表示装置
【課題】電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる表示装置を提供する。
【解決手段】データ変換部は、第１の画像データに基づいて赤色、緑色、青色、及び白色を表示する表示素子にそれぞれ印加する電力に応じたデータと、１つの画素単位の表示濃度とを算出し、算出した前記データからそれぞれ所定量減らした値を第２の画像データとするとともに、算出した表示濃度の総和と等しくなるように第２の画像データの白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出することを特徴とする表示装置。
【解決手段】データ変換部は、第１の画像データに基づいて赤色、緑色、青色、及び白色を表示する表示素子にそれぞれ印加する電力に応じたデータと、１つの画素単位の表示濃度とを算出し、算出した前記データからそれぞれ所定量減らした値を第２の画像データとするとともに、算出した表示濃度の総和と等しくなるように第２の画像データの白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手し、その電子情報を閲覧する機会が益々増大している。
【０００３】
この様な電子情報を閲覧するためには、従来からの液晶ディスプレイやＣＲＴ、また近年では有機ＥＬディスプレイ等の発光型のディスプレイが主として用いられている。しかしながら、特に、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間にわたってこのドキュメント情報を注視する必要があり、一般的な発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限される、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。
【０００４】
これらの欠点を解消する表示方式として、電気化学表示方式が知られており、その一例として、金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式（以下、ＥＤ方式と略す）が知られている。（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
ＥＤ方式の表示素子は、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成で実現でき、また、表示品位が優れている（明るいペーパーライクな白と引き締まった黒）といった特長を持っている。
【０００６】
ＥＤ方式等の電気化学表示素子を駆動するときは、電気化学表示素子の両端に閾値以上の一定の電圧をある時間印加する。その表示状態は電圧や時間で制御が可能である。
【０００７】
一方、このような電気化学表示素子を用いた表示装置でも、カラー画像を表示したいという要望が多い。しかし、電気化学表示素子のような反射型の素子にカラーフィルタを設けると、各画素の反射率が低下し、表示画面が暗くなってしまう問題がある。
【０００８】
明るさをできるだけ低下させずにカラー化する方法としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に、さらにＷ（白）を追加して４色の画素としたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４２８６０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１２２７号公報
【特許文献３】特開２００１−１４７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの電気化学表示素子を用いる表示装置は、電池駆動されることが多く、長時間の使用を可能にするためにも省電力化が重要な課題である。
【００１１】
しかしながら、ＲＧＢＷの４色の副画素を１画素単位として画像を表示すると、画像書換のため電圧を印加する画素が、白黒表示の場合より大幅に増えるため表示装置の消費電力が増えてしまう。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる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】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
１．白色を表示する表示素子と、赤色を表示する表示素子と、緑色を表示する表示素子と、青色を表示する表示素子と、を１つの画素単位として複数配列し、それぞれの前記表示素子に電力を印加してカラー画像を表示可能な表示装置であって、
赤色、緑色、青色を表示する３つの表示素子によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第１の画像データから、前記１つの画素単位によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第２の画像データに変換するデータ変換部を有し、
前記データ変換部は、
前記第１の画像データに基づいて白色を表示する表示素子に印加する電力に応じたデータと、前記１つの画素単位を構成する表示素子の表示濃度の総和とを算出し、
前記第１の画像データからそれぞれ所定値を減じて赤色、緑色、青色を表示する表示素子の第２の画像データとするとともに、算出した前記表示濃度の総和と等しくなるように白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出し第２の画像データとすることを特徴とする表示装置。
【００１５】
２．前記データ変換部は、
赤色、緑色、青色を表示する表示素子のうち、印加する電力が最も少ない表示素子の前記第１の画像データを前記所定値とすることを特徴とする前記１に記載の表示装置。
【００１６】
３．赤色、緑色、青色、及び白色を表示する表示素子について、表示素子に印加する電力と、前記表示素子の表示濃度との関係を示すテーブルを有することを特徴とする前記１または２に記載の表示装置。
【００１７】
４．前記表示素子は、電気化学表示素子であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の表示装置は、赤色、緑色、青色を表示する３つの表示素子によって画像を表示する場合に対応する第１の画像データから、白色、赤色、緑色、青色の表示素子を１つの画素単位として画像を表示する場合に対応する第２の画像データに変換するデータ変換部を有する。
【００１９】
データ変換部は、第１の画像データに基づいて白色を表示する表示素子に印加する電力に応じたデータと、１つの画素単位による表示濃度の総和とを算出する。第１の画像データからそれぞれ所定値減らした値を第２の画像データとするとともに、算出した表示濃度の総和と等しくなるように白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出し第２の画像データとする。
【００２０】
したがって、電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の表示装置の実施形態に係る表示装置１００の概観を示す図である。
【図２】本実施形態における表示装置１００に用いられるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。
【図３】電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。
【図４】本実施形態における表示装置１００の電気的構成を示す図である。
【図５】本実施形態のカラーフィルタの配列を示す図である。
【図６】電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図７】本実施形態におけるカラー画像の表示濃度とフレーム番号Ｎとの関係の一例を示すグラフである。
【図８】制御部１１の内部構成を説明するための図である。
【図９】本実施形態のカラー画像を表示する手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す外観図である。
【００２４】
