表現単位２１のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の信号レベルに変換するように予め設定された計算式である。
【００３０】
ここで、後記するカラー表示素子２０は、２個以上の画素２３が集合した色表現単位２１で１色を表現するため、ＲＧＢ形式、ＹＣｂＣｒ形式などの従来の映像信号をそのまま利用できない。このため、カラー信号処理手段１０は、入力された映像信号を、カラー表示素子２０で表示可能な形式の表示装置用映像信号に変換して、カラー表示素子２０に出力する。
【００３１】
以下、映像信号の変換方法について、具体的に説明する。
色表現単位に含まれる４個のサブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-１，Ｓ２-２と、画像の元となる３原色のＲＧＢ値とは、下記の式（１）の関係で表すことができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
説明を簡易にするため、ガンマは、１．０とする。また、映像信号の２画素分について、ＲＧＢ値とＹ値（輝度値）は、それぞれ、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１），Ｙ１、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２），Ｙ２とする。そして、３原色のＲＧＢ値からＹ値への寄与は、それぞれ、ＣＲ，ＣＧ，ＣＢとする。さらに、４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の信号レベルは、それぞれ、ｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２とする（ｇ；色表現単位２１で１個目の画素、ｈ；色表現単位２１で２個目の画素）。この場合、１画素単位で輝度を表現し、２画素で１色を表現するので、下記の式（２）が成立する。
【００３４】
なお、人間の視覚は、輝度に対しては高い周波数まで感度を持つが、色に対しては輝度の１／４程度の周波数までしか感度を持たないことが知られている（参考文献：WILEY出版“The Reproduction of Colour”,R.W.Hunt著、第6版、2006年、p.310）。このとき、１画素単位で輝度を表現するので、この参考文献によれば、複数の画素で１色を表現しても問題ないと言える。すなわち、本発明において、前記したサブサンプル表示を行っても、感度の問題が生じない。
【００３５】
【数２】
【００３６】
この式（２）は、４元４連立方程式なので、下記の式（３）に示すように、一意に解くことができる。すなわち、カラー信号処理手段１０は、変換式としての式（３）を用いて、入力された映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する。
【００３７】
【数３】
【００３８】
また、直視型表示装置１では、画像の元となるＲＧＢのサブピクセルのｘｙｚ座標値（以下、「ＲＧＢのｘｙｚ座標値」）と、画像の元となる基準白色のサブピクセルのｘｙｚ座標値（以下、「白のｘｙｚ座標値」）とが決まれば、寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢを求めることができる。ここで、ＲＧＢのｘｙｚ座標値は、それぞれ、（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）、（ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ）、（ｂｘ，ｂｙ，ｂｚ）とする。また、白のｘｙｚ座標値は、（ｗｘ，ｗｙ，ｗｚ）とする。この場合、下記の式（４）の関係が成立する。なお、式（４）の定数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、下記の式（５）から求めることができる。
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】
従って、カラー信号処理手段１０は、下記の式（６）を用いて、寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢを求めることができる。
【００４２】
【数６】
【００４３】
例えば、ＨＤＴＶ（High Definition TeleVision）において、ＲＧＢのｘｙｚ座標値Ｒ＝（０．６４，０．３３，０．０３）、Ｇ＝（０．３０，０．６０，０．１０）、Ｂ＝（０．１５，０．０６，０．７９）で、白色の座標値＝（０．３１２７，０．３２９０，０．３５８３）の場合を考える。この場合、寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢは、それぞれ、０．２１２６、０．７１５２、０．０７２２となる。
【００４４】
カラー表示素子（表示素子）２０は、カラー信号処理手段１０から表示装置用映像信号が入力され、この表示装置用映像信号が示す映像を表示するものである。すなわち、カラー表示素子２０は、表示装置用映像信号の信号レベルｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２に基づいて、４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２をそれぞれ発光させる。
【００４５】
図２を参照して、カラー表示素子２０での配列構造について説明する。
図２に示すように、画素２３１は、例えば、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とで構成される。また、例えば、画素２３２は、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とで構成される。このように、画素２３は、それぞれ、補色関係にある２個のサブピクセルで構成され、かつ、画素２３に含まれるサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の対が互いに異なる色の組み合わせを有する。
【００４６】
