(57)【要約】【課題】バックライトを用いずにフルカラー表示を行う直視型の画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置１は、白、黒または赤の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる画素と、白、黒または緑の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる画素と、白、黒または青の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる画素とを画素組として、複数の画素組を表示する表示部１０と、入力画像の３画素単位で、表示部の各画素の輝度を再現し、３画素の色成分を、表示部１０の３つの画素に割り当てるように、サブピクセルの白、黒または他の一色の割合を算出して表示部１０を制御する制御部２０と、を備える。【選択図】図３
2018063374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白、黒または赤の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる第１画素と、白、黒または緑の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる第２画素と、白、黒または青の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる第３画素とを画素組として、複数の前記画素組を表示する表示部と、前記サブピクセルの色の表示状態を制御する制御部とを備える画像表示装置であって、
前記制御部は、
入力画像の３画素単位で色成分を色ごとに加算して加算色成分を算出する色成分加算手段と、
前記入力画像の３画素単位で画素ごとに第１輝度、第２輝度および第３輝度を算出する輝度算出手段と、
前記第１輝度、前記第２輝度および前記第３輝度と前記加算色成分とから、前記第１輝度を再現する前記第１画素におけるサブピクセルの白の割合および赤の割合と、前記第２輝度を再現する前記第２画素におけるサブピクセルの白の割合および緑の割合と、前記第３輝度を再現する前記第３画素におけるサブピクセルの白の割合および青の割合とを算出する色割合算出手段と、
この色割合算出手段で算出された割合に応じて、前記第１画素の各サブピクセルに白、黒または赤、前記第２画素の各サブピクセルに白、黒または緑、前記第３画素の各サブピクセルに白、黒または青を割り当てるサブピクセル割当手段と、
このサブピクセル割当手段で割り当てられた表示状態となるように、前記表示部を制御する表示状態変更手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記色割合算出手段は、
前記第１画素におけるサブピクセルの白の割合と赤の割合との比、および、前記加算色成分の最小の色成分と赤の色成分から前記最小の色成分を減算した色成分との比が一致するように前記第１画素の白の割合および赤の割合を算出し、
前記第２画素におけるサブピクセルの白の割合と緑の割合との比、および、前記加算色成分の最小の色成分と緑の色成分から前記最小の色成分を減算した色成分との比が一致するように前記第２画素の白の割合および緑の割合を算出し、
前記第３画素におけるサブピクセルの白の割合と青の割合との比、および、前記加算色成分の最小の色成分と青の色成分から前記最小の色成分を減算した色成分との比が一致するように前記第３画素の白の割合および青の割合を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記サブピクセル割当手段は、
前記第１画素のサブピクセルごとに、前記色割合算出手段で算出された白、黒および赤の割合に応じた乱数を発生させ、当該サブピクセルに、前記乱数に対応した白、黒または赤を割り当て、
前記第２画素のサブピクセルごとに、前記色割合算出手段で算出された白、黒および緑の割合に応じた乱数を発生させ、当該サブピクセルに、前記乱数に対応した白、黒または緑を割り当て、
前記第３画素のサブピクセルごとに、前記色割合算出手段で算出された白、黒および青の割合に応じた乱数を発生させ、当該サブピクセルに、前記乱数に対応した白、黒または青を割り当てる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
コンピュータを、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像表示装置の制御部の各手段として機能させるための画像表示制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光を反射してカラー画像を表示する画像表示装置および画像表示制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）等が知られている。
しかし、これらの画像表示装置は、表示を続けるためにバックライトを用いるため、大きな電力を要してしまう。
【０００３】
そこで、近年では、バックライトを用いずに、外光を反射して表示を行う直視型の画像表示装置が開発されている。
例えば、図７に示すように、上部透明電極１１と、下部電極１２と、電極１１，１２の間に、透明な絶縁性液体、黒色の微粒子（黒粒子ＰＢ）および白色の微粒子（白粒子ＰＷ）を含んだ透明な電気泳動素子（マイクロカプセル）１３と、を備えた電気泳動方式の電子ペーパー（直視型表示装置）が開発されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
図７に示した従来の画像表示装置は、上部透明電極１１と下部電極１２とにより、画素に対応する電気泳動素子１３に電圧をかけることで、逆極性の電荷を持つ黒粒子ＰＢおよび白粒子ＰＷを、観察者が視認する上部透明電極１１側またはその反対の下部電極１２側とに電荷に応じて泳動させる。これによって、従来の画像表示装置は、各画素を白または黒の表示状態に変化させることができる。
【０００５】
