(57)【要約】  画素の配置を適正化することによって、大型表示装置の大幅なコスト削減あるいは大幅な電力削減を実現する。  ２ｘ２の４個のサブ画素２１〜２４で１画素１を構成し、画素１を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成している表示装置において、４個のサブ画素をＲ、Ｇ、Ｂの３サブ画素２１〜２３と残余の１サブ画素２４で構成すると共に、表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させたものである。
2013099560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記４個のサブ画素をＲ、Ｇ、Ｂの３サブ画素と残余の１サブ画素で構成すると共に、前記表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記残余の１サブ画素の色はＧあるいはＲであ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】
前記残余の１サブ画素は黒であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記残余の１サブ画素の色は白であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記画素は、多くとも３個のサブ画素として３原色を含む３in１素子で構成すると共に、前記表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させたことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記３in１素子からなるサブ画素以外のサブ画素の色は単色であることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記３in１素子からなるサブ画素以外のサブ画素の色は白であることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤなどの表示素子を画素として多数配列して構成する、主として大型の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は一般的な大型表示装置の説明図である。表示装置１０は、表示部４に表示ユニット５をタイル状に多数配列して構成される。各表示ユニット５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの表示素子であるサブ画素２を格子状に配列して構成される。従来の大型表示装置は、フルカラーの映像を表示するために、少なくともＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各１個のサブ画素２を含む画素１を格子状に配列して構成される。ここでサブ画素２は個々のＬＥＤ素子２と同じ意味で使用している。【０００３】
近年、大型表示装置の表示素子は、ＬＥＤが主流となり、３原色のＬＥＤの配置や配列ピッチを任意に設計できることから、用途に応じて様々な解像度や輝度を持つ大型表示装置が構成できるようになった。特に最近は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤチップを１つのランプ内に内蔵した３in１と呼ばれるＬＥＤが登場した。このようなＬＥＤを配列する大型表示装置においては、ＬＥＤの配列方法について、画質改善やコスト削減の観点からの工夫が見られ、例えば、以下の文献に示されるような方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７０２６９９号公報
【特許文献２】特開２００９−２３００９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の大型表示装置は、高い解像度を得ようとすれば、画素ピッチを短縮し、画素を高密度で配列する必要がある。このため、例えばＬＥＤを配列した高解像度の大型表示装置は、単位面積当たりのＬＥＤの個数が増えてコストが高くなる。特にハイビジョンなどの高精細なコンテンツを高画質で表示するような用途では、ＬＥＤの配列が高密度化することから、コストが飛躍的に上昇する。同時に、ＬＥＤ配列の高密度化に対応して消費電力も増大する。【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、画素の配置を適正化することによって、大型表示装置の大幅なコスト削減あるいは大幅な電力削減を実現することを目的とする。ここで画素配置の適正化は、主に画質の低下を最小限に抑制しつつ、配列される画素の数を削減することでコストを削減する。この発明の第２の目的は、画質の低下を最小限に抑制しつつ、配列される画素の一部を高発光効率の色に置換することによって、同じ輝度で表示するときの大型表示装置の消費電力を大幅に削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る表示装置は、２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記４個のサブ画素をＲ、Ｇ、Ｂの３サブ画素と残余の１サブ画素で構成すると共に、表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させたものである。【０００８】