このとき、画素２３は、一方のサブピクセルを３原色のうちの何れか１原色とし、他方のサブピクセルをこの１原色の補色としてもよい。図２の例では、青のサブピクセルＳ１-２および赤のサブピクセルＳ２-１が原色になる。また、黄のサブピクセルＳ１-１およびシアンのサブピクセルＳ２-２が、それぞれ、サブピクセルＳ１-２，Ｓ２-１に対する補色となる。
さらに、本発明では、画素２３を構成する２個のサブピクセルを、両方とも原色以外の色としてもよく、この具体例については後記する。
【００４７】
ここで、２個のサブピクセルからなる１個の画素２３だけでは、１色を表現できない。このため、カラー表示素子２０は、２個の画素２３を組み合わせた色表現単位２１によって、１色を表現する。
【００４８】
なお、図２では、カラー表示素子２０を構成する多数の画素のうち、その一部の配列構造のみを図示したが、カラー表示素子２０の全体を図２の配列構造としてもよい
また、カラー表示素子２０は、例えば、偏光フィルタ、カラーフィルタ、ガラス基板、透明電極、配向膜、液晶層などからなり、公知の手法・素材により形成可能なため、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
図３を参照して、カラー表示素子２０での分光反射率分布について説明する（適宜図１，図２参照）。
黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２との分光反射率分布は、図３（ａ）のようになる。この分光反射率分布は、可視光領域で、波長（横軸）と、反射率（縦軸）との関係を示すものである。この可視光領域は、肉眼で識別可能な光の波長領域であり、例えば、下限の波長λｍｉｎが４００ｎｍ程度であり、上限の波長λｍａｘが８００ｎｍ程度である。また、反射率は、各波長領域での反射率を示しており、通常、０．０〜１．０の範囲となる。
【００５０】
図３（ａ）上段に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１は、黄の波長領域で反射率が１．０になる。また、図３（ａ）下段に示すように、青のサブピクセルＳ１-２は、青の波長領域で反射率が１．０になる。このように、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、反射率が１．０となる波長領域が重なりあうことがない。従って、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、その分光反射率分布を合計すると、可視光領域全体で反射率が１．０（つまり、白）になり、完全な補色となる。
【００５１】
また、図３（ｂ）上段に示すように、赤のサブピクセルＳ２-１は、赤の波長領域で反射率が１．０になる。さらに、図３（ｂ）下段に示すように、シアンのサブピクセルＳ２-２は、シアンの波長領域で反射率が１．０になる。このように、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、反射率が１．０となる波長領域が重なりあうことがない。従って、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、図３（ａ）と同様、完全な補色となる。
【００５２】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る直視型表示装置１は、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２が入射光を１／２程度利用できる。一方、ＲＧＢ表示装置では、ＲＧＢのサブピクセルで入射光の利用効率が１／３程度である。従って、直視型表示装置１は、ＲＧＢ表示装置に比べて、約５０％、表示画面を明るくすることができる。
【００５３】
さらに、直視型表示装置１は、画素２３を構成するサブピクセルの数が２個のため、４サブピクセル表示装置に比べて、信号量を約半分に抑えることができる。以下、映像信号のＲ，Ｇ，Ｂ、および、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２が、ぞれぞれ、１バイトとして具体的に説明する。
【００５４】
この場合、直視型表示装置１は、映像信号に含まれる２画素分のＲＧＢ値（６バイト）を、４バイトのｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２に変換する（式（３）参照）。すなわち、直視型表示装置１は、入力された映像信号に対して、表示装置用映像信号の信号量が２／３となる。
【００５５】
一方、４サブピクセル表示装置では、映像信号に含まれる１画素分のＲＧＢ値（３バイト）を、４個のサブピクセルに対応した４バイトの信号に変換する。すなわち、４サブピクセル表示装置では、入力された映像信号に対して、変換後の信号量が４／３となる。このように、直視型表示装置１は、４サブピクセル表示装置に比べて、信号量を約半分に抑えることができる。
【００５６】
なお、第１実施形態では、図２に示すように、色表現単位２１が４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を水平方向に配列した構造としたが、これに限定されない。つまり、色表現単位２１は、４個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を垂直方向に配列した構造としてもよい。
【００５７】
なお、直視型表示装置１では、所望のカラーフィルタを適用して、図３のような分光反射率分布を実現できる。図３（ａ）の例では、直視型表示装置１は、黄の波長領域で反射率が１．０になるカラーフィルタと、青の波長領域で反射率が１．０になるカラーフィルタとを適用している。
【００５８】
（変形例１）
図１に戻り、本発明の変形例１について、第１実施形態と異なる点を説明する。
以後、本発明の変形例１に係る直視型表示装置およびカラー信号処理手段を、それぞれ、直視型表示装置１Ｂおよびカラー信号処理手段１０Ｂと呼ぶ。
【００５９】
第１実施形態に係る直視型表示装置１では、表示画面を明るくできる一方、画素の妨害（表示画面のノイズ）が発生することがある。この誤作動の原因としては、彩度が高くなる領域で、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の値が負になることが考えられる。