一方、一般的なＬＣＤ等でカラー表示を行うには、例えば、図８に示すように、１つの画素Ｐを３個のサブピクセル（ＲＧＢ）ＳＰで構成する手法が一般的である。この場合、例えば、図７に示した直視型画像表示装置であれば、上部透明電極１１の上部にＲＧＢのカラーフィルタを貼付ことで、カラー表示を行うことができる。
【０００６】
また、これら以外で、白黒と他の１色とを表示する画像表示装置が開発されている。
例えば、図９に示すように、上部透明電極１１と、下部電極１２と、電極１１，１２の間に、透明な絶縁性液体、黒色の微粒子（黒粒子ＰＢ）、白色の微粒子（白粒子ＰＷ）、赤色の微粒子（赤粒子ＰＲ）を含んだ透明な電気泳動素子（マイクロカプセル）１３と、を備えた電気泳動方式の電子ペーパー（画像表示装置）が開発されている（非特許文献２参照）。
【０００７】
図９に示した従来の画像表示装置は、上部透明電極１１と下部電極１２とにより、画素に対応する電気泳動素子１３に電圧の変化を与えることで、逆極性の電荷を持つ白粒子ＰＷと黒粒子ＰＢおよび赤粒子ＰＲとの関係、帯電量の異なる黒粒子ＰＢと赤粒子ＰＲとの関係から、黒粒子ＰＢ、白粒子ＰＷおよび赤粒子ＰＲの位置を変化させる。これによって、従来の画像表示装置は、各画素を白、黒および他の１色（ここでは赤）のいずれかの表示状態に変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“ＩＮＫ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ：２色顔料インク・システム”、［online］、［平成２８年９月２７日検索］、インターネット〈URL：http:// http://www.eink.com/jp/technology.html〉
【非特許文献２】“ＩＮＫ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ：３色顔料インク・システム”、［online］、［平成２８年９月２７日検索］、インターネット〈URL：http:// http://www.eink.com/jp/technology.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７に示した画像表示装置は、モノクロの画像表示装置であって、カラー表示を対象としたものではない。一方、図８に示した画素構造を採用した画像表示装置であればカラー表示を行うことができる。
しかし、図８に示した画素構造のように、１画素を複数（ＲＧＢの３個）のサブピクセルで構成してカラー表示を行う場合、各色をＲＧＢの組み合わせによって表示する必要がある。すなわち、図８に示した画像構造は、例えば、白を表示する場合でも、ＲＧＢの組み合わせで表示を行うため、バックライトを用いなければ、図７に示したモノクロの画像表示装置に対して原理的に明るさが１／３となり、画面が暗くなってしまうという問題がある。
また、図９に示した画像表示装置は、白黒と他の一色を表示するもので、単色のカラー表示を行うことはできるが、フルカラーを表示することはできない。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、表示を持続するためのバックライト等の電力を必要とせず、モノクロ表示と同じ輝度レベルでフルカラー表示を行うことが可能な直視型の画像表示装置および画像表示制御プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、白、黒または赤の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる第１画素と、白、黒または緑の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる第２画素と、白、黒または青の表示状態に遷移する複数のサブピクセルからなる第３画素とを画素組として、複数の前記画素組を表示する表示部と、前記サブピクセルの色の表示状態を制御する制御部とを備える画像表示装置であって、前記制御部が、色成分加算手段と、輝度算出手段と、色割合算出手段と、サブピクセル割当手段と、表示状態変更手段と、を備える構成とした。
【００１２】
かかる構成において、画像表示装置は、色成分加算手段によって、入力画像の３画素単位で色成分を色ごとに加算して加算色成分を算出する。これによって、３画素まとめた色成分が算出されることになる。
また、画像表示装置は、輝度算出手段によって、入力画像の３画素単位で画素ごとに、色成分に色ごとの輝度への寄与率を乗算して加算することで、輝度（第１輝度、第２輝度および第３輝度）を算出する。
【００１３】
そして、画像表示装置は、色割合算出手段によって、第１輝度と加算色成分とから、第１輝度を再現する第１画素におけるサブピクセルの白の割合および赤の割合を算出する。また、画像表示装置は、色割合算出手段によって、第１画素と同様に、第２輝度と加算色成分とから、第２輝度を再現する第２画素におけるサブピクセルの白の割合および緑の割合を算出し、第３輝度と加算色成分とから、第３輝度を再現する第３画素におけるサブピクセルの白の割合および青の割合を算出する。
これによって、入力画像の画素の輝度が対応する表示部の画素で再現され、入力画像の３画素分の色成分が、表示部の３画素に分配されることになる。
【００１４】
そして、画像表示装置は、サブピクセル割当手段によって、色割合算出手段で算出された割合に応じて、第１画素の各サブピクセルに白、黒または赤を割り当てる。また、画像表示装置は、サブピクセル割当手段によって、第１画素と同様に、第２画素の各サブピクセルに白、黒または緑を割り当て、第３画素の各サブピクセルに白、黒または青を割り当てる。
【００１５】
そして、画像表示装置は、表示状態変更手段によって、サブピクセル割当手段で割り当てられた表示状態となるように表示部を制御する。
これによって、画像表示装置は、入力画像の３画素ごとに、表示部の各画素で輝度を再現するとともに、表示部の３画素で平均色の色相、彩度を再現するようにサブピクセルの表示状態を制御することで、フルカラーを表示することができる。
【００１６】