表示装置１００は、例えばタブレットＰＣや電子ブック、ＰＤＡであり、メモリ１０（図４参照）に記憶されている画像や文字などのデータを表示画面５０に表示する。表示画面５０には階調表示が可能なメモリー性表示素子である電気化学表示素子１（図２参照）が用いられている。操作部４２にはメカニカルスイッチからなる順送りボタン４３と逆送りボタン４４が設けられている。例えば、ユーザが順送りボタン４３を押すと表示画面５０に表示されているデータの次のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。同様に、ユーザが逆送りボタン４４を押すと表示画面５０に表示されているデータの前のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。
【００２５】
図２は、表示装置１００に用いられるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。図２（ａ）は電気化学表示素子１により黒を表示している状態であり、図２（ｂ）は白を表示している状態である。
【００２６】
図２に示すＥＤ方式の電気化学表示素子１は、透明なＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）電極３２と、銀電極３０との間に電解質３１を保持している。ＩＴＯ電極３２と銀電極３０には電源３４が接続されている。なお、ユーザはＩＴＯ電極３２側から電気化学表示素子１を観察する。
【００２７】
図２（ａ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に負の電圧を印加すると図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側で電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する負の電圧を書き込み電圧と呼ぶ。
【００２８】
３５は析出した銀であり、析出した銀３５は光を吸収するので、ＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１の濃度が高くなる。３６は溶解した銀を模式的に示しており、銀電極３０側では析出していた銀が電解質３１中に溶解する現象が生じる。
【００２９】
図２（ｂ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に正の電圧を印加すると、図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側では銀の溶解反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する正の電圧を消去電圧と呼ぶ。図２（ａ）の状態においてＩＴＯ電極３２側に析出していた銀は電解質３１中に溶解し、一定時間消去電圧を印加すると、電解質３１に混入された光拡散物質（例えば、酸化チタン粒子）の作用によってＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１は初期状態の白色になる。
【００３０】
電気化学表示素子１に含まれる電解質３１は、例えば銀塩水溶液より非水系銀塩溶液に銀を転相させることにより調製できる。このような銀塩水溶液は、公知の銀塩を水に溶解して調製することができる。
【００３１】
図３は、電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。
【００３２】
図３の横軸はＴｘは書き込み電圧を印加する時間、縦軸の０〜２４は表示濃度の値Ｄである。０は電気化学表示素子１の最小表示濃度（白）、２４は電気化学表示素子１の最大表示濃度（黒）であり、この図は０から２４までの２５段階の階調を表示する例である。図３に示すように本実施形態の電気化学表示素子１では所定の書き込み電圧を印加すると書き込み時間Ｔｘに応じて表示濃度Ｄが増していく。
【００３３】
図４は、本実施形態における表示装置の構成を示す図、図５は、本実施形態におけるカラーフィルタの配列を示す図である。図４では説明の簡略化のために３行×３列の画素だけの構成を示すが、表示画面５０に画像表示を行うためには、より多くのｎ行×ｍ列の画素が用いられる。例えば、ＸＧＡの表示画面５０を構成する場合であれば、画素数は１０２４×７６８となる。また、図５のようにカラーフィルタの配列は２行×２列なので、行および列の画素数は２の倍数であることが望ましい。
【００３４】
図４において、各画素は、電気化学表示素子１、駆動トランジスタ２、スイッチングトランジスタ４とを有する。図４ではｎ行×ｍ列の画素の電気化学表示素子１をそれぞれＰｎｍと表記している。例えば１行１列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１１、１行２列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１２、というように順に表記している。
【００３５】
図５は、４行×４列の画素に設けられたカラーフィルタの配列を示している。
【００３６】
Ｐ１１にはＧ（緑色）のカラーフィルタ材料が塗布され、Ｐ１２にはＲ（赤色）のカラーフィルタ材料が塗布され、Ｐ２１にはＢ（青色）のカラーフィルタ材料が塗布されている。Ｐ２２にはカラーフィルタ材料が塗布されていないので白色の画素を意味するＷと表記する。Ｒ、Ｇ、Ｂの画素とＷの画素の４つの画素は、カラー画像の１つの画素単位を構成する副画素である。同様に、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ２３、Ｐ２４の４画素、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ４１、Ｐ４２の４画素、Ｐ３３、Ｐ３４、Ｐ４３、Ｐ４４の４画素も１つの画素単位を構成する。
【００３７】
符号５ａ、５ｂ、５ｃは走査線で、行方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のゲートと、ゲートドライバ１２とを互いに接続する。符号８ａ、８ｂ、８ｃは信号線で、列方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のソースと、ソースドライバ１４とを互いに接続する。ゲートドライバ１２は、表示制御部１１の制御に基づいて、走査線５ａ、５ｂ、５ｃに出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を選択的に出力することにより、スイッチングトランジスタ４のオン／オフの制御を行い、駆動トランジスタ２に制御電圧を印加する行を選択する。駆動トランジスタ２のドレインは各画素の電気化学表示素子１の銀電極３０に接続され、ソースはＧＮＤバス６によって接地されている。
【００３８】
ソースドライバ１４は、信号線８ａ、８ｂ、８ｃ毎にドライバ回路を有し、表示制御部１１の制御に基づいて、信号線８ａ、８ｂ、８ｃに出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を出力する。ソースドライバ１４のドライバ回路はオン、オフの２値ドライバであり、表示制御部１１の制御に基づいてソースドライバ１４に入力された制御電圧Ｖｓまたはオフ電圧である０Ｖを出力する。
【００３９】
制御電圧電源１５は、表示制御部１１の制御に基づいて制御電圧Ｖｓを出力しソースドライバ１４に供給する。
【００４０】
バスライン７ａ、７ｂ、７ｃは、それぞれ１行ごとの各画素の電気化学表示素子１のＩＴＯ電極３２と接続され、またその一端はコモン電源１３に接続されている。コモン電源１３は表示制御部１１の指令により正極性または負極性の電圧であるコモン電圧ＶＣを出力する。
【００４１】
ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオン電圧であるＶｓのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートにＶｓが印加され、駆動トランジスタ２はオンになり電気化学表示素子１にはコモン電圧Ｖｃが印加される。その後、スイッチングトランジスタ４がオフになってもゲートの浮遊容量により、駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。
【００４２】
ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオフ電圧である０Ｖのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートに０Ｖが印加され、駆動トランジスタ２はオフになる。
【００４３】