【００６０】
そこで、直視型表示装置１Ｂは、式（３）以外の変換式によって映像信号を変換することで、この誤作動を防止する。具体的には、前記した式（２）の代わりに、下記の式（７）を用いることを考える。この場合、変換式は、下記の式（８）で表すことができる。
【００６１】
【数７】
【００６２】
【数８】
【００６３】
この式（７）および式（８）では、αが彩度の相対値（つまり、色の濃さを示す値）であり、０．０から１．０までの範囲で手動設定される。ここで、相対値α＝０の場合、映像をモノクロで表示することになり、相対値α＝１の場合、映像信号のままの色で映像を表示することになる。
【００６４】
このとき、相対値αは、直視型表示装置１Ｂが誤動作しない範囲で、高い値に設定することが好ましい。この方法として、カラー信号処理手段１０Ｂは、α＝１．０が手動設定された状態で、映像信号を変換する。ここで、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の何れかが負になる場合、その画素の計算行うときだけ、所定値（例えば、０．１）を減算した相対値αを再設、手動設定する。そして、カラー信号処理手段１０Ｂは、減算後の相対値αが設定された状態で、映像信号を再度変換する。
【００６５】
この結果、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の値が全て正になれば、カラー信号処理手段１０Ｂは、変換処理を終了する。一方、カラー信号処理手段１０Ｂは、表示装置用映像信号のｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２の何れかが負であれば、前記した手順を再度実行する。この手順によれば、例えば、相対値αは、０．７から１．０までの間になることが多い。
【００６６】
以上のように、本発明の変形例１に係る直視型表示装置１Ｂは、変換式として、式（８）を用いることで、表示画面のノイズを低減することができる。つまり、直視型表示装置１Ｂは、直視型表示装置１と同様の効果に加えて、綺麗な映像を表示することができる。
【００６７】
（変形例２）
図４を参照して、本発明の変形例２について、第１実施形態と異なる点を説明する（適宜図１，図２参照）。
以後、本発明の変形例２に係る直視型表示装置およびカラー表示素子を、それぞれ、直視型表示装置１Ｃおよびカラー表示素子２０Ｃと呼ぶ。
【００６８】
第１実施形態では、黄、青、赤およびシアンのサブピクセルを例にあげて説明したが、サブピクセルの配列構造は、これに限定されない。具体的には、カラー表示素子２０Ｃは、緑のサブピクセルＳ１-１と、マゼンタのサブピクセルＳ１-２とで画素２３１が構成される。また、例えば、カラー表示素子２０Ｃは、シアン（緑青）のサブピクセルＳ２-１と、黄（橙色）のサブピクセルＳ２-２とで画素２３２が構成される。
【００６９】
図４を参照して、カラー表示素子２０Ｃでの分光反射率分布について説明する。
図４（ａ）に示すように、緑のサブピクセルＳ１-１と、マゼンタのサブピクセルＳ１-２とは、完全な補色である。また、図４（ｂ）に示すように、シアン（緑青）のサブピクセルＳ２-１と、黄（橙色）のサブピクセルＳ２-２とは、完全な補色である。すなわち、画素２３２を構成するサブピクセルＳ２-１，Ｓ２-２は、両方とも、原色以外の色である。
【００７０】
以上のように、本発明の変形例２に係る直視型表示装置１Ｃは、原色以外のサブピクセルを用いた場合でも、第１実施形態と同様、表示画面を明るく、信号量を抑えることができる。
この場合、直視型表示装置１Ｃは、変形式として、前記した式（３）および式（８）の両方を利用できることは言うまでもない。
【００７１】
（第２実施形態：３個の画素で１色を表現）
図５を参照し、本発明の第２実施形態に係る直視型表示装置１Ｄについて説明する（適宜図１参照）。
直視型表示装置１Ｄは、３個の画素２３が集合した色表現単位２１Ｄで１色を表現するものであり、カラー信号処理手段１０Ｄと、カラー表示素子２０Ｄとを備える。
【００７２】
カラー信号処理手段１０Ｄは、映像信号が入力されると共に、予め設定された変換式によって、入力された映像信号を、色表現単位２１Ｄに対応した直視型表示装置用映像信号に変換するものである。
【００７３】
色表現単位２１Ｄに含まれる６個のサブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-１，Ｓ２-２，Ｓ３-１，Ｓ３-２と、画像の元となる３原色のＲＧＢ値との関係は、下記の式（９）で表すことができる。
【００７４】
【数９】
【００７５】
６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の信号レベルは、それぞれ、ｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２，ｋ１，ｋ２とする（ｇ；色表現単位２１Ｄで１個目の画素、ｈ；色表現単位２１Ｄで２個目の画素、ｋ；色表現単位２１Ｄで３個目の画素）。また、映像信号の３画素分について、ＲＧＢ値とＹ値（輝度値）は、それぞれ、（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１），Ｙ１、（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２），Ｙ２、（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３），Ｙ３とする。この場合、下記の式（１０）が成立する。
【００７６】
【数１０】
【００７７】
また、彩度が高くなる領域での誤作動が起きる場合、式（１０）の代わりに、下記の式（１１）を用いることもできる。
【００７８】
【数１１】
【００７９】
すなわち、カラー信号処理手段１０Ｄは、式（１０）または式（１１）を解いた変換式により、入力された映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する。すなわち、カラー信号処理手段１０Ｄは、この変換式によって、映像信号で色表現単位２１Ｄと同数の３画素分の画素値（９バイト）を、色表現単位２１ＤのサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の信号レベル（６バイト）に変換する。