なお、画像表示装置の制御部は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのプログラム（画像表示制御プログラム）で動作させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、白黒および他の一色の３種類の状態のみを保持することが可能な複数のサブピクセルからなる画素構造とすることでフルカラーを表示することができる。
また、本発明によれば、画素を構成するサブピクセルが、それぞれ、個別に白および黒を表示することができるため、モノクロ表示と同じ輝度範囲の輝度でフルカラー表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す構成図である。
【図２】画素構造を示す図であって、（ａ）は入力画像の画素構造を示し、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る画像表示装置の画素構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像表示装置の画素構造の具体例を示す図であって、（ａ）は５×５のサブピクセルで構成した画素の構成例を示し、（ｂ）はサブピクセルが白（Ｗ）、黒（Ｂｌ）、赤（Ｒ）の表示状態に変化する例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像表示装置の制御部の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】シミュレーション結果を説明するための図であって、（ａ）は入力画像（原画像）、（ｂ）は画像表示装置で表示する出力画像をシミュレーションした画像、（ｃ）は（ｂ）の一部を拡大した図である。
【図７】従来のモノクロの電気泳動方式の電子ペーパーの構造を説明するための説明図である。
【図８】従来のＲＧＢのカラーを表示する画素構造を示す図である。
【図９】従来の白、黒および他の一色の表示状態を実現する電気泳動方式の電子ペーパーの構造を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
≪画像表示装置の構成≫
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成について説明する。
＜全体構成＞
画像表示装置１は、外光（周囲光）を反射して画像の表示を行う直視型の表示装置である。画像表示装置１は、表示部１０と、制御部２０と、を備える。
【００２０】
表示部１０は、画素Ｐごとに、白、黒および他の１色を組み合わせた色の表示を行うものである。表示部１０は、上部透明電極１１と、下部電極１２と、その間に積層された電気泳動素子１３と、選択部１４Ｘ，１４Ｙと、を備える。
【００２１】
上部透明電極１１は、表示部１０の上面（光の入出射面）において、画素Ｐを構成するそれぞれのサブピクセルＳＰに接続された電極である。この上部透明電極１１は、表示部１０における光の入出射を可能にするため透明な電極とする。例えば、上部透明電極１１は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の一般的な透明電極材料を用いることができる。
【００２２】
下部電極１２は、電気泳動素子１３を挟んで上部透明電極１１と対となる電極である。この下部電極１２は、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）等の一般的な電極用材料を用いることができる。
【００２３】
電気泳動素子１３は、透明なマイクロカプセル内部に、透明な絶縁性液体と、電荷を帯びた黒色の微粒子、白色の微粒子および他の１色の微粒子を含み、与えられる電圧の変化によって、各微粒子の配置位置を変える一般的な泳動素子である。
この電気泳動素子１３は、上部透明電極１１と下部電極１２との間の電圧が制御されることによって、白、黒または他の１色を上部透明電極１１側に配置することで、サブピクセルＳＰを白、黒または他の１色の表示状態に変化させる。
【００２４】
選択部１４Ｘ，１４Ｙは、制御部２０の制御によって、選択されたサブピクセルＳＰの位置（Ｘ，Ｙ）に対応する上部透明電極１１と下部電極１２に対して電圧を与えるものである。
【００２５】
制御部２０は、画素Ｐ（サブピクセルＳＰ）の表示状態を制御して、画像を表示するものである。この制御部２０については、図４を参照して後で詳細に説明する。
【００２６】
＜画素構造＞
ここで、図２を参照して、画像表示装置１の画素構造について説明する。
図２（ａ）は、入力画像の画素構造を示し、図２（ｂ）は、画像表示装置１の表示部１０の画素構造を示す。以下、入力画像の画素をＰｉ、出力（表示）画像の画素をＰｏと表記する。
図２（ａ）に示すように、入力画像の画素Ｐｉは、１画素ごと（Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，…）に、光の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の組み合わせで構成される。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、画像表示装置１が表示する画像の画素Ｐｏには、Ｗ（白）、Ｒ（赤）、Ｂｌ（黒）の組み合わせで構成される画素（第１画素）Ｐｏ１と、Ｗ（白）、Ｇ（緑）、Ｂｌ（黒）の組み合わせで構成される画素（第２画素）Ｐｏ２と、Ｗ（白）、Ｂ（青）、Ｂｌ（黒）の組み合わせで構成される画素（第３画素）Ｐｏ３とが存在する。
すなわち、画像表示装置１は、Ｒ／Ｇ／Ｂで構成される入力画像の３個の画素（画素組）Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３を、画素構造の異なるＷ／Ｒ／Ｂｌ、Ｗ／Ｇ／Ｂｌ、Ｗ／Ｂ／Ｂｌで構成される３個の画素（画素組）Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３に変換して表示を行う。
これによって、画像表示装置１は、白や黒を色の組み合わせで表示することなく、直接表示することができるため、モノクロ表示と同じ輝度レベルで表示することができる。
【００２８】
なお、図２（ｂ）の画素構造によって、色の彩度は低下することになる。しかし、人間の視覚特性は、輝度に対しては高い分解能を有しているが、色に対する分解能は輝度の半分以下である。よって、直視型の画像表示装置を実現する上では、図２（ｂ）の画素構造が優れている。