メモリ１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリなどの記録媒体から構成されている。
【００４４】
第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１は、それぞれ表示画面５０の画素数に対応する記憶領域を有する１画面分のフレームメモリである。第１フレームメモリ６０は、メモリ１０から読み出した第１の画像データに基づいて算出した、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗを表示する画素の表示濃度に対応するフレーム番号の値ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ、ＮＷを記憶する。
【００４５】
第２フレームメモリ６１は、電気化学表示素子１によって次回表示画面５０に表示する第２の画像データとして、データ変換部８０によって変換されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗを表示する画素の表示濃度に対応するフレーム番号の値ＭＲ、ＭＧ、ＭＢ、ＭＷを記憶する。図面上では第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１をそれぞれＦＭ１、ＦＭ２と表記する。
【００４６】
制御部１１は、ＣＰＵなどから構成され、プログラムに基づいて表示装置１００全体を制御する。
【００４７】
次に、図６を用いて本発明の表示装置１００に画像を表示させるときの制御を説明する。
【００４８】
図６は電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。図６では、電気化学表示素子１に消去電圧を印加して、全ての電気化学表示素子１の画像を消去した後、書き込みを行うページ送りモードについて説明する。
【００４９】
最初に、図６のタイムチャートを用いて１列目のＰ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に印加される電圧ＶＰ１１、ＶＰ２１、ＶＰ３１について説明する。図６のタイムチャートの横軸は時間軸であり、ＦＷ１〜ＦＷ５は第１フレーム〜第５フレームを表している。ＦＷＮと表記するときのＮはフレーム番号であり、書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を表す。ページ送りモードでは、コモン電圧ＶＣは図６に示すようにＶｃｂである。
【００５０】
また、ｔ０〜ｔ５は第１フレーム〜第６フレームの開始タイミングである。
【００５１】
なお、図６のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦＷ５までしか表示していない。
【００５２】
最初に、各フレームＦＷにおけるゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３について説明する。
【００５３】
ゲートドライバ１２の１行目の出力電圧Ｇ１がΔＴの間‘Ｈ’になると、１行目のスイッチングトランジスタ４がオンになる。すると、１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧は、それぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。そのため、ソースドライバ１４の出力がＶＳ１のときスイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２はオンになり、次にソースドライバ１４の出力が０Ｖのときスイッチングトランジスタ４がオンになるまで駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。
【００５４】
次に、ゲートドライバ１２の２行目の出力電圧Ｇ２がΔＴの間‘Ｈ’になり、２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧はそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。同様に、３行目のＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧もそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。
【００５５】
ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電気化学表示素子１の表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘに応じて設定される。
【００５６】
図６の例について動作を説明する。
【００５７】
フレームＦＷ１〜ＦＷ５では、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に接続されている駆動トランジスタ２が順にオンになり、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１にＶｃｂが印加される。
【００５８】
なお、１列目の電気化学表示素子１について説明したが、他の列の電気化学表示素子１にも同様に電圧が印加される。
【００５９】
このようにして、電気化学表示素子１は順次走査され、表示画像Ｘに応じた電圧が所定のフレーム期間の間印加される。
【００６０】
図７は、カラー画像の表示濃度とフレーム番号Ｎとの関係の一例を示すグラフである。図中のＤＲ、ＤＧ、ＤＢ、ＤＷは、それぞれＲの画素の表示濃度、Ｇの画素の表示濃度、Ｂの画素の表示濃度、Ｗの画素の表示濃度である。
【００６１】
図７の例では、Ｎ＝０の全ての電気化学表示素子１の画像を消去した全面白の状態では、ＤＷは０であり、ＤＲ、ＤＧ、ＤＢは何れも１６である。これは、カラーフィルタを設けた電気化学表示素子は、カラーフィルタのため透過率が下がり最小表示濃度が高くなるためであり、本実施形態では説明を簡単にするためＤＲ、ＤＧ、ＤＢは何れも１６とする。
【００６２】
また、フレーム番号が８、すなわち８回フレーム書き込みを行うとＤＲ、ＤＧ、ＤＢ、ＤＷの何れも最大表示濃度になりその値は２４である。
【００６３】
カラーフィルタを設けない電気化学表示素子の表示濃度ＤＷは最小表示濃度が低く、図７のように１回のフレーム書き込みでカラーフィルタを設けた電気化学表示素子ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの３倍表示濃度が増すものとする。
【００６４】
図７の関係を示す変換テーブルは、ＲＯＭ９６に記憶されている。
【００６５】
以下、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの副画素への書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を区別する場合はＮＲ、ＮＧ、ＮＢ、ＮＷと表記する。
【００６６】
次に、図８、図９を用いて、本実施形態でカラー画像を表示する手順を説明する。
【００６７】
図８は制御部１１の内部構成を説明するための図であり、表示画面５０の内部構成は省略している。
【００６８】
制御部１１は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って表示装置１００の各部を集中制御する。
【００６９】
データ変換部８０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素によって画像を表示する場合に対応する第１の画像データから、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの画素によって画像を表示する場合に対応する第２の画像データに変換する。
【００７０】
電圧印加制御部８３は、フレーム番号に基づいてそれぞれの電気化学表示素子１に消去電圧または書き込み電圧を印加するよう駆動トランジスタ２を制御する。
【００７１】
図９は、本実施形態のカラー画像を表示する手順を説明するフローチャートである。
【００７２】
以下、図７の特性を参照しながら図９のフローチャートに沿って説明する。
【００７３】
なお、画像の書き込みはフレーム期間の単位で行われ、フレーム期間の間にフレーム番号に応じて電気化学表示素子１に電力（電圧）が印加される。本実施形態では、フレーム期間をＦＷＮ（Ｎはフレーム番号）で表す。
