JP2005301234A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号レベルが全体的に高い映像に対しては、より高輝度表示が可能となり、信号レベルが全体的に低い映像に対しては、より黒を沈めることが可能となり、コントラストの改善と高輝度化が図れる表示装置を提供する。
【解決手段】データ電極と走査電極とがマトリクス状に配置され、データ電極側に変調電圧が印加され、走査電極側に閾値電圧が印加される自発光型表示器を備えた表示装置において、入力信号をデジタル的に処理することによって、所定フレーム数単位毎に入力信号の信号レベル範囲を判別する信号レベル範囲判別手段、信号レベル範囲判別手段による判別結果に基づいて、閾値電圧を制御する閾値電圧制御手段、ならびにレベル範囲検出手段による判別結果に基づいて、入力信号レベルを補正する入力信号補正手段を備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、自発光型表示器を備えた表示装置に関する。
図１に示すように、データ電極と走査電極とがマトリクス状に配置され、データドライバ１１によってデータ電極側に変調電圧が印加され、操作ドライバ１２によって走査電極側に閾値電圧が印加される自発光型表示器１０が知られている。このような表示器１０はパッシブ型ディスプレイと呼ばれている。
図２は、自発光型表示器に用いられる自発光型素子の発光特性を示している。 自発光型素子は、図２に示すように、発光開始電圧Vstart以上の電圧が印加されると発光を開始する。そして、自発光型素子への印加電圧が高くなるほど発光輝度は増加する。
上記自発光型表示器を備えた表示装置においては、例えば、図３に示すように、自発光型表示器の各走査電極には、順次、発光開始電圧Vstartに相当する閾値電圧Vth が印加される。自発光型表示器のデータ電極には、信号レベルに応じて０〜Vmodmax の変調電圧Vmodが印加される。この結果、走査電極とデータ電極の交点となる発光素子にはVth ＋Vmod（０≦Vmod≦VmodMAX ）の電圧が印加され、その印加電圧に応じた輝度で発光する。
このような従来の表示装置（第１の従来例）では、データドライバ１１の性能上、Vmodmax を十分大きく取れないため、高い輝度を得ることができないという問題がある。
そこで、高い輝度を得るために、図４に示すように、Vth を発光開始電圧Vstartよりも高めに設定した表示装置（第２の従来例）が既に開発されている。しかしながら、第２の従来例では、信号レベルを０（変調電圧Vmodを０）としても、発光素子は幾らか発光しているため、コントラストが低下するという問題がある。
この発明は、コントラストを低下させることなく、信号レベルが全体的に高い映像に対しては、高輝度化が図れる表示装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、信号レベルが全体的に高い映像に対しては、より高輝度表示が可能となり、信号レベルが全体的に低い映像に対しては、より黒を沈めることが可能となり、コントラストの改善と高輝度化が図れる表示装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、データ電極と走査電極とがマトリクス状に配置され、データ電極側に変調電圧が印加され、走査電極側に閾値電圧が印加される自発光型表示器を備えた表示装置において、入力信号をデジタル的に処理することによって、所定フレーム数単位毎に入力信号の信号レベル範囲を判別する信号レベル範囲判別手段、信号レベル範囲判別手段による判別結果に基づいて、閾値電圧を制御する閾値電圧制御手段、ならびにレベル範囲検出手段による判別結果に基づいて、入力信号レベルを補正する入力信号補正手段を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、閾値電圧制御手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、閾値電圧を低い値に設定し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、閾値電圧を高い値に設定するものであり、入力信号補正手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を高輝度側に伸張させるように入力信号を補正し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を低輝度側に伸張させるように入力信号を補正するものであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１乃至２に記載の発明において、シーンチェンジ検出手段を備えており、信号レベル範囲判別手段は、シーンチェンジ検出手段によってシーンチェンジが検出されたときにのみ、入力信号の信号レベル範囲の判別結果を新たに更新することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、アクティブ型ディスプレイを備えた表示装置において、入力信号をデジタル的に処理することによって、所定フレーム数単位毎に入力信号の信号レベル範囲を判別する信号レベル範囲判別手段、信号レベル範囲判別手段による判別結果に基づいて、アクティブ型ディスプレイの駆動電源電圧を制御する駆動電源電圧制御手段、ならびにレベル範囲検出手段による判別結果に基づいて、入力信号レベルを補正する入力信号補正手段を備えていることを特徴とする表示装置。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、駆動電源電圧制御手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、駆動電源電圧を低い値に設定し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、駆動電源電圧を高い値に設定するものであり、入力信号補正手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を高輝度側に伸張させるように入力信号を補正し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を低輝度側に伸張させるように入力信号を補正するものであることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４乃至５に記載の発明において、シーンチェンジ検出手段を備えており、信号レベル範囲判別手段は、シーンチェンジ検出手段によってシーンチェンジが検出されたときにのみ、入力信号の信号レベル範囲の判別結果を新たに更新することを特徴とする。