【００２９】
次に、図３を参照して、画像表示装置１が表示する画素の構成について説明する。ここでは、図２（ｂ）で示したＷ／Ｒ／Ｂｌの画素構造の画素Ｐｏ１を例に説明する。なお、画素Ｐｏ２，画素Ｐｏ３は、画素Ｐｏ１のＲがＧまたはＢに代わるだけで構成は同じである。
図３（ａ）に示すように、画素Ｐｏ１は、複数のサブピクセルＳＰで構成される。ここでは、１画素を５×５（計２５個）のサブピクセルＳＰで構成した例で説明するが、５×５以外であっても構わない。
【００３０】
このサブピクセルＳＰは、それぞれ、Ｗ（白）、Ｒ（赤）、Ｂｌ（黒）の３つの表示状態をとることができる。
すなわち、画素Ｐｏ１は、図３（ｂ）に示すように、５×５のサブピクセルＳＰを、それぞれＷ／Ｒ／Ｂｌのいずれかの状態に変化させることで、Ｗ／Ｒ／Ｂｌを組み合わせた色を表示することができる。
このとき、画素Ｐｏ１は、すべてのサブピクセルＳＰをＷ（白）としたり、すべてのサブピクセルＳＰをＢｌ（黒）としたりすることができる。よって、画像表示装置１は、画素単位で、すべての輝度レベルを再現することができる。
そして、画像表示装置１は、Ｗ／Ｒ／Ｂｌ、Ｗ／Ｇ／Ｂｌ、Ｗ／Ｂ／Ｂｌで構成される３個の画素Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３（図２参照）で、カラー表示を実現することができる。
【００３１】
＜制御部の構成＞
次に、図４を参照して、画像表示装置１の制御部２０の構成について説明する。
制御部２０は、画像信号入力手段２１と、色成分加算手段２２と、輝度算出手段２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）と、色割合算出手段２４（２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ）と、サブピクセル割当手段２５（２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ）と、表示状態変更手段２６と、を備える。
【００３２】
画像信号入力手段２１は、外部からＲＧＢのカラーの画像信号を入力するものである。この画像信号入力手段２１は、図２（ａ）で示したように、３画素単位で画像信号を入力し、第１の画素Ｐｉ１のＲＧＢの色成分（Ｒｉ１，Ｇｉ１，Ｂｉ１）を画素位置とともに輝度算出手段２３Ｒに出力する。また、画像信号入力手段２１は、第２の画素Ｐｉ２のＲＧＢの色成分（Ｒｉ２，Ｇｉ２，Ｂｉ２）を画素位置とともに輝度算出手段２３Ｇに出力する。また、画像信号入力手段２１は、第３の画素Ｐｉ３のＲＧＢの色成分（Ｒｉ３，Ｇｉ３，Ｂｉ３）を画素位置とともに輝度算出手段２３Ｂに出力する。
また、画像信号入力手段２１は、３画素Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３の色成分を色成分加算手段２２に出力する。なお、ここで、画像信号入力手段２１が出力する色成分は、０〜１で正規化した値とする。
【００３３】
色成分加算手段２２は、３画素単位で色ごとに色成分を加算するものである。すなわち、色成分加算手段２２は、以下の式（１）に示すように、画像信号入力手段２１から出力される画素Ｐｉ１のＲＧＢの色成分（Ｒｉ１，Ｇｉ１，Ｂｉ１）と、画素Ｐｉ２のＲＧＢの色成分（Ｒｉ２，Ｇｉ２，Ｂｉ２）と、画素Ｐｉ３のＲＧＢの色成分（Ｒｉ３，Ｇｉ３，Ｂｉ３）をＲＧＢごとに加算して、加算色成分Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉを算出する。
【００３４】
【数１】
2018063374.tif 000003
【００３５】
この色成分加算手段２２は、３画素ごとに、加算色成分Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉを、３画素の画素位置とともに色割合算出手段２４（２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ）に出力する。
【００３６】
輝度算出手段２３は、出力画像の画素に割り当てる輝度を算出するものである。ここでは、入力画像の１つの画素Ｐｉの輝度を、出力画像の１つの画素Ｐｏに割り当てることとする。そこで、輝度算出手段２３は、出力画像の画素構造の異なる３つの画素Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３に対応して、３つの輝度算出手段２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂを備える。
【００３７】
輝度算出手段２３Ｒは、画像信号入力手段２１から出力される画素Ｐｉ１のＲＧＢの色成分（Ｒｉ１，Ｇｉ１，Ｂｉ１）から輝度Ｙｉ１を算出する。また、輝度算出手段２３Ｇは、画像信号入力手段２１から出力される画素Ｐｉ２のＲＧＢの色成分（Ｒｉ２，Ｇｉ２，Ｂｉ２）から輝度Ｙｉ２を算出する。また、輝度算出手段２３Ｂは、画像信号入力手段２１から出力される画素Ｐｉ３のＲＧＢの色成分（Ｒｉ３，Ｇｉ３，Ｂｉ３）から輝度Ｙｉ３を算出する。
すなわち、輝度算出手段２３は、輝度算出手段２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂによって、以下の式（２）により、出力画像の３つの画素Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３に割り当てる輝度Ｙｉ１，Ｙｉ２，Ｙｉ３を算出する。
【００３８】
【数２】
2018063374.tif 000004
【００３９】
ここで、ＣＲ，ＣＧ，ＣＢは、各ＲＢＧ成分から輝度への寄与率である。例えば、ハイビジョン規格ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．７０９では、ＣＲ＝０．２１２６、ＣＧ＝０．７１５２、ＣＢ＝０．０７２２である。
【００４０】
輝度算出手段２３Ｒは、算出した輝度Ｙｉ１を画素位置とともに色割合算出手段２４Ｒに出力する。また、輝度算出手段２３Ｇは、算出した輝度Ｙｉ２を画素位置とともに色割合算出手段２４Ｇに出力する。また、輝度算出手段２３Ｂは、算出した輝度Ｙｉ３を画素位置とともに色割合算出手段２４Ｂに出力する。