【００７４】
操作者が操作部４２の順送りボタン４３または逆送りボタン４４を押すと、操作部４２から表示制御部１１に割り込み信号が送信され、表示制御部１１では図９に示す操作ボタン割り込み処理ルーチンが起動される。
【００７５】
Ｓ１０１：全画面を消去するステップである。
【００７６】
表示制御部１１は全画面を消去し、初期化する。全ての電気化学表示素子１の表示濃度は最低表示濃度になる。
【００７７】
Ｓ１０２：メモリ１０から第１の画像データを読み出すページを指定し、当該ページの画像データを第１フレームメモリ６０に書き込むステップである。
【００７８】
ＣＰＵ９８は、メモリ１０から第１の画像データを読み出すページを指定し、当該ページの画像データを第１フレームメモリ６０に書き込む。
【００７９】
例えば、操作者が操作部４２の順送りボタン４３を押すと、ＣＰＵ９８はメモリ１０から読み出すページ指定を第１ページから第２ページに更新し、第２ページに記憶されているＲ、Ｇ、Ｂを表示する画素の第１の画像データ（フレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ）を第１フレームメモリ６０に書き込む。
【００８０】
Ｓ１０３：白を表示する画素のフレーム番号ＮＷを算出するステップである。
【００８１】
データ変換部８０は、Ｒ、Ｇ、Ｂを表示する画素の画像データ（フレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ）からフレーム番号ＮＷを算出する。
【００８２】
本実施形態では、下記式によりＮＷを算出する。
【００８３】
ＮＷ＝（ＮＲ＋ＮＧ＋ＮＢ）／３
例えば、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８の場合はＮＷ＝６である。以下、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８の例で説明する。
【００８４】
Ｓ１０４：ＮＲ、ＮＧ、ＮＢの最小値Ｃを求める。
【００８５】
データ変換部８０は、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢの最小値Ｃを求める。
【００８６】
ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８だとすると最小値ＣはＮＲの２である。
【００８７】
なお、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢのうち何れか２つが同じ値で他の一つよりも小さい値の場合は、同じ値を最小値Ｃとする。また、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが同値の場合は、最小値Ｃを０とする。
【００８８】
Ｓ１０５：フレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢを変換するステップである。
【００８９】
データ変換部８０は、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢからそれぞれＣを減算し、データ変換後のフレーム番号ＭＲ、ＭＧ、ＭＢを算出する。
【００９０】
ＭＲ＝ＮＲ−Ｃ
ＭＧ＝ＮＧ−Ｃ
ＭＢ＝ＮＢ−Ｃ
ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８とすると、Ｃ＝２なのでＭＲ、ＭＧ、ＭＢは、０、６、６になる。
【００９１】
Ｓ１０６：データ変換前後の表示濃度の総和が同じになるデータ変換後の表示濃度Ｄ（ＭＷ）を算出する。
【００９２】
データ変換部８０は、１つの画素単位のデータ変換前の表示濃度の総和を算出し、データ変換後の表示濃度の総和がデータ変換前と同じになるデータ変換後の表示濃度Ｄ（ＭＷ）を算出する。
【００９３】
データ変換部８０は、次式によりＤＷ（ＭＷ）を求める。
【００９４】
ＤＷ（ＭＷ）＝（ＤＲ（ＮＲ）＋ＤＧ（ＮＧ）＋ＤＢ（ＮＢ）＋ＤＷ（ＮＷ））−（ＤＲ（ＭＲ）＋ＤＧ（ＭＧ）＋ＤＢ（ＭＢ））
本実施形態では、
ＤＷ（ＭＷ）＝（１８＋２４＋２４＋１８）−（１６＋２２＋２２）＝２４
である。データ変換後のＲ、Ｇ、Ｂの副画素の表示濃度がデータ変換前より低く（明るく）なった分、Ｗの副画素の表示濃度を高く（暗く）して１画素単位の表示濃度の総和が変わらないようにしている。
【００９５】
Ｓ１０７：変換後の画像データＭＷを求めるステップである。
【００９６】
データ変換部８０は、表示濃度Ｄとフレーム番号ＭＷの関係式によりＭＷを算出する。
【００９７】
本実施形態では、
ＭＷ＝ＤＷ（ＭＷ）／３＝２４／３＝８である。
【００９８】
データ変換部８０は、算出したＭＲ、ＭＧ、ＭＢ、ＭＷを第２フレームメモリ６１に画像データとして記憶させる。
【００９９】
Ｓ１０８：画像を表示するステップである。
【０１００】
電圧印加制御部８３は、図８で説明した画像を書き込む手順で第２フレームメモリ６１の画像データに基づいて所定の電気化学表示素子１に電圧を印加して画像を書き込む。
【０１０１】
図９のフローチャートの説明は以上である。
【０１０２】
このようにすると、データ変換部８０によるデータ変換前のフレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ、ＮＷは２、８、８、６であり、４つの副画素の書換のために必要なフレーム番号の総和は２４だったのに対し、データ変換後のフレーム番号ＭＲ、ＭＧ、ＭＢ、ＭＷは０、６、６、８であり、必要なフレーム番号の総和は２０になる。フレーム番号は電気化学表示素子１に書き込みのため所定時間電力が印加される回数を表すので、フレーム番号の少ない電気化学表示素子１の方が、電力消費が少ない。
【０１０３】
本実施形態では、データ変換後に１つの画素単位の表示濃度の総和は変わらないままフレーム番号の総和が減るので、カラー表示の明るさを変えずにデータ変換前より消費電力を減らすことができる。
【０１０４】
なお、Ｗの副画素の表示濃度は実施形態では最高２４なので、Ｓ１０４のステップで求めた最小値Ｃが大きな値になると、Ｗの副画素の表示濃度を高く（暗く）して１画素単位の表示濃度の総和が変わらないようにすることができなくなる。そのような場合、データ変換部８０はデータ変換を行わないようにすれば良い。
【０１０５】
また、本実施形態では反射型の表示素子を用いて全面白の状態から画像の書き込みを行う例を説明したが、透過型の表示素子や、全面黒の状態から画像の書き込みを行う場合にも適用できる。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 電気化学表示素子
２ 駆動トランジスタ
４ スイッチングトランジスタ
５ａ、５ｂ、５ｃ 走査線
７ａ、７ｂ、７ｃ バスライン
８ａ、８ｂ、８ｃ 信号線
１０ メモリ
１１ 表示制御部
１２ ゲートドライバ
１３ コモン電源
１４ ソースドライバ
３０ 銀電極
３１ 電解質
３２ ＩＴＯ電極
３４ 電源
８０ データ変換部
８１ 電流予測部
８３ 電圧印加制御部
１００ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの動作速度の向上、ネットワークインフラの普及、データストレージの大容量化と低価格化に伴い、従来紙への印刷物で提供されたドキュメントや画像等の情報を、より簡便な電子情報として入手し、その電子情報を閲覧する機会が益々増大している。
【０００３】
この様な電子情報を閲覧するためには、従来からの液晶ディスプレイやＣＲＴ、また近年では有機ＥＬディスプレイ等の発光型のディスプレイが主として用いられている。しかしながら、特に、電子情報がドキュメント情報の場合、比較的長時間にわたってこのドキュメント情報を注視する必要があり、一般的な発光型のディスプレイの欠点として、フリッカーで目が疲労する、持ち運びに不便、読む姿勢が制限される、長時間読むと消費電力が嵩む等が知られている。
【０００４】
これらの欠点を解消する表示方式として、電気化学表示方式が知られており、その一例として、金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション方式（以下、ＥＤ方式と略す）が知られている。（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００５】