【００８０】
なお、式（１０）および式（１１）は、６元５連立方程式なので、自由度が１になることがわかる。すなわち、直視型表示装置１Ｄは、入力された映像信号に対して異なる色を発光する可能性があるが、この色の違いを肉眼で識別することが困難であり、実用上の問題はない。
【００８１】
ここで、式（１０）および式（１１）の解き方について説明する。前記した式（１０）および式（１１）は、下記の式（１２）のように、５個の１次式で表される形式である。この式（１２）では、６個のｘ１〜ｘ６が未知数（信号レベルｇ１〜ｋ２）であり、ａ１〜ｅ６，ｙ１〜ｙ５が定数である。
【００８２】
【数１２】
【００８３】
しかし、前記した式（１２）では、未知数ｘ１〜ｘ６を一意に求めることができない。そこで、制約条件として、式（１２）に下記の式（１３）を追加する。この式（１３）では、定数がｆ１〜ｆ６，ｙ６であり、任意の値とすることができる。すなわち、式（１３）は、式（１２）から独立している。
【００８４】
【数１３】
【００８５】
例えば、ｆ１を１とし、ｆ２〜ｆ６，ｙ６を０とすると、前記した式（１３）は、ｘ１＝０となる。従って、前記した式（１２）は、下記の式（１４）のように、６個の式で表すことができる。このとき、未知数がｘ１〜ｘ６という６個であり、定数が残りのａ１〜ｆ６，ｙ１〜ｙ６である。
【００８６】
【数１４】
【００８７】
前記した式（１４）は、逆行列を用いると、下記の式（１５）となる。以上より、カラー信号処理手段１０Ｄは、式（１０）または式（１１）に任意の制約条件を課すことで、式（１０）または式（１１）を解いて、未知数ｘ１〜ｘ６（信号レベルｇ１〜ｋ２）を求めることができる。
【００８８】
【数１５】
【００８９】
カラー表示素子２０Ｄは、カラー信号処理手段１０Ｄから表示装置用映像信号が入力され、この表示装置用映像信号が示す映像を表示するものである。すなわち、カラー表示素子２０Ｄは、表示装置用映像信号の信号レベルｇ１，ｇ２，ｈ１，ｈ２，ｋ１，ｋ２に基づいて、６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２を発光させる。
【００９０】
図５を参照して、カラー表示素子２０Ｄでの配列構造について説明する。
図５に示すように、画素２３１は、例えば、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とで構成される。また、例えば、画素２３２は、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とで構成される。さらに、例えば、画素２３３は、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とで構成される。このように、画素２３は、それぞれ、完全な補色のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対で構成される。
なお、図５では、カラー表示素子２０Ｄを構成する多数の画素のうち、その一部の配列構造のみを図示したが、カラー表示素子２０Ｄの全体を図５の配列構造としてもよい
【００９１】
図６，図７を参照して、カラー表示素子２０Ｄでの分光反射率分布について説明する（適宜図１，図５参照）。
図６（ａ）に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、は、図３（ａ）と同様の分光反射率分布になる。また、図６（ｂ）に示すように、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、図３（ｂ）と同様の分光反射率分布になる。さらに、図７に示すように、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とは、図４（ａ）と同様の分光反射率分布になる。図６，図７の分光反射率分布からも、色表現単位２１Ｄを構成する画素２３は、それぞれ、完全な補色のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対で構成されることがわかる。
【００９２】
以上のように、本発明の第２実施形態に係る直視型表示装置１Ｄは、３個の画素２３が集合した色表現単位２１Ｄで１色を表現した場合でも、第１実施形態と同様、表示画面を明るくし、信号量を約半分に抑えることができる。
【００９３】
なお、図５に示すように、第２実施形態では、６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２を水平方向に配列した構造としたが、これに限定されない。つまり、色表現単位２１Ｄは、６個のサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２を垂直方向に配列した構造としてもよい。さらに、色表現単位２１Ｄは、Ｔ字状の配列構造としてもよく、この配列構造を変形例３として説明する。
【００９４】
（変形例３）
図８を参照して、本発明の変形例３について、第２実施形態と異なる点を説明する。
以後、本発明の変形例３に係る直視型表示装置、カラー表示素子および色表現単位を、それぞれ、直視型表示装置１Ｅ、カラー表示素子２０Ｅおよび色表現単位２１Ｅと呼ぶ。
【００９５】
図８（ａ）に示すように、色表現単位２１Ｅは、画素２３１と画素２３２とを左右に隣接して配置し、画素２３３を画素２３１および画素２３２の下側中間位置に配置する。そして、図８（ｂ）に示すように、Ｔ字状の色表現単位２１Ｅを水平方向に複数配列する。すると、カラー表示素子２０Ｅでは、隣接した色表現単位２１Ｅの間に凹部状のスペースが形成されるので、別の色表現単位２１Ｅをこのスペースに挿入するように配列する。
【００９６】
以上のように、直視型表示装置１Ｅは、Ｔ字状の色表現単位２１Ｅを配列した場合でも、第２実施形態と同様、表示画面を明るくし、信号量を抑えることができる。さらに、直視型表示装置１Ｅは、水平方向、垂直方向などの１次元的な配列構造以外も可能となり、その設計自由度が向上する。
【００９７】
（変形例４）