【００４１】
色割合算出手段２４は、出力画像の画素に割り当てる色の割合を算出するものである。ここでは、色割合算出手段２４は、出力画像の画素構造の異なる画素Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３に対応して、３つの色割合算出手段２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを備え得る。
【００４２】
色割合算出手段２４Ｒは、Ｗ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ１のＷ（白），Ｒ（赤）の割合を算出するものである。
この色割合算出手段２４Ｒは、輝度算出手段２３Ｒで算出された輝度Ｙｉ１と、色成分加算手段２２で算出された３画素分の加算色成分Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉとから、画素Ｐｏ１のＷ，Ｒの割合を算出する。
ここで、画素Ｐｏ１を、以下の式（３）に示すように、Ｗ（白）の割合をＱＲＷ，Ｒ（赤）の割合をＴＲとする。なお、Ｂｌ（黒）の割合は、“１−ＱＲＷ−ＴＲ”となる。
【００４３】
【数３】
2018063374.tif 000005
【００４４】
このとき、色割合算出手段２４Ｒは、以下に示す条件分け（条件１〜５）によりＴＲおよびＱＲＷを特定する。なお、以下の条件分けにより、ＴＲおよびＱＲＷを求めることができる理由については後で説明する。
【００４５】
（条件１）
条件１として、以下の式（４）が成立する場合、色割合算出手段２４Ｒは、以下の式（５）により、ＴＲおよびＱＲＷを特定する。
【００４６】
【数４】
2018063374.tif 000006
【００４７】
（条件２）
条件２として、以下の式（６）が成立する場合、色割合算出手段２４Ｒは、以下の式（７）により、ＴＲおよびＱＲＷを特定する。
【００４８】
【数５】
2018063374.tif 000007
【００４９】
（条件３）
条件３として、以下の式（８）が成立する場合、色割合算出手段２４Ｒは、以下の式（９）により、ＴＲおよびＱＲＷを特定する。
【００５０】
【数６】
2018063374.tif 000008
【００５１】
条件１〜３以外の場合、色割合算出手段２４Ｒは、以下の条件４および条件５に分けてＴＲおよびＱＲＷを特定する。
【００５２】
（条件４）
条件４として、以下の式（１０）に示す定義の下で、以下の式（１１）が成立する場合、色割合算出手段２４Ｒは、以下の式（１２）により、ＴＲおよびＱＲＷを特定する。
【００５３】
【数７】
2018063374.tif 000009
【００５４】
【数８】
2018063374.tif 000010
【００５５】
（条件５）
条件５として、前記式（１０）に示す定義の下で、以下の式（１３）が成立する場合、色割合算出手段２４Ｒは、以下の式（１４）により、ＴＲおよびＱＲＷを特定する。
【００５６】
【数９】
2018063374.tif 000011
【００５７】
この色割合算出手段２４Ｒは、算出したＷ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ１のＷ（白），Ｒ（赤）の割合（ＱＲＷ，ＴＲ）をサブピクセル割当手段２５（２５Ｒ）に画素位置とともに出力する。
【００５８】
色割合算出手段２４Ｇは、Ｗ／Ｇ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ２のＷ（白），Ｇ（緑）の割合を算出するものである。
この色割合算出手段２４Ｇは、色割合算出手段２４ＲにおけるＲ（赤）の処理をＧ（緑）に置き換えたものであるため、説明を省略する。
この色割合算出手段２４Ｇは、算出した画素Ｐｏ２のＷ（白），Ｇ（緑）の割合をサブピクセル割当手段２５（２５Ｇ）に画素位置とともに出力する。
【００５９】
色割合算出手段２４Ｂは、Ｗ／Ｂ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ３のＷ（白），Ｂ（青）の割合を算出するものである。
この色割合算出手段２４Ｂは、色割合算出手段２４ＲにおけるＲ（赤）の処理をＢ（青）に置き換えたものであるため、説明を省略する。
この色割合算出手段２４Ｂは、算出した画素Ｐｏ２のＷ（白），Ｂ（青）の割合をサブピクセル割当手段２５（２５Ｂ）に画素位置とともに出力する。
【００６０】
サブピクセル割当手段２５は、色割合算出手段２４で算出された割合に応じて、画素内のサブピクセルに白黒、その他１色の表示状態を割り当てるものである。サブピクセル割当手段２５は、出力画像の画素構造の異なる３つの画素Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３に対応して、３つのサブピクセル割当手段２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを備える。
【００６１】
サブピクセル割当手段２５Ｒは、Ｗ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ１を構成するサブピクセルに対してＷ（白），Ｒ（赤），Ｂｌ（黒）の表示状態を割り当てるものである。
このサブピクセル割当手段２５Ｒは、色割合算出手段２４Ｒで算出されたＷ（白），Ｒ（赤）の割合から、表示対象の画素を構成するサブピクセルの状態を決定する。
【００６２】
例えば、サブピクセル割当手段２５Ｒは、図示を省略した乱数発生手段を備え、サブピクセル単位で乱数を発生させ、その乱数の値に応じて表示する状態を決定する。
具体的には、乱数発生手段（不図示）が“０”〜“１”の範囲で乱数を発生させるものとし、サブピクセル割当手段２５Ｒは、サブピクセルごとに、乱数の値（Ｒｎｄ）が、以下の表１の左欄の値である場合に、当該サブピクセルの表示状態を、右欄の表示状態に決定する。
【００６３】
【表１】
2018063374.tif 000012
【００６４】