ＥＤ方式の表示素子は、３Ｖ以下の低電圧で駆動が可能で、簡便なセル構成で実現でき、また、表示品位が優れている（明るいペーパーライクな白と引き締まった黒）といった特長を持っている。
【０００６】
ＥＤ方式等の電気化学表示素子を駆動するときは、電気化学表示素子の両端に閾値以上の一定の電圧をある時間印加する。その表示状態は電圧や時間で制御が可能である。
【０００７】
一方、このような電気化学表示素子を用いた表示装置でも、カラー画像を表示したいという要望が多い。しかし、電気化学表示素子のような反射型の素子にカラーフィルタを設けると、各画素の反射率が低下し、表示画面が暗くなってしまう問題がある。
【０００８】
明るさをできるだけ低下させずにカラー化する方法としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に、さらにＷ（白）を追加して４色の画素としたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３４２８６０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１２２７号公報
【特許文献３】特開２００１−１４７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの電気化学表示素子を用いる表示装置は、電池駆動されることが多く、長時間の使用を可能にするためにも省電力化が重要な課題である。
【００１１】
しかしながら、ＲＧＢＷの４色の副画素を１画素単位として画像を表示すると、画像書換のため電圧を印加する画素が、白黒表示の場合より大幅に増えるため表示装置の消費電力が増えてしまう。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる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】
【００１３】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１４】
１．白色を表示する表示素子と、赤色を表示する表示素子と、緑色を表示する表示素子と、青色を表示する表示素子と、を１つの画素単位として複数配列し、それぞれの前記表示素子に電力を印加してカラー画像を表示可能な表示装置であって、
赤色、緑色、青色を表示する３つの表示素子によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第１の画像データから、前記１つの画素単位によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第２の画像データに変換するデータ変換部を有し、
前記データ変換部は、
前記第１の画像データに基づいて白色を表示する表示素子に印加する電力に応じたデータと、前記１つの画素単位を構成する表示素子の表示濃度の総和とを算出し、
前記第１の画像データからそれぞれ所定値を減じて赤色、緑色、青色を表示する表示素子の第２の画像データとするとともに、算出した前記表示濃度の総和と等しくなるように白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出し第２の画像データとすることを特徴とする表示装置。
【００１５】
２．前記データ変換部は、
赤色、緑色、青色を表示する表示素子のうち、印加する電力が最も少ない表示素子の前記第１の画像データを前記所定値とすることを特徴とする前記１に記載の表示装置。
【００１６】
３．赤色、緑色、青色、及び白色を表示する表示素子について、表示素子に印加する電力と、前記表示素子の表示濃度との関係を示すテーブルを有することを特徴とする前記１または２に記載の表示装置。
【００１７】
４．前記表示素子は、電気化学表示素子であることを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の表示装置は、赤色、緑色、青色を表示する３つの表示素子によって画像を表示する場合に対応する第１の画像データから、白色、赤色、緑色、青色の表示素子を１つの画素単位として画像を表示する場合に対応する第２の画像データに変換するデータ変換部を有する。
【００１９】
データ変換部は、第１の画像データに基づいて白色を表示する表示素子に印加する電力に応じたデータと、１つの画素単位による表示濃度の総和とを算出する。第１の画像データからそれぞれ所定値減らした値を第２の画像データとするとともに、算出した表示濃度の総和と等しくなるように白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出し第２の画像データとする。
【００２０】
したがって、電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の表示装置の実施形態に係る表示装置１００の概観を示す図である。
【図２】本実施形態における表示装置１００に用いられるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。
【図３】電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。
【図４】本実施形態における表示装置１００の電気的構成を示す図である。
【図５】本実施形態のカラーフィルタの配列を示す図である。
【図６】電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図７】本実施形態におけるカラー画像の表示濃度とフレーム番号Ｎとの関係の一例を示すグラフである。
【図８】制御部１１の内部構成を説明するための図である。
【図９】本実施形態のカラー画像を表示する手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す外観図である。
【００２４】
表示装置１００は、例えばタブレットＰＣや電子ブック、ＰＤＡであり、メモリ１０（図４参照）に記憶されている画像や文字などのデータを表示画面５０に表示する。表示画面５０には階調表示が可能なメモリー性表示素子である電気化学表示素子１（図２参照）が用いられている。操作部４２にはメカニカルスイッチからなる順送りボタン４３と逆送りボタン４４が設けられている。例えば、ユーザが順送りボタン４３を押すと表示画面５０に表示されているデータの次のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。同様に、ユーザが逆送りボタン４４を押すと表示画面５０に表示されているデータの前のページのデータをメモリ１０から読み出して表示する。
【００２５】
図２は、表示装置１００に用いられるＥＤ方式の電気化学表示素子１の基本的な構成を示す概略断面図である。図２（ａ）は電気化学表示素子１により黒を表示している状態であり、図２（ｂ）は白を表示している状態である。
【００２６】
図２に示すＥＤ方式の電気化学表示素子１は、透明なＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）電極３２と、銀電極３０との間に電解質３１を保持している。ＩＴＯ電極３２と銀電極３０には電源３４が接続されている。なお、ユーザはＩＴＯ電極３２側から電気化学表示素子１を観察する。
【００２７】
図２（ａ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に負の電圧を印加すると図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側で電解質３１中に含まれる銀の析出反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する負の電圧を書き込み電圧と呼ぶ。
【００２８】
３５は析出した銀であり、析出した銀３５は光を吸収するので、ＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１の濃度が高くなる。３６は溶解した銀を模式的に示しており、銀電極３０側では析出していた銀が電解質３１中に溶解する現象が生じる。
【００２９】
図２（ｂ）のように電源３４から銀電極３０に対しＩＴＯ電極３２に正の電圧を印加すると、図中の矢印方向に電流が流れ、ＩＴＯ電極３２側では銀の溶解反応が生じる。以降ＩＴＯ電極３２に印加する正の電圧を消去電圧と呼ぶ。図２（ａ）の状態においてＩＴＯ電極３２側に析出していた銀は電解質３１中に溶解し、一定時間消去電圧を印加すると、電解質３１に混入された光拡散物質（例えば、酸化チタン粒子）の作用によってＩＴＯ電極３２側から見た電気化学表示素子１は初期状態の白色になる。