図９，図１０を参照して、本発明の変形例４について、第２実施形態と異なる点を説明する（適宜図６，図７参照）。
以後、本発明の変形例４に係る直視型表示装置およびカラー表示素子を、それぞれ、直視型表示装置１Ｆおよびカラー表示素子２０Ｆと呼ぶ。
【００９８】
前記した第２実施形態では、分光反射率分布における分光反射率合計値が１．０として説明した。具体的には、図６（ａ）に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１の反射率と、青のサブピクセルＳ１-２の反射率とを合計すると、可視光領域全体で反射率が１．０になる。この点、図６（ｂ）および図７も同様である。
【００９９】
一方、カラー表示素子２０Ｆでは、各画素２３を構成するサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対が、分光反射率分布における分光反射率合計値が１．０を越えて１．２以下となる。具体的には、図９（ａ）上段に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１は、黄の波長領域で反射率が１．０になる。また、黄のサブピクセルＳ１-１は、黄以外の波長領域での反射率が、黄の波長領域での最大反射率の１／５（つまり、０．２）になる（ハッチング部分参照）。すなわち、黄のサブピクセルＳ１-１は、可視光領域全体で反射率が１．０か０．２の何れかとなる。
【０１００】
図９（ａ）下段に示すように、青のサブピクセルＳ１-２は、青の波長領域で反射率が１．０になる。また、青のサブピクセルＳ１-２は、青以外の波長領域での反射率が０．２になる。従って、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、分光反射率分布を合計すると、可視光領域全体で反射率が１．２になる。
【０１０１】
また、図９（ｂ）に示すように、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、その分光反射率分布を合計すると、図９（ａ）と同様、可視光領域全体で反射率が１．２になる。さらに、図１０に示すように、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とは、その分光反射率分布を合計すると、図９（ａ）と同様、可視光領域全体で反射率が１．２になる。
【０１０２】
以上のように、本発明の変形例３に係る直視型表示装置１Ｆは、分光反射率合計値が１．０を超えるため、画素２３の輝度を高くでき、眩しい視聴環境（例えば、屋外）でも映像を見易くできる。さらに、直視型表示装置１Ｆは、分光反射率合計値が１．２以下のため、濃い色を表現できないといった色表現力の低下を、最小限に抑えることができる。
【０１０３】
なお、直視型表示装置１Ｆは、所望のカラーフィルタを適用することで、図９，図１０のような分光反射率分布を実現できる。図９（ａ）上段の例では、直視型表示装置１Ｆは、黄の波長領域で反射率が１．０になり、黄以外の波長領域での反射率が０．２になるカラーフィルタを適用している。また、図９（ａ）下段の例では、直視型表示装置１Ｆは、青の波長領域で反射率が１．０になり、青以外の波長領域での反射率が０．２になるカラーフィルタを適用している。
【０１０４】
（第３実施形態：４個の画素で１色を表現）
図１１を参照し、本発明の第３実施形態に係る直視型表示装置１Ｇについて説明する（適宜図１参照）。
直視型表示装置１Ｇは、４個の画素２３１〜２３４が集合した色表現単位２１Ｇで１色を表現するものであり、カラー信号処理手段１０Ｇと、カラー表示素子２０Ｇとを備える。
【０１０５】
カラー信号処理手段１０Ｇは、映像信号が入力されると共に、予め設定された変換式によって、入力された映像信号を、色表現単位２１Ｇに対応した直視型表示装置用映像信号に変換するものである。
【０１０６】
まず、各サブピクセルと同じ大きさで、３原色（ＲＧＢ）を発光したときのｘｙｚ座標値のベクトルを考える。ここで、ＲＧＢのｘｙｚ座標値のベクトルは、下記の式（１６）で定義する。なお、Ｒｘ〜Ｂｚは、予め設定された定数である。
【０１０７】
【数１６】
【０１０８】
また、４個の画素２３を構成する各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２の信号レベルは、それぞれ、Ｐ１-１〜Ｐ４-２とする。このとき、各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２を信号レベルＰ１-１〜Ｐ４-２で発光させたとき、各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２からのｘｙｚ座標値のベクトルは、下記の式（１７）で表すことができる。なお、Ｃ１-１Ｒ〜Ｃ４-２Ｂは、予め設定された定数である。
【０１０９】
【数１７】
【０１１０】
ここで、カラー表示素子２０Ｇが表示したいのは、４個の画素２３１〜２３４のそれぞれの輝度ｙ１〜ｙ４、および、４個の画素２３全体の平均色である。ここでは、４個の画素２３全体で、式（１６）で定義されるベクトルを加算することで、平均色を求めることができる。この場合、輝度ｙ１〜ｙ４、および、平均色Ｒｔｏｔａｌ，Ｇｔｏｔａｌ，Ｂｔｏｔａｌは、下記の式（１８）で表すことができる。
【０１１１】
【数１８】
【０１１２】
すなわち、カラー信号処理手段１０Ｇは、式（１８）を解いた変換式により、映像信号で色表現単位２１Ｇと同数の４画素分の画素値（１２バイト）を、色表現単位２１ＧのサブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２の信号レベル（８バイト）に変換する。
【０１１３】
なお、この式（１８）において、未知数である信号レベルＰ１-１〜Ｐ４-２の８個に対して、式（１８）が７個の式で構成される。このように、式（１８）で未知数の重複が見られるので、自由度が６になる。このため、カラー信号処理手段１０Ｇは、前記したカラー信号処理手段１０Ｄと同様、Ｐ３-２＝Ｐ４-２というような任意の制約条件を課すことで、式（１８）を解くことができる。
【０１１４】