そして、サブピクセル割当手段２５Ｒは、表示対象の画素のサブピクセル位置を指定して、表示状態変更手段２６に表示状態を指示する。これによって、画像表示装置１は、複数画素を組み合わせて画像の色を再現することができる。
【００６５】
なお、サブピクセル割当手段２５Ｒは、乱数発生手段を用いずに、以下の式（１５）に示すように、サブピクセルの総個数ＳＰｃｎｔ（図３の例では、２５個）に色割合算出手段２４Ｒで算出されたＷ（白），Ｒ（赤）の割合（ＱＲＷ，ＴＲ）に応じて、白表示の個数Ｗｃ、赤表示の個数Ｒｃおよび黒表示の個数Ｂｌｃを算出してもよい。
【００６６】
【数１０】
2018063374.tif 000013
【００６７】
この場合、サブピクセル割当手段２５Ｒは、表示対象の画素のサブピクセル位置を指定して、順番に、式（１５）で算出した個数ごとに、表示状態変更手段２６に表示状態を指示すればよい。
【００６８】
サブピクセル割当手段２５Ｇは、Ｗ／Ｇ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ２を構成するサブピクセルに対してＷ（白），Ｇ（緑），Ｂｌ（黒）の表示状態を割り当てるものである。
このサブピクセル割当手段２５Ｇは、サブピクセル割当手段２５ＲにおけるＲ（赤）の処理をＧ（緑）に置き換えたものであるため、説明を省略する。
このサブピクセル割当手段２５Ｇは、表示対象の画素のサブピクセル位置を指定して、表示状態変更手段２６にＷ（白），Ｇ（緑），Ｂｌ（黒）の表示状態を指示する。
【００６９】
サブピクセル割当手段２５Ｂは、Ｗ／Ｂ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ３を構成するサブピクセルに対してＷ（白），Ｂ（青），Ｂｌ（黒）の表示状態を割り当てるものである。
このサブピクセル割当手段２５Ｂは、サブピクセル割当手段２５ＲにおけるＲ（赤）の処理をＢ（青）に置き換えたものであるため、説明を省略する。
このサブピクセル割当手段２５Ｂは、表示対象の画素のサブピクセル位置を指定して、表示状態変更手段２６にＷ（白），Ｂ（青），Ｂｌ（黒）の表示状態を指示する。
【００７０】
表示状態変更手段２６は、サブピクセル割当手段２５で割り当てられたサブピクセルの表示状態を変更するものである。
この表示状態変更手段２６は、サブピクセル割当手段２５で指定されたサブピクセルの位置に対応するＸＹ座標から、選択部１４Ｘと選択部１４Ｙとを特定し、電圧を制御することで、サブピクセルの表示状態を変更する。
【００７１】
このサブピクセルＳＰを構成する電気泳動素子１３は、例えば、図９に示した一般的な電気泳動素子１３を用いることができる。
ここでは、図９に示すように、黒粒子ＰＢと赤粒子ＰＲが負、白粒子ＰＷが正に帯電しているものとする。また、赤粒子ＰＲと黒粒子ＰＢとの帯電量が異なるものとする。
このとき、表示状態変更手段２６は、上部透明電極１１に負、下部電極１２に正の電圧をかけることで、正の粒子ＰＷを上部透明電極１１に付着させて、白を表示する。
また、表示状態変更手段２６は、上部透明電極１１に正、下部電極１２に負の電圧をかけて制御することで、負の黒粒子ＰＢまたは赤粒子ＰＲを上部透明電極１１に付着させて、黒または赤を表示する。
なお、このような３種類の粒子を用いた電気泳動素子は一般的なものであるため、ここでは、詳細な制御の説明を省略する。
このように、表示状態変更手段２６は、サブピクセルの表示状態を電圧制御によって変更することができる。
【００７２】
以上説明した制御部２０は、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるための画像表示制御プログラムで動作させることができる。
以上説明したように画像表示装置１を構成することで、画像表示装置１は、バックライトを用いることなく、モノクロ表示と同じ輝度範囲の輝度でフルカラー表示を行うことができる。
【００７３】
≪画像表示装置の動作≫
次に、図５を参照（構成については、適宜図１，図４参照）して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の動作について説明する。
まず、画像表示装置１は、画像信号入力手段２１によって、３画素を１単位として、画像信号を入力する（ステップＳ１）。
そして、画像信号入力手段２１は、第１の画素のＲＧＢの色成分（Ｒｉ１，Ｇｉ１，Ｂｉ１）を画素位置とともに輝度算出手段２３Ｒに出力する。また、画像信号入力手段２１は、第２の画素のＲＧＢの色成分（Ｒｉ２，Ｇｉ２，Ｂｉ２）を画素位置とともに輝度算出手段２３Ｇに出力する。また、画像信号入力手段２１は、第３の画素のＲＧＢの色成分（Ｒｉ３，Ｇｉ３，Ｂｉ３）を画素位置とともに輝度算出手段２３Ｇに出力する。
また、画像信号入力手段２１は、３つの画素の色成分を色成分加算手段２２に出力する。なお、画像信号入力手段２１は、色成分を０〜１で正規化して出力する。
【００７４】
そして、画像表示装置１は、色成分加算手段２２によって、ステップＳ１で入力された画像信号の正規化された３色の色成分を、前記式（１）により、３画素単位で色ごとに加算して、加算色成分（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を算出する（ステップＳ２）。
【００７５】
また、画像表示装置１は、輝度算出手段２３によって、ステップＳ１で入力された画像信号の正規化された３色の色成分から、前記式（２）により、画素ごとの輝度を算出する（ステップＳ３）。
すなわち、画像表示装置１は、輝度算出手段２３Ｒによって、第１の画素のＲＧＢの色成分（Ｒｉ１，Ｇｉ１，Ｂｉ１）から輝度Ｙｉ１を算出する。また、画像表示装置１は、輝度算出手段２３Ｇによって、第２の画素のＲＧＢの色成分（Ｒｉ２，Ｇｉ２，Ｂｉ２）から輝度Ｙｉ２を算出する。また、画像表示装置１は、輝度算出手段２３Ｂによって、第３の画素のＲＧＢの色成分（Ｒｉ３，Ｇｉ３，Ｂｉ３）から輝度Ｙｉ３を算出する。
【００７６】
そして、画像表示装置１は、色割合算出手段２４によって、ステップＳ２で算出された３画素分の加算色成分と、ステップＳ３で算出された画素ごとの輝度とから、出力画素のＷ（白）のサブピクセルの割合と、ＲＧＢのサブピクセルの割合とを算出する（ステップＳ４）。
【００７７】