また、この発明に係る表示装置は、２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記画素は、多くとも３個のサブ画素として３原色を含む３in１素子で構成すると共に、表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、画素の配置を適正化することによって、主に画質の低下を最小限に抑制しつつ、配列される画素の数を削減することでコストを削減することができる。また、画質の低下を最小限に抑制しつつ、配列される画素の一部を高発光効率の色に置換することによって、同じ輝度で表示するときの大型表示装置の消費電力を大幅に削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の前提となる格子状画素配列の説明図である。
【図２】この発明の考え方を説明するための格子状画素配列の説明図である。
【図３】この発明の前提となる一般的な画素配列である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る表示装置の画素配列を示す図である。
【図５】図３におけるＢあるいはＲの解像度の説明図である。
【図６】図４におけるＢあるいはＲの解像度の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る表示装置の前提となる黒を挿入した画素配列の例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る表示装置の前提となる黒を挿入した画素配列の別の例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る表示装置の画素配列を示す図である。
【図１０】図８の解像度の説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る表示装置の画素配列を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る表示装置の画素配列を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態４の前提となる画素配列の例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係る表示装置の画素配列を示す図である。
【図１５】一般的な大型表示装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を実施の形態に基づいて説明するが、表示装置の一般的な構成の説明は省略し、画素配列に絞って説明する。
【００１２】
実施の形態１．
この発明の基本的な考え方を図１及び図２を用いて説明する。図１は、画素１を格子状に配列して構成した表示装置において、基本格子を構成する２ｘ２の４サブ画素（例えば４個のＬＥＤ素子）で一つの画素１を構成し、この画素１をさらに格子状に配列している。各画素１を構成する４サブ画素２１〜２４の少なくとも１サブ画素に他と異なる色のサブ画素２４を配置している。なお、画素１の横方向ピッチをｘ０、縦方向ピッチをｙ０で示している。
【００１３】
図２は、図１の偶数行の画素を矢印Ｘ方向（図で右水平方向）に１サブ画素分だけ移動した例である。図１においては、サブ画素２４は格子状に離散的な配列になっている。これに対し、図２では、サブ画素２４は千鳥格子状に配列される。格子状のサブ画素２４におけるざらつきと、千鳥格子状のサブ画素２４におけるざらつきを比較すると、人間の視覚は一般に水平及び垂直方向に比べて、斜め方向に対する感度が低いことから、千鳥格子状のサブ画素２４におけるざらつきが目立ち難く、画質が改善される傾向にある。
【００１４】
このような基本的な考え方に基づいて、実用例を説明する。図３は、表示装置に適用される一般的な画素配列である。画素１を構成する４サブ画素の内、サブ画素２１〜２３にＲ、Ｇ、Ｂの３色を割り当て、サブ画素２４にＧが追加されて割り当てられている。特許文献１には第４の色としてＲを追加した例も開示されている。表示装置の画素配列は、これらの方式を基本に様々なバリエーションが考えられる。
【００１５】
図３においては、ＲとＢは、Ｇに比べての数が少なく、サブ画素２４のＧは図１のサブ画素２４に対応し、格子状に離散的な配列になっている。この場合、ＲやＢの単色表示において、１サブ画素おきに格子状に配列されたＲやＢの配列がざらつきとして目立ちやすい傾向にある。
【００１６】
図４はこの発明の実施の形態１に係る表示装置の画素配列を示すもので、ここでは、画素配列の奇数（あるいは偶数）番目の行（あるいは列）を画素単位で横方向（あるいは縦方向）に１サブ画素分だけ移動させている。図４は、図３の偶数行を画素単位で矢印Ｘ方向（図で右水平方向）に１サブ画素分（＝ｘ０／２）だけ移動させた例で、ＲやＢの単色表示における配列が千鳥格子状になり、格子状の配列に比べてざらつきが軽減される。
【００１７】