【００３０】
電気化学表示素子１に含まれる電解質３１は、例えば銀塩水溶液より非水系銀塩溶液に銀を転相させることにより調製できる。このような銀塩水溶液は、公知の銀塩を水に溶解して調製することができる。
【００３１】
図３は、電気化学表示素子１に書き込み電圧を印加する時間と表示濃度Ｄとの関係を説明する図である。
【００３２】
図３の横軸はＴｘは書き込み電圧を印加する時間、縦軸の０〜２４は表示濃度の値Ｄである。０は電気化学表示素子１の最小表示濃度（白）、２４は電気化学表示素子１の最大表示濃度（黒）であり、この図は０から２４までの２５段階の階調を表示する例である。図３に示すように本実施形態の電気化学表示素子１では所定の書き込み電圧を印加すると書き込み時間Ｔｘに応じて表示濃度Ｄが増していく。
【００３３】
図４は、本実施形態における表示装置の構成を示す図、図５は、本実施形態におけるカラーフィルタの配列を示す図である。図４では説明の簡略化のために３行×３列の画素だけの構成を示すが、表示画面５０に画像表示を行うためには、より多くのｎ行×ｍ列の画素が用いられる。例えば、ＸＧＡの表示画面５０を構成する場合であれば、画素数は１０２４×７６８となる。また、図５のようにカラーフィルタの配列は２行×２列なので、行および列の画素数は２の倍数であることが望ましい。
【００３４】
図４において、各画素は、電気化学表示素子１、駆動トランジスタ２、スイッチングトランジスタ４とを有する。図４ではｎ行×ｍ列の画素の電気化学表示素子１をそれぞれＰｎｍと表記している。例えば１行１列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１１、１行２列目の画素の電気化学表示素子１はＰ１２、というように順に表記している。
【００３５】
図５は、４行×４列の画素に設けられたカラーフィルタの配列を示している。
【００３６】
Ｐ１１にはＧ（緑色）のカラーフィルタ材料が塗布され、Ｐ１２にはＲ（赤色）のカラーフィルタ材料が塗布され、Ｐ２１にはＢ（青色）のカラーフィルタ材料が塗布されている。Ｐ２２にはカラーフィルタ材料が塗布されていないので白色の画素を意味するＷと表記する。Ｒ、Ｇ、Ｂの画素とＷの画素の４つの画素は、カラー画像の１つの画素単位を構成する副画素である。同様に、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ２３、Ｐ２４の４画素、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ４１、Ｐ４２の４画素、Ｐ３３、Ｐ３４、Ｐ４３、Ｐ４４の４画素も１つの画素単位を構成する。
【００３７】
符号５ａ、５ｂ、５ｃは走査線で、行方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のゲートと、ゲートドライバ１２とを互いに接続する。符号８ａ、８ｂ、８ｃは信号線で、列方向に並んだ画素それぞれのスイッチングトランジスタ４のソースと、ソースドライバ１４とを互いに接続する。ゲートドライバ１２は、表示制御部１１の制御に基づいて、走査線５ａ、５ｂ、５ｃに出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を選択的に出力することにより、スイッチングトランジスタ４のオン／オフの制御を行い、駆動トランジスタ２に制御電圧を印加する行を選択する。駆動トランジスタ２のドレインは各画素の電気化学表示素子１の銀電極３０に接続され、ソースはＧＮＤバス６によって接地されている。
【００３８】
ソースドライバ１４は、信号線８ａ、８ｂ、８ｃ毎にドライバ回路を有し、表示制御部１１の制御に基づいて、信号線８ａ、８ｂ、８ｃに出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を出力する。ソースドライバ１４のドライバ回路はオン、オフの２値ドライバであり、表示制御部１１の制御に基づいてソースドライバ１４に入力された制御電圧Ｖｓまたはオフ電圧である０Ｖを出力する。
【００３９】
制御電圧電源１５は、表示制御部１１の制御に基づいて制御電圧Ｖｓを出力しソースドライバ１４に供給する。
【００４０】
バスライン７ａ、７ｂ、７ｃは、それぞれ１行ごとの各画素の電気化学表示素子１のＩＴＯ電極３２と接続され、またその一端はコモン電源１３に接続されている。コモン電源１３は表示制御部１１の指令により正極性または負極性の電圧であるコモン電圧ＶＣを出力する。
【００４１】
ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオン電圧であるＶｓのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートにＶｓが印加され、駆動トランジスタ２はオンになり電気化学表示素子１にはコモン電圧Ｖｃが印加される。その後、スイッチングトランジスタ４がオフになってもゲートの浮遊容量により、駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。
【００４２】
ソースドライバ１４の出力電圧Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がオフ電圧である０Ｖのとき、スイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２のゲートに０Ｖが印加され、駆動トランジスタ２はオフになる。
【００４３】
メモリ１０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリなどの記録媒体から構成されている。
【００４４】
第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１は、それぞれ表示画面５０の画素数に対応する記憶領域を有する１画面分のフレームメモリである。第１フレームメモリ６０は、メモリ１０から読み出した第１の画像データに基づいて算出した、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗを表示する画素の表示濃度に対応するフレーム番号の値ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ、ＮＷを記憶する。
【００４５】
第２フレームメモリ６１は、電気化学表示素子１によって次回表示画面５０に表示する第２の画像データとして、データ変換部８０によって変換されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗを表示する画素の表示濃度に対応するフレーム番号の値ＭＲ、ＭＧ、ＭＢ、ＭＷを記憶する。図面上では第１フレームメモリ６０、第２フレームメモリ６１をそれぞれＦＭ１、ＦＭ２と表記する。
【００４６】
制御部１１は、ＣＰＵなどから構成され、プログラムに基づいて表示装置１００全体を制御する。
【００４７】
次に、図６を用いて本発明の表示装置１００に画像を表示させるときの制御を説明する。
【００４８】
図６は電気化学表示素子１に画像を表示させるときの各部の電圧の変化を示すタイムチャートである。図６では、電気化学表示素子１に消去電圧を印加して、全ての電気化学表示素子１の画像を消去した後、書き込みを行うページ送りモードについて説明する。
【００４９】
最初に、図６のタイムチャートを用いて１列目のＰ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に印加される電圧ＶＰ１１、ＶＰ２１、ＶＰ３１について説明する。図６のタイムチャートの横軸は時間軸であり、ＦＷ１〜ＦＷ５は第１フレーム〜第５フレームを表している。ＦＷＮと表記するときのＮはフレーム番号であり、書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を表す。ページ送りモードでは、コモン電圧ＶＣは図６に示すようにＶｃｂである。
【００５０】
また、ｔ０〜ｔ５は第１フレーム〜第６フレームの開始タイミングである。
【００５１】
なお、図６のタイムチャートでは図面を簡略化するためＦＷ５までしか表示していない。
【００５２】
最初に、各フレームＦＷにおけるゲートドライバ１２の出力電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３について説明する。