すなわち、画像表示装置１は、色割合算出手段２４Ｒによって、加算色成分（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と、第１の画素の輝度Ｙｉ１とから、Ｗ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ１のＷ（白）およびＲ（赤）の割合を算出する。また、画像表示装置１は、色割合算出手段２４Ｇによって、加算色成分（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と、第２の画素の輝度Ｙｉ２とから、Ｗ／Ｇ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ２のＷ（白）およびＧ（緑）の割合を算出する。また、画像表示装置１は、色割合算出手段２４Ｂによって、加算色成分（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と、第３の画素の輝度Ｙｉ３とから、Ｗ／Ｂ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ３のＷ（白）およびＢ（青）の割合を算出する。
なお、色割合算出手段２４は、入力画素の輝度が出力画素の輝度として再現されるように、前記（条件１）〜（条件５）に分けて、Ｗ（白）および各色（Ｒ／Ｇ／Ｂ）の割合を算出する。
【００７８】
そして、画像表示装置１は、サブピクセル割当手段２５によって、ステップＳ４で算出されたＷ（白）および各色（Ｒ／Ｇ／Ｂ）の割合に応じて、出力画素を構成するサブピクセルにＷ（白）、Ｂｌ（黒）、その他１色（Ｒ／Ｇ／Ｂ）の表示状態を割り当てる（ステップＳ５）。
【００７９】
すなわち、画像表示装置１は、サブピクセル割当手段２５Ｒによって、Ｗ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ１を構成するサブピクセルに対してＷ（白），Ｒ（赤），Ｂｌ（黒）の表示状態を割り当てる。また、画像表示装置１は、サブピクセル割当手段２５Ｇによって、Ｗ／Ｇ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ２を構成するサブピクセルに対してＷ（白），Ｇ（緑），Ｂｌ（黒）の表示状態を割り当てる。また、画像表示装置１は、サブピクセル割当手段２５Ｂによって、Ｗ／Ｂ／Ｂｌの画素構造を有する画素Ｐｏ３を構成するサブピクセルに対してＷ（白），Ｂ（青），Ｂｌ（黒）の表示状態を割り当てる。
【００８０】
そして、画像表示装置１は、表示状態変更手段２６によって、ステップＳ５で割り当てられた表示状態となるように、サブピクセルの表示状態を変更する（ステップＳ６）。
すなわち、表示状態変更手段２６は、サブピクセルごとに、割り当てられた表示状態となるように、上部透明電極１１と下部電極１２との電圧を制御し、電気泳動素子１３の状態を変化させる。
【００８１】
そして、画像表示装置１は、画像信号入力手段２１によって、画像信号の入力が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。ここで、画像信号の入力が終了していない場合（ステップＳ７でＮｏ）、画像表示装置１は、ステップＳ１に戻って動作を継続する。
一方、画像信号の入力が終了した場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、画像表示装置１は、動作を終了する。
以上の動作によって、画像表示装置１は、入力画像の輝度を保持して、バックライトを用いることなく、モノクロ表示と同じ輝度範囲の輝度でフルカラー表示を行うことができる。
【００８２】
≪色割合算出の説明≫
以下、色割合算出手段２４Ｒにおいて前記した条件分けでＷ（白）の割合ＱＲＷおよびＲ（赤）の割合ＴＲを求めることができる理由について説明する。
ここでは、各画素をＲＧＢの３原色とし、以下の式（１６）のように３次元のベクトル表記で表し、ＲＧＢの各値は、“０．０”以上“１．０”以下の範囲とする。
【００８３】
【数１１】
2018063374.tif 000014
【００８４】
ここで、入力画像の３画素分のＲＧＢの加算色成分Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ（前記式（１）参照）の最小値を以下の式（１７）とする。
【００８５】
【数１２】
2018063374.tif 000015
【００８６】
この式（１７）のように、加算色成分Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉの最小値は、各色成分で共通に有する無彩色分（白成分）とみなすことができる。例えば、（Ｒｉ１，Ｇｉ１，Ｂｉ１）の平均色が黄色（例えば、Ｒｉ１＝Ｇｉ１＝１．０、Ｂｉ１＝０．０）の場合、「白」＋Ｒ＋Ｇで、色を再現することができる。すなわち、式（１７）は、「白」に関係する量である。
この式（１７）を用いて、Ｗ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素のＷ（白）の割合ＱＲＷとＲ（赤）の割合ＴＲとの比は、以下の式（１８）で表すことができる。
【００８７】
【数１３】
2018063374.tif 000016
【００８８】
この式（１８）の関係から、ＱＲＷは、以下の式（１９）となる。
【００８９】
【数１４】
2018063374.tif 000017
【００９０】
また、入力画像の画素（Ｐｉ１）の輝度Ｙｉ１は、Ｗ（白）の割合ＱＲＷと、Ｒ（赤）の割合ＴＲの内の輝度への寄与率ＣＲから求めることができ、さらに、式（１９）から、以下の式（２０）となる。
【００９１】
【数１５】
2018063374.tif 000018
【００９２】
よって、Ｒ（赤）の割合ＴＲは、以下の式（２１）となる。
【００９３】
【数１６】
2018063374.tif 000019
【００９４】
このように、色割合算出手段２４Ｒは、式（１９）と式（２１）とから、割合ＱＲＷと割合ＴＲとを求めることができる。ただし、この式からは、割合ＱＲＷと割合ＴＲとが、不定な値となる場合や、取り得ない値となる場合がある。そこで、色割合算出手段２４Ｒは、前記した（条件１）〜（条件５）の条件分けで、割合ＱＲＷと割合ＴＲとを特定する。