図５は図３の、また、図６は図４のそれぞれＢあるいはＲの解像度を示すもので、横軸は水平解像度を、縦軸は垂直解像度を示している。図６は、図５に比べて画像の斜め成分の解像度がやや犠牲になるが、水平解像度がやや改善される傾向にあることを示す。Ｇは、配置は変化するが、もともとＢあるいはＲに比べて数が多いことから、Ｇによるざらつきの影響や解像度により画質を制約するわけではない。
【００１８】
図４では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３個のサブ画素２１〜２３に第４のサブ画素２４の色としてＧを追加した例を説明したが、Ｇの代わりにＲを追加した例においても、同様の画素の移動によって、同様の効果が得られる。また、図４は、奇数行あるいは偶数行の画素を水平（横）方向に１サブ画素分だけ移動させた例を示したが、奇数列あるいは偶数列の画素を垂直（縦）方向に１サブ画素分（＝ｙ０／２）だけ移動させてもざらつき感について同様の良好な結果が得られる。
【００１９】
実施の形態２．
先ず、この発明の実施の形態２の前提となる図７及び図８について説明する。図７は、サブ画素２１〜２４を格子状に配列した図３において、第４のサブ画素２４の色として黒を配置した例である。黒は、１サブ画素を削除したスペースを黒色化している。このスペースは、表示面に対して凹部を形成する開口部材を設けることで、外光の照射や反射が抑制されて良好な黒が得られ、画質に対してはコントラスト改善の効果がある。特許文献２では、類似の例として、図８のように図７の画素配列をさらに４５°回転させた新規な画素配列が開示されている。図７、図８は、それぞれ図３に比べて、４個のサブ画素中の１サブ画素を削除し、サブ画素を削除した部分は、黒色にすることで画面全体の黒レベルを低下させている。すなわち画面の黒が、より低輝度の黒となり、表示のコントラストが改善され、色再現範囲も拡大される。ここで図８は、図７の画素配列を４５°回転させることで、水平及び垂直解像度が改善される傾向にあり、さらに画素を削除した部分（黒）が、図８では、図３の格子状配列ではなくて千鳥格子状配列になりノイズとしての目立ち方が軽減される傾向にある。
【００２０】
図９はこの発明の実施の形態２に係る画素配列を示すものである。図９に示す画素配列は、図７、図８において生じる課題を改善した以下の特徴がある。図９では、単純に１サブ画素を削除した図７と比較すると、偶数行の画素を１サブ画素分だけ矢印Ｘ方向（図で右水平方向）に移動させている。この結果、画素を削除した部分（黒）が図７では格子状に配列されるのに対し、図９では千鳥格子状になる。この結果、画素構造に起因するノイズが目立ち難くなり、水平解像度もやや改善される。
【００２１】
次に、図９を、表示部を４５°回転させた図８と比較する。図８の解像度に対応する領域は図１０で表される。図１０は、図５を４５°回転させた形状で表され、斜め線が犠牲になるが、水平解像度及び垂直解像度が改善される。さらに画素構造のノイズとしての目立ちが軽減され、画質において好ましい特徴を持つ。一方、構造的には、表示部を表示ユニットに分割するための分割スペースの確保が難しくなる。例えば、図１〜図４の構造では、分割スペースとしてx0/2を確保できるのに対し、図８ではx0/2√2と短縮される。これに対して、図９の画素配列では、分割スペースが図１〜図４と同様にx0/2を確保できる。従って、図９の画素配列は、図７、図８と同様にコスト削減とコントラスト改善に加えて、画面上のノイズの軽減に効果があり、さらにユニットの分割が容易で画素ピッチを短縮してさらなる高解像度化に適した構造である。
【００２２】
図１１は、単純に１サブ画素を削除した図７において、サブ画素２１〜２４（Ｒ、Ｇ、Ｂ、黒）を１ドット矢印Ｙ方向（図で下垂直方向）に移動させたものである。図１１は、図９と略同等の効果があるが、図９が図７と比べて水平解像度がやや改善されるのに対し、図１１は、垂直解像度がやや改善される。
【００２３】
実施の形態３．
図１２はこの発明の実施の形態３に係る画素配列を示すものである。実施の形態３の特徴は、図７の黒のサブ画素２４を白に置き替えると共に、画素配列の偶数番目の行を１画素単位で矢印Ｘ方向（図で右水平方向）に１サブ画素分だけ移動させたもので、図９のサブ画素２１〜２４の内、サブ画素２４の色を黒から白に置き換えた画素配列に対応する。格子状画素の１サブ画素２４を単純に白に置き換えると、格子状に配列された白がノイズとして目立ちやすくなるが、図１２では、白が千鳥格子状の配列となり、ノイズが軽減される。さらに発光効率の高い白を画素の一部に配置することで、黒を配置する図９に比べて白の追加に対応するコストは上昇するが、画面全体が明るくなり、同じ輝度で発光させるときの電力は大幅に削減される。図１２は、画素配列の偶数番目の行を水平方向に移動させた例で説明したが、図１１と同様に垂直方向に移動させることもでき、この場合、垂直解像度がやや改善される。
【００２４】
実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４の前提となる画素配列の例を示す図である。ＬＥＤを配列する大型表示装置では、視距離が近い用途において、１素子内に３原色を含む３in１素子が使用される。３in１素子からなるサブ画素２５は、３色が容易に混色することから、屋内で主に使用されている。一般にはサブ画素２５が格子状に配列されるが、一部のサブ画素２６〜２８を安価な単色の素子に置き換えることでコストを削減することができる。図１３は、図１の格子状画素配列において、１サブ画素２５に３原色を含む３in１素子を採用している。サブ画素２５を除く他の３サブ画素２６〜２８を単色素子に置き換えることによる画質への影響は、視距離を十分に確保することで軽減される。