カラー表示素子２０Ｇは、カラー信号処理手段１０Ｇから表示装置用映像信号が入力され、この表示装置用映像信号が示す映像を表示するものである。すなわち、カラー表示素子２０Ｇは、４個の画素２３１〜２３４がそれぞれ輝度ｙ１〜ｙ４、かつ、４個の画素２３１〜２３４全体で平均色Ｒｔｏｔａｌ，Ｇｔｏｔａｌ，Ｂｔｏｔａｌとなるように、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ４-２を発光させる。
【０１１５】
図１１〜図１３を参照して、カラー表示素子２０Ｇでの配列構造について説明する。
図１１に示すように、カラー表示素子２０Ｇは、色表現単位２１Ｇが、３個の準補色画素２３１〜２３３と、１個の調整用画素２３４との計４個の画素２３で構成される。ここで、色表現単位２１Ｇは、準補色画素２３１，２３２を隣接配置し、その下側に準補色画素２３３および調整用画素２３４を隣接配置した、矩形状の配列構造となる。
【０１１６】
なお、図１１では、準補色画素および調整用画素も単に「画素」と図示した。
また、図１１では、カラー表示素子２Ｇを構成する多数の画素のうち、その一部の配列構造のみを図示したが、カラー表示素子２０Ｇの全体を図１１の配列構造としてもよい。
【０１１７】
準補色画素２３１は、例えば、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とで構成される。また、例えば、準補色画素２３２は、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とで構成される。さらに、例えば、準補色画素２３３は、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とで構成される。これら準補色画素２３１〜２３３を構成するサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対は、準補色関係になる。
【０１１８】
この準補色関係とは、図１２，図１３に示すように、準補色画素２３１〜２３３を構成するサブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対において、分光反射率分布の重なる割合が２割以下になるものである。言い換えるなら、準補色関係とは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対がそれぞれ発光する色を合成したときに、白色の近似色になるものである。
【０１１９】
具体的には、図１２（ａ）に示すように、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、分光反射率分布が、黄の波長領域λＹと青の波長領域λＢとの境界で重複している。従って、黄のサブピクセルＳ１-１と、青のサブピクセルＳ１-２とは、分光反射率分布を合計すると、その重複部分で反射率が１．０を超える。このため、準補色画素２３１は、輝度が高くなると共に、白っぽいシアンで発光することになる。
【０１２０】
ここで、分光反射率分布の重なる割合は、例えば、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対のうち、分光反射率分布における波長領域が広い方を基準として、２割以下とする。図１２（ａ）の例では、黄の波長領域λＹが青の波長領域λＢ´より広いため、この黄の波長領域λＹの２割まで重複させることができる（ハッチング部分参照）。
【０１２１】
また、直視型表示装置１Ｇは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ３-２の対のうち、原色のサブピクセルの波長領域を拡大してもよい。図１２（ａ）の例では、青のサブピクセルＳ１-２が原色のため、本来の青の波長領域λＢが波長領域λＢ´まで拡大されて、黄の波長領域λＹに重ねられている。
【０１２２】
図１２（ｂ）では、赤のサブピクセルＳ２-１の波長領域が拡大されて、シアンのサブピクセルＳ２-２の波長領域に重ねられている。従って、赤のサブピクセルＳ２-１と、シアンのサブピクセルＳ２-２とは、分光反射率分布を合計すると、その重複部分で反射率が１．０を超える。このため、準補色画素２３２は、輝度が高くなると共に、白っぽい黄色で発光することになる。
【０１２３】
図１３（ａ）では、緑のサブピクセルＳ３-１の波長領域が拡大されて、マゼンタのサブピクセルＳ３-２の波長領域に重ねられている。従って、緑のサブピクセルＳ３-１と、マゼンタのサブピクセルＳ３-２とは、分光反射率分布を合計すると、その重複部分で反射率が１．０を超える。このため、準補色画素２３３は、輝度が高くなると共に、白っぽい緑で発光することになる。つまり、３個の準補色画素２３１〜２３３は、それぞれが発光する色を合成すると白っぽい緑となり、入力された表示装置用映像信号に対して、異なる色で発光することなる。
【０１２４】
そこで、調整用画素２３４は、表示装置用映像信号の色から変化した準補色画素２３１〜２３３の色を、この表示装置用映像信号と同じ色になるように調整する。この調整用画素２３４は、図１３（ｂ）に示すように、白のサブピクセルＳ４-１と、マゼンタのサブピクセルＳ４-２とで構成される。そして、調整用画素２３４は、準補色画素２３１〜２３３の白っぽい緑をサブピクセルＳ４-１，Ｓ４-２の色で相殺するようにして、調整（キャンセル）する。言い換えるなら、カラー表示素子２０Ｇは、３個の準補色画素２３１〜２３３と、１個の調整用画素２３４とを組にすることで、白を発光することができる。
【０１２５】
以上のように、本発明の第３実施形態に係る直視型表示装置１Ｇは、準補色画素２３１〜２３３の輝度を高くすると共に、この準補色画素２３１〜２３３の色を調整用画素２３４の色で調整するため、色表現力の低下を最小限に抑え、眩しい視聴環境でも映像を見易くすることができる。
【０１２６】
なお、直視型表示装置１Ｇは、所望のカラーフィルタを適用することで、図１２，図１３のような分光反射率分布を実現できる。図１２（ａ）の例では、直視型表示装置１Ｇは、黄および青の波長領域が重なりあうカラーフィルタを適用している。
【０１２７】
（第４実施形態：明暗が交互するサブピクセルの配列）
図１４〜図１８を参照し、本発明の第４実施形態に係る直視型表示装置１Ｈについて、第１実施形態と異なる点を説明する（適宜図１参照）。