【００９５】
本発明において、入力画像と出力画像とは、画素ごとに同じ輝度レベルを有するものとする。よって、入力画像の３つの画素（Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３）の輝度Ｙｉ１，Ｙｉ２，Ｙｉ３と、出力画像の３つの画素（Ｐｏ１，Ｐｏ２，Ｐｏ３）の輝度Ｙｏ１，Ｙｏ２，Ｙｏ３とは、以下の式（２２）の関係となる。
【００９６】
【数１７】
2018063374.tif 000020
【００９７】
また、Ｗ／Ｒ／Ｂｌの画素構造を有する画素の色（Ｒｏ１，Ｇｏ１，Ｂｏ１）は、割合ＱＲＷおよび割合ＴＲを用いて、以下の式（２３）で表すことができる。
【００９８】
【数１８】
2018063374.tif 000021
【００９９】
式（２２）と式（２３）とから、以下の式（２４）の関係を導くことができる。
【０１００】
【数１９】
2018063374.tif 000022
【０１０１】
そこで、前記した式（４）に示した（条件１）においては、割合ＱＲＷを“０”とし、前記式（２４）からＴＲを求める。すなわち、色割合算出手段２４Ｒは、前記式（５）に示したようにＴＲおよびＱＲＷを特定する。ここで、割合ＱＲＷを“０”にするのは、式（２４）の輝度の条件を満たして色を再現すると、「白」が多いほど彩度が低下することになり、それを防止するためである。
また、前記した式（６）に示した（条件２）においては、前記式（５）を適用すると、ＴＲが“１”を超えてしまう。そこで、色割合算出手段２４Ｒは、ＱＲＷ＝１−ＴＲとし、以下の式（２５）から式（７）に示したようにＴＲを求める。
【０１０２】
【数２０】
2018063374.tif 000023
【０１０３】
ここで、ＱＲＷ＝１−ＴＲとするのは、前記式（２３）において、以下の式（２６）の関係があり、前記式（２４）を満足しながら彩度の低下をなるべく少なくするためである。
【０１０４】
【数２１】
2018063374.tif 000024
【０１０５】
また、前記した式（８）に示した（条件３）においては、前記式（１７）で説明したように、Ｒｉを無彩色分（白成分）とみなすことができるため、ＴＲ＝０とし、その分を輝度の再現に使用する。
【０１０６】
すなわち、色割合算出手段２４Ｒは、ＴＲ＝０と式（２２）と式（２３）とから求められる以下の式（２７）から、式（９）に示したようにＱＲＷを特定する。
【０１０７】
【数２２】
2018063374.tif 000025
【０１０８】
また、条件１〜３以外で、前記した式（１０），式（１１）に示した（条件４）においては、前記式（２６）を満たすことから、色割合算出手段２４Ｒは、前記式（１９）および式（２１）、すなわち、前記式（１２）でＱＲＷとＴＲとを算出する。
ここで、Ｙｉ１とＣＲとの大小関係において、前記式（２６）を満たさないことがある。
そこで、条件１〜３以外で、前記した式（１３）に示した（条件５）においては、色割合算出手段２４Ｒは、ＱＲＷ＝１−ＴＲとし、以下の式（２８）から式（１４）に示したようにＴＲを求める。
【０１０９】
【数２３】
2018063374.tif 000026
【０１１０】
ここで、ＱＲＷ＝１−ＴＲとするのは、（条件２）と同様、前記式（２３）において、前記式（２６）の関係があり、前記式（２４）を満足しながら彩度の低下をなるべく少なくするためである。
以上、色割合算出手段２４Ｒにおける色割合の算出の根拠を説明したが、色割合算出手段２４Ｇ，２４Ｂについては、色割合算出手段２４ＲにおけるＲがＧ，Ｂに代わるだけで処理は同じであるため説明を省略する。
【０１１１】
≪シミュレーション結果≫
以上説明した本発明の実施形態に係る画像表示装置１について、シミュレーションを行った結果について説明する。
ここでは、入力画像として、図６（ａ）に示す一般社団法人映像情報メディア学会のＲＧＢの１９２０（水平画素数）×１０８０（垂直画素数）のハイビジョン用ディジタル標準画像データを用いた。また、ここでは、出力画像の画素を５×５のサブピクセルの構成とした。また、ここでは、サブピクセル割当手段２５は、Ｗ（白），Ｒ（赤）の割合（ＱＲＷ，ＴＲ）から、前記表１に示したようにサブピクセルごとに乱数を発生させてサブピクセルの表示状態を特定した。
【０１１２】
本シミュレーションにおいて、サブピクセル割当手段２５が割り当てた白、黒、ＲＧＢのサブピクセルの表示状態を表した画像（出力画像）を図６（ｂ）に示す。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の一部分を拡大した図である。
図６（ａ）に示した入力画像を、そのままバックライトを用いずにＲＧＢの画素構造を有する画像表示装置で表示した場合、輝度は１／３の暗い画像になってしまう。
しかし、図６（ｂ）に示した本シミュレーションで生成した出力画像は、白、黒、ＲＢＧの表示状態によって、輝度がほぼ再現されている。また、図６（ｂ）に示すように、３画素でＲＧＢを再現することとしても、観察者は、フルカラーを認識することができる。
このように、本発明に係る画像表示装置１は、バックライトを用いなくても、輝度を再現し、フルカラー表示を実現することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１      画像表示装置
１０    表示部
１１    上部透明電極
１２    下部電極
１３    電気泳動素子（表示素子）
１４Ｘ，１４Ｙ  選択部
２０    制御部
２１    画像信号入力手段
２２    色成分加算手段
２３    輝度算出手段
２４    色割合算出手段
２５    サブピクセル割当手段
２６    表示状態変更手段
【図１】
2018063374.tif 000027
【図２】
2018063374.tif 000028
【図３】
2018063374.tif 000029
【図４】
2018063374.tif 000030
【図５】
2018063374.tif 000031
【図６】
2018063374.tif 000032
【図７】
2018063374.tif 000033
【図８】
2018063374.tif 000034
【図９】
2018063374.tif 000035