【００２５】
図１４は、この発明の実施の形態４に係る画素配列を示すもので、図１３の画素配列において、１画素単位で偶数番目の行を矢印Ｘ方向（図で右水平方向）に１サブ画素分だけ移動させたものであり、図１３で格子状になっているサブ画素が千鳥格子状になり、３in１素子からなるサブ画素２５を除くサブ画素２６〜２８を単色素子に置き換えることによる画質への影響が軽減される。ここで画素配列の奇数番目あるいは偶数番目の列を垂直方向に１サブ画素分だけ移動させても同様の効果が得られる。
【００２６】
図１４では４個のサブ画素中の１サブ画素２５を３in１素子にしているが、４個のサブ画素中の３in１素子は、２〜３サブ画素でもよい。また、４個のサブ画素中の３in１素子を除く他のサブ画素２６〜２８を白にすることもできる。白は発光効率が高く、白を配置することで、画面全体の輝度が高くなることから、同じ輝度で消費電力を比較すると、コスト削減に加えて大幅な電力削減が可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  画素、              ２  表示素子、
４  表示部、            ５  表示ユニット、
１０  表示装置、        ２１〜２４  サブ画素、
２５〜２８  サブ画素。
【図１】
2013099560.tif 000003
【図２】
2013099560.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013099560.tif 000008
【図７】
2013099560.tif 000009
【図８】
2013099560.tif 000010
【図９】
2013099560.tif 000011
【図１０】
2013099560.tif 000012
【図１１】
2013099560.tif 000013
【図１２】
2013099560.tif 000014
【図１３】
2013099560.tif 000015
【図１４】
2013099560.tif 000016
【図１５】
2013099560.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月20日(2013.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記４個のサブ画素をＲ、Ｇ、Ｂの３サブ画素と残余の１サブ画素で構成すると共に、前記残余の１サブ画素は反射を抑制する黒色領域にし、さらに前記表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させて、前記黒色領域を千鳥格子状に配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記画素は、多くとも３個のサブ画素として３原色を含む３in１素子で構成すると共に、前記表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させたことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記３in１素子からなるサブ画素以外のサブ画素の色は単色であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記３in１素子からなるサブ画素以外のサブ画素の色は白であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る表示装置は、２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記４個のサブ画素をＲ、Ｇ、Ｂの３サブ画素と残余の１サブ画素で構成すると共に、前記残余の１サブ画素は反射を抑制する黒色領域にし、さらに前記表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させて、前記黒色領域を千鳥格子状に配置したものである。
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月13日(2015.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ｘ２の４個のサブ画素で１画素を構成し、前記画素を水平方向及び垂直方向に規則的に配列して表示部を構成した表示装置において、前記４個のサブ画素をＲ、Ｇ、Ｂの３サブ画素と残余の１サブ画素で構成すると共に、前記残余の１サブ画素は反射を抑制する黒色領域にし、さらに前記表示部の奇数行または奇数列あるいは偶数行または偶数列の画素の配列を水平方向あるいは垂直方向に１サブ画素分だけ移動させて、前記黒色領域を千鳥格子状に配置したことを特徴とする表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2013099560.tif 000018
2013099560.tif 000019
2013099560.tif 000020
2013099560.tif 000021
2013099560.tif 000022
2013099560.tif 000023