直視型表示装置１Ｈは、明暗が交互するようにサブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を配列したものであり、カラー信号処理手段１０Ｈと、カラー表示素子２０Ｈとを備える。
【０１２８】
前記した各実施形態では、１個の画素２３が２個のサブピクセルで構成されるため、サブピクセルの構造が見え易くなることがある。例えば、図１の直視型表示装置１においては、ある程度離れて表示画面を見た場合、色の差が分からないが、各サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の輝度レベルが分かってしまう。
【０１２９】
そこで、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造を見え難くするため、直視型表示装置１Ｈは、カラー表示素子２０Ｈを、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が交互する配列構造とした。以後、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２は、第１実施形態と同様、それぞれ、黄、青、赤およびシアンとする。また、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の輝度は、それぞれ、Ｙ（Ｓ１-１）〜Ｙ（Ｓ２-２）と表記する。
【０１３０】
ここで、前記した寄与ＣＲ，ＣＧ，ＣＢより、ＲＧＢの輝度値をそれぞれ０．２、０．７、０．１と近似した場合を考える。この近似値を式（１）に代入すると、Ｙ（Ｓ１-１）＝０．２＋０．７＝０．９、Ｙ（Ｓ１-２）＝０．１、Ｙ（Ｓ２-１）＝０．２、Ｙ（Ｓ２-２）＝０．７＋０．１＝０．８となる。この結果より、Ｙ（Ｓ１-１），Ｙ（Ｓ１-２）の大小関係、および、Ｙ（Ｓ２-１），Ｙ（Ｓ２-２）の大小関係は、下記の式（１９）で表すことができる。
【０１３１】
【数１９】
【０１３２】
このとき、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の対が補色となるため、一方のサブピクセルＳ１-１，Ｓ２-１が暗ければ、他方のサブピクセルＳ１-２，Ｓ２-２が明るくなる。つまり、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の配列構造により、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造が見え易いか、見え難いかが決まる。そこで、この式（１９）の条件に基づいて、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の配列構造を幾つか例示して説明する。
【０１３３】
図１４（ａ）に示すように、図１のカラー表示素子２０では、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２が水平方向で順番に配列されている。この場合、図１６（ａ）に示すように、カラー表示素子２０では、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２で輝度が低くなった後、サブピクセルＳ１-２，Ｓ２-１，Ｓ２-２で輝度が段階的に高くなる。すなわち、カラー表示素子２０は、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が交互する配列構造になっておらず、明るい部分と暗い部分とが１画素幅で並んでしまう。このため、図１７（ａ）に示すように、カラー表示素子２０は、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造が見え易くなる。
なお、図１４では、図面を見易くするため、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２を、「Ｓ１−１」〜「Ｓ２−２」と図示した。
【０１３４】
そこで、図１４（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が１次元方向（水平方向）で交互するように、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に配列する。つまり、カラー表示素子２０Ｈは、図１４（ａ）において、サブピクセルＳ２-１，Ｓ２-２を入れ替えた配列構造になる。このため、図１６（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、明るいサブピクセルＳ１-１，Ｓ２-２、暗いサブピクセルＳ１-２，Ｓ２-１が交互に並ぶことになる。従って、図１７（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造が見え難くなる。
【０１３５】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２が２次元方向で交互する配列構造としてもよい。具体的には、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に水平方向で配列する。その列の下段に、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ２-２，Ｓ２-１，Ｓ１-１，Ｓ１-２を順番に水平方向で配列する。そして、カラー表示素子２０Ｈは、これら２列を垂直方向に繰り返し配置する。この場合、図１８（ａ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造がより見え難くなる。
【０１３６】
このとき、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の配列構造は、図１４（ｃ）に限定されない。例えば、図１５（ａ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に配列し、その列の下段にサブピクセルＳ２-１，Ｓ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２を順番に配列する。そして、カラー表示素子２０Ｈは、これら２列を垂直方向に繰り返し配置する。