【００５３】
ゲートドライバ１２の１行目の出力電圧Ｇ１がΔＴの間‘Ｈ’になると、１行目のスイッチングトランジスタ４がオンになる。すると、１行目のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧は、それぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。そのため、ソースドライバ１４の出力がＶＳ１のときスイッチングトランジスタ４がオンになると、駆動トランジスタ２はオンになり、次にソースドライバ１４の出力が０Ｖのときスイッチングトランジスタ４がオンになるまで駆動トランジスタ２はオン状態を保持する。
【００５４】
次に、ゲートドライバ１２の２行目の出力電圧Ｇ２がΔＴの間‘Ｈ’になり、２行目のＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧はそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。同様に、３行目のＰ３１、Ｐ３２、Ｐ３３に接続されている駆動トランジスタ２のゲート電圧もそれぞれソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に設定され図示せぬ浮遊容量に保持される。
【００５５】
ソースドライバ１４の出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、電気化学表示素子１の表示する画像の濃度である表示濃度の値Ｘに応じて設定される。
【００５６】
図６の例について動作を説明する。
【００５７】
フレームＦＷ１〜ＦＷ５では、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１に接続されている駆動トランジスタ２が順にオンになり、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１にＶｃｂが印加される。
【００５８】
なお、１列目の電気化学表示素子１について説明したが、他の列の電気化学表示素子１にも同様に電圧が印加される。
【００５９】
このようにして、電気化学表示素子１は順次走査され、表示画像Ｘに応じた電圧が所定のフレーム期間の間印加される。
【００６０】
図７は、カラー画像の表示濃度とフレーム番号Ｎとの関係の一例を示すグラフである。図中のＤＲ、ＤＧ、ＤＢ、ＤＷは、それぞれＲの画素の表示濃度、Ｇの画素の表示濃度、Ｂの画素の表示濃度、Ｗの画素の表示濃度である。
【００６１】
図７の例では、Ｎ＝０の全ての電気化学表示素子１の画像を消去した全面白の状態では、ＤＷは０であり、ＤＲ、ＤＧ、ＤＢは何れも１６である。これは、カラーフィルタを設けた電気化学表示素子は、カラーフィルタのため透過率が下がり最小表示濃度が高くなるためであり、本実施形態では説明を簡単にするためＤＲ、ＤＧ、ＤＢは何れも１６とする。
【００６２】
また、フレーム番号が８、すなわち８回フレーム書き込みを行うとＤＲ、ＤＧ、ＤＢ、ＤＷの何れも最大表示濃度になりその値は２４である。
【００６３】
カラーフィルタを設けない電気化学表示素子の表示濃度ＤＷは最小表示濃度が低く、図７のように１回のフレーム書き込みでカラーフィルタを設けた電気化学表示素子ＤＲ、ＤＧ、ＤＢの３倍表示濃度が増すものとする。
【００６４】
図７の関係を示す変換テーブルは、ＲＯＭ９６に記憶されている。
【００６５】
以下、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの副画素への書き込みを開始してからのフレーム期間の回数を区別する場合はＮＲ、ＮＧ、ＮＢ、ＮＷと表記する。
【００６６】
次に、図８、図９を用いて、本実施形態でカラー画像を表示する手順を説明する。
【００６７】
図８は制御部１１の内部構成を説明するための図であり、表示画面５０の内部構成は省略している。
【００６８】
制御部１１は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）とＲＡＭ９７（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ９６（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、不揮発性の記憶部であるＲＯＭ９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って表示装置１００の各部を集中制御する。
【００６９】
データ変換部８０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素によって画像を表示する場合に対応する第１の画像データから、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの画素によって画像を表示する場合に対応する第２の画像データに変換する。
【００７０】
電圧印加制御部８３は、フレーム番号に基づいてそれぞれの電気化学表示素子１に消去電圧または書き込み電圧を印加するよう駆動トランジスタ２を制御する。
【００７１】
図９は、本実施形態のカラー画像を表示する手順を説明するフローチャートである。
【００７２】
以下、図７の特性を参照しながら図９のフローチャートに沿って説明する。
【００７３】
なお、画像の書き込みはフレーム期間の単位で行われ、フレーム期間の間にフレーム番号に応じて電気化学表示素子１に電力（電圧）が印加される。本実施形態では、フレーム期間をＦＷＮ（Ｎはフレーム番号）で表す。
【００７４】
操作者が操作部４２の順送りボタン４３または逆送りボタン４４を押すと、操作部４２から表示制御部１１に割り込み信号が送信され、表示制御部１１では図９に示す操作ボタン割り込み処理ルーチンが起動される。
【００７５】
Ｓ１０１：全画面を消去するステップである。
【００７６】
表示制御部１１は全画面を消去し、初期化する。全ての電気化学表示素子１の表示濃度は最低表示濃度になる。
【００７７】
Ｓ１０２：メモリ１０から第１の画像データを読み出すページを指定し、当該ページの画像データを第１フレームメモリ６０に書き込むステップである。
【００７８】
ＣＰＵ９８は、メモリ１０から第１の画像データを読み出すページを指定し、当該ページの画像データを第１フレームメモリ６０に書き込む。
【００７９】
例えば、操作者が操作部４２の順送りボタン４３を押すと、ＣＰＵ９８はメモリ１０から読み出すページ指定を第１ページから第２ページに更新し、第２ページに記憶されているＲ、Ｇ、Ｂを表示する画素の第１の画像データ（フレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ）を第１フレームメモリ６０に書き込む。
【００８０】
Ｓ１０３：白を表示する画素のフレーム番号ＮＷを算出するステップである。
【００８１】
データ変換部８０は、Ｒ、Ｇ、Ｂを表示する画素の画像データ（フレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ）からフレーム番号ＮＷを算出する。
【００８２】
本実施形態では、下記式によりＮＷを算出する。
【００８３】
ＮＷ＝（ＮＲ＋ＮＧ＋ＮＢ）／３
例えば、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８の場合はＮＷ＝６である。以下、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８の例で説明する。
【００８４】
Ｓ１０４：ＮＲ、ＮＧ、ＮＢの最小値Ｃを求める。
【００８５】
データ変換部８０は、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢの最小値Ｃを求める。
【００８６】
ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８だとすると最小値ＣはＮＲの２である。
【００８７】
なお、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢのうち何れか２つが同じ値で他の一つよりも小さい値の場合は、同じ値を最小値Ｃとする。また、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが同値の場合は、最小値Ｃを０とする。
【００８８】
Ｓ１０５：フレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢを変換するステップである。