【０１３７】
また、図１５（ｂ）に示すように、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１，Ｓ１-２，Ｓ２-２，Ｓ２-１を順番に配列し、その列の下段にサブピクセルＳ２-１，Ｓ２-２，Ｓ１-２，Ｓ１-１を順番に配列してもよい。そして、カラー表示素子２０Ｈは、これら２列を垂直方向に繰り返し配置する。図１５の配列構造とした場合、カラー表示素子２０Ｈは、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の明暗が２次元方向で交互するため、サブピクセルＳ１-１〜Ｓ２-２の構造がさらに見え難くなる。
【０１３８】
ここで、比較対象として、従来のＲＧＢ表示装置におけるサブピクセルの構造を、図１８（ｂ）に示す。これら図１７，図１８より、本発明の第４実施形態に係る直視型表示装置１Ｈは、第１実施形態と同様の効果に加え、直視型表示装置１や従来のＲＧＢ表示装置よりも、サブピクセルの構造が見え難にくく、綺麗な映像を表示できることがわかる。
なお、直視型表示装置１Ｈは、第１実施形態に適用する例で説明したが、第２実施形態にも同様に適用することができる。
【０１３９】
なお、各実施形態では、本発明に係る直視型表示装置１〜１Ｈを反射型の液晶ディスプレイとして説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明に係る直視型表示装置は、プラズマディスプレイまたはエレクトロルミネッセンスディスプレイとしてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１〜１Ｈ 直視型表示装置
１０〜１０Ｈ カラー信号処理手段（映像信号変換手段）
２０〜２０Ｈ カラー表示素子（表示素子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補色関係にあるサブピクセルの対で輝度を表現する各画素が構成され、複数の前記画素が集合した色表現単位で１色を表現する表示素子を備える直視型表示装置であって、
映像信号が入力されると共に、当該映像信号における複数の画素の画素値を前記色表現単位の各サブピクセルの信号レベルに変換する変換式によって、前記映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する映像信号変換手段を備え、
前記表示素子は、前記色表現単位に含まれる前記サブピクセルの対が互いに異なる色の組み合わせを有し、前記映像信号変換手段によって変換された直視型表示装置用映像信号が示す映像を表示することを特徴とする直視型表示装置。
【請求項２】
前記表示素子は、前記色表現単位が２個の画素であることを特徴とする請求項１に記載の直視型表示装置。
【請求項３】
前記表示素子は、前記色表現単位が３個の画素であることを特徴とする請求項１に記載の直視型表示装置。
【請求項４】
前記サブピクセルの対は、可視光領域で波長と反射率との関係を示す分光反射率分布における分光反射率合計値が、１．０を越えて１．２以下であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の直視型表示装置。
【請求項５】
前記表示素子は、前記サブピクセルの対が前記補色関係に代えて準補色関係にある準補色画素と、白のサブピクセルおよびマゼンタのサブピクセルで構成された調整用画素とを有すると共に、前記色表現単位が３個の前記準補色画素および１個の前記調整用画素の集合であることを特徴とする請求項１に記載の直視型表示装置。
【請求項６】
前記表示素子は、前記サブピクセルの輝度が交互に高低するように、前記サブピクセルを配列したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の直視型表示装置。
【請求項１】
補色関係にあるサブピクセルの対で輝度を表現する各画素が構成され、複数の前記画素が集合した色表現単位で１色を表現する表示素子を備える直視型表示装置であって、
映像信号が入力されると共に、当該映像信号における複数の画素の画素値を前記色表現単位の各サブピクセルの信号レベルに変換する変換式によって、前記映像信号を直視型表示装置用映像信号に変換する映像信号変換手段を備え、
前記表示素子は、前記色表現単位に含まれる前記サブピクセルの対が互いに異なる色の組み合わせを有し、前記映像信号変換手段によって変換された直視型表示装置用映像信号が示す映像を表示することを特徴とする直視型表示装置。
【請求項２】
前記表示素子は、前記色表現単位が２個の画素であることを特徴とする請求項１に記載の直視型表示装置。
【請求項３】
前記表示素子は、前記色表現単位が３個の画素であることを特徴とする請求項１に記載の直視型表示装置。
【請求項４】
前記サブピクセルの対は、可視光領域で波長と反射率との関係を示す分光反射率分布における分光反射率合計値が、１．０を越えて１．２以下であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の直視型表示装置。
【請求項５】
前記表示素子は、前記サブピクセルの対が前記補色関係に代えて準補色関係にある準補色画素と、白のサブピクセルおよびマゼンタのサブピクセルで構成された調整用画素とを有すると共に、前記色表現単位が３個の前記準補色画素および１個の前記調整用画素の集合であることを特徴とする請求項１に記載の直視型表示装置。
【請求項６】
前記表示素子は、前記サブピクセルの輝度が交互に高低するように、前記サブピクセルを配列したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の直視型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−２２６０６５（Ｐ２０１２−２２６０６５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２６６５（Ｐ２０１１−９２６６５）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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