【００８９】
データ変換部８０は、ＮＲ、ＮＧ、ＮＢからそれぞれＣを減算し、データ変換後のフレーム番号ＭＲ、ＭＧ、ＭＢを算出する。
【００９０】
ＭＲ＝ＮＲ−Ｃ
ＭＧ＝ＮＧ−Ｃ
ＭＢ＝ＮＢ−Ｃ
ＮＲ、ＮＧ、ＮＢが２、８、８とすると、Ｃ＝２なのでＭＲ、ＭＧ、ＭＢは、０、６、６になる。
【００９１】
Ｓ１０６：データ変換前後の表示濃度の総和が同じになるデータ変換後の表示濃度Ｄ（ＭＷ）を算出する。
【００９２】
データ変換部８０は、１つの画素単位のデータ変換前の表示濃度の総和を算出し、データ変換後の表示濃度の総和がデータ変換前と同じになるデータ変換後の表示濃度Ｄ（ＭＷ）を算出する。
【００９３】
データ変換部８０は、次式によりＤＷ（ＭＷ）を求める。
【００９４】
ＤＷ（ＭＷ）＝（ＤＲ（ＮＲ）＋ＤＧ（ＮＧ）＋ＤＢ（ＮＢ）＋ＤＷ（ＮＷ））−（ＤＲ（ＭＲ）＋ＤＧ（ＭＧ）＋ＤＢ（ＭＢ））
本実施形態では、
ＤＷ（ＭＷ）＝（１８＋２４＋２４＋１８）−（１６＋２２＋２２）＝２４
である。データ変換後のＲ、Ｇ、Ｂの副画素の表示濃度がデータ変換前より低く（明るく）なった分、Ｗの副画素の表示濃度を高く（暗く）して１画素単位の表示濃度の総和が変わらないようにしている。
【００９５】
Ｓ１０７：変換後の画像データＭＷを求めるステップである。
【００９６】
データ変換部８０は、表示濃度Ｄとフレーム番号ＭＷの関係式によりＭＷを算出する。
【００９７】
本実施形態では、
ＭＷ＝ＤＷ（ＭＷ）／３＝２４／３＝８である。
【００９８】
データ変換部８０は、算出したＭＲ、ＭＧ、ＭＢ、ＭＷを第２フレームメモリ６１に画像データとして記憶させる。
【００９９】
Ｓ１０８：画像を表示するステップである。
【０１００】
電圧印加制御部８３は、図８で説明した画像を書き込む手順で第２フレームメモリ６１の画像データに基づいて所定の電気化学表示素子１に電圧を印加して画像を書き込む。
【０１０１】
図９のフローチャートの説明は以上である。
【０１０２】
このようにすると、データ変換部８０によるデータ変換前のフレーム番号ＮＲ、ＮＧ、ＮＢ、ＮＷは２、８、８、６であり、４つの副画素の書換のために必要なフレーム番号の総和は２４だったのに対し、データ変換後のフレーム番号ＭＲ、ＭＧ、ＭＢ、ＭＷは０、６、６、８であり、必要なフレーム番号の総和は２０になる。フレーム番号は電気化学表示素子１に書き込みのため所定時間電力が印加される回数を表すので、フレーム番号の少ない電気化学表示素子１の方が、電力消費が少ない。
【０１０３】
本実施形態では、データ変換後に１つの画素単位の表示濃度の総和は変わらないままフレーム番号の総和が減るので、カラー表示の明るさを変えずにデータ変換前より消費電力を減らすことができる。
【０１０４】
なお、Ｗの副画素の表示濃度は実施形態では最高２４なので、Ｓ１０４のステップで求めた最小値Ｃが大きな値になると、Ｗの副画素の表示濃度を高く（暗く）して１画素単位の表示濃度の総和が変わらないようにすることができなくなる。そのような場合、データ変換部８０はデータ変換を行わないようにすれば良い。
【０１０５】
また、本実施形態では反射型の表示素子を用いて全面白の状態から画像の書き込みを行う例を説明したが、透過型の表示素子や、全面黒の状態から画像の書き込みを行う場合にも適用できる。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、電力消費を抑制しながら明るいカラー画像を表示することができる表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 電気化学表示素子
２ 駆動トランジスタ
４ スイッチングトランジスタ
５ａ、５ｂ、５ｃ 走査線
７ａ、７ｂ、７ｃ バスライン
８ａ、８ｂ、８ｃ 信号線
１０ メモリ
１１ 表示制御部
１２ ゲートドライバ
１３ コモン電源
１４ ソースドライバ
３０ 銀電極
３１ 電解質
３２ ＩＴＯ電極
３４ 電源
８０ データ変換部
８１ 電流予測部
８３ 電圧印加制御部
１００ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色を表示する表示素子と、赤色を表示する表示素子と、緑色を表示する表示素子と、青色を表示する表示素子と、を１つの画素単位として複数配列し、それぞれの前記表示素子に電力を印加してカラー画像を表示可能な表示装置であって、
赤色、緑色、青色を表示する３つの表示素子によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第１の画像データから、前記１つの画素単位によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第２の画像データに変換するデータ変換部を有し、
前記データ変換部は、
前記第１の画像データに基づいて白色を表示する表示素子に印加する電力に応じたデータと、前記１つの画素単位を構成する表示素子の表示濃度の総和とを算出し、
前記第１の画像データからそれぞれ所定値を減じて赤色、緑色、青色を表示する表示素子の第２の画像データとするとともに、算出した前記表示濃度の総和と等しくなるように白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出し第２の画像データとすることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記データ変換部は、
赤色、緑色、青色を表示する表示素子のうち、印加する電力が最も少ない表示素子の前記第１の画像データを前記所定値とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
赤色、緑色、青色、及び白色を表示する表示素子について、表示素子に印加する電力と、前記表示素子の表示濃度との関係を示すテーブルを有することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示素子は、電気化学表示素子であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１】
白色を表示する表示素子と、赤色を表示する表示素子と、緑色を表示する表示素子と、青色を表示する表示素子と、を１つの画素単位として複数配列し、それぞれの前記表示素子に電力を印加してカラー画像を表示可能な表示装置であって、
赤色、緑色、青色を表示する３つの表示素子によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第１の画像データから、前記１つの画素単位によって画像を表示する場合にそれぞれの表示素子に印加する電力に対応する第２の画像データに変換するデータ変換部を有し、
前記データ変換部は、
前記第１の画像データに基づいて白色を表示する表示素子に印加する電力に応じたデータと、前記１つの画素単位を構成する表示素子の表示濃度の総和とを算出し、
前記第１の画像データからそれぞれ所定値を減じて赤色、緑色、青色を表示する表示素子の第２の画像データとするとともに、算出した前記表示濃度の総和と等しくなるように白色の表示素子に印加する電力に応じたデータを算出し第２の画像データとすることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記データ変換部は、
赤色、緑色、青色を表示する表示素子のうち、印加する電力が最も少ない表示素子の前記第１の画像データを前記所定値とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
赤色、緑色、青色、及び白色を表示する表示素子について、表示素子に印加する電力と、前記表示素子の表示濃度との関係を示すテーブルを有することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示素子は、電気化学表示素子であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９７０５２（Ｐ２０１１−１９７０５２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０５７６（Ｐ２０１０−６０５７６）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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