この発明によれば、信号レベルが全体的に高い映像に対しては、より高輝度表示が可能となり、信号レベルが全体的に低い映像に対しては、より黒を沈めることが可能となり、コントラストの改善と高輝度化が図れるようになる。
以下、図５〜図２４を参照して、この発明の実施例について説明する。
まず、パッシブ型ディスプレイに、この発明を適用した場合の実施例について説明する。
〔１〕本願発明の考え方についての説明
信号レベルが８ビットで表される場合において、１画面中の信号レベルの最小値が１２８、最大値が２５５である場合を想定する。
図５は、図３で示した第１の従来例での制御例を示している。第１の従来例では、閾値電圧Vth を発光開始電圧Vstartに設定している。図５に示すように、当該フレームにおいて信号レベルが当該フレームの最小値（１２８）であるときの発光素子への印加電圧はVbとなり、当該フレームにおいて信号レベルが最大値（２５５）であるときの発光素子への印加電圧はVth+VmodMAX となる。したがって、発光輝度の範囲は、印加電圧範囲Vb〜Vth+VmodMAX に対応する輝度範囲Lb〜Lcとなる。
本願発明では、図６に示すように、閾値電圧Vth を発光開始電圧Vstartより高い値Vaに設定する。そして、信号レベルＳを、Ｓ−（２５５−Ｓ）×GAINに補正する。この結果、当該フレームにおいて信号レベルが当該フレームの最大値（２５５）であるときの発光素子への印加電圧はVa+ VmodMAX となる。また、当該フレームにおいて信号レベルが最小値（１２８）であるときの発光素子への印加電圧は、例えばVbとなる。したがって、発光輝度の範囲は、印加電圧範囲Vb〜Va+Vmod MAX に対応する輝度範囲Lb〜Ldとなり、輝度レベルが向上する。
〔２〕表示装置の構成の説明
図７は、無機ＥＬディスプレイ等の自発光型表示器を備えた表示装置の電気的構成を示している。
入力信号（８ビットデジタル信号）は、フレームメモリ１に送られるとともに信号レベル検出部（信号レベル範囲判別手段）３に送られる。フレームメモリ１に格納された入力信号は、信号レベル制御部（入力信号補正手段）２によって信号レベルが補正された後に、自発光型表示器１０のデータドライバ１１に送られる。自発光型表示器１０の走査ドライバ１２は、閾値電圧制御部（閾値電圧制御手段）４によって、制御される。信号レベル検出部３は、信号レベル制御部２に制御信号を与えるとともに、閾値電圧制御部４に制御信号を与える。
〔２−１〕信号レベル検出部３の説明
信号レベル検出部３は、最大・最小値検出部３１および判定部３２を備えている。最大・最小値検出部３１は、１フレーム毎（または数フレーム毎）に、入力信号の最大値MAX および最小値MIN を抽出して、判定部３２に与える。
判定部３２は、最大・最小値検出部３１から与えられた最大値MAX および最小値MIN に基づいて、信号レベル制御部２に与えるべきゲインGAINおよび分類判別信号Class と、閾値電圧制御部４に与えるべき閾値電圧制御用の設定値VTH を生成する。ゲインGAINは、入力信号を補正するための係数である。分類判別信号Class は、最大値MAX および最小値MIN に基づいて決定される分類を示すための判別信号である。設定値VTH は、閾値電圧Vth を決定するための設定値である。
判定部３２の動作について説明する。判定部３２は、まず、図８に示すように、１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN と予め設定された基準値minA,maxA,minC,maxC とに基づいて、信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、４つの分類Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、いずれに属するかを判別する。
各基準値minA,maxA,minC,maxC は、図８に示すように、入力信号の取りうる範囲（０〜２５５）内において、0 ＝minA＜minC＜maxA＜maxC＝255 の関係を保持するように設定されている。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minC以上でかつmaxA以下の範囲であるときには、分類がＢであると判定する。分類Ｂは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲の中間部にある場合を表している。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minA以上でかつmaxA以下の範囲であって、かつ分類Ｂに該当しない場合には、分類がＡであると判定する。分類Ａは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲にある場合を表している。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minC以上でかつmaxC以下の範囲であって、かつ分類Ｂに該当しない場合には、分類がＣであると判定する。分類Ｃは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲にある場合を表している。
分類Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにも該当しない場合には、分類がＤであると判定する。分類Ｄは、１フレーム内の信号レベル範囲が低輝度部から高輝度部に至る広範囲にある場合を表している。
次に、判定部３２は、分類結果に基づいて、分類判別信号Class 、ゲインGAINおよび設定値VTH とを、以下のように決定する。
分類結果がＢの場合：Class ＝2 ，GAIN＝Gb，VTH ＝Vthb
分類結果がＡの場合：Class ＝0 ，GAIN＝Ga，VTH ＝Vtha
分類結果がＣの場合：Class ＝1 ，GAIN＝Gc，VTH ＝Vthc
分類結果がＤの場合：Class ＝0 ，GAIN＝0 ，VTH ＝Vthd
ただし、Vtha( ＝Vthd) ＜Vthb＜Vthcである。なお、この例では、Vthaは発光開始電圧Vstartに設定されているものとする。なお、Ga、Gb、Gcは、０より大きくかつ１より小さい範囲内の値に設定される。
〔２−２〕信号レベル制御部２の説明
信号レベル制御部２の動作について説明する。信号レベル制御部２は、信号レベル検出部３から与えられた分類判別信号Class およびゲインGAINに基づいて、次式（１）によって入力信号S のレベルを補正する。SSは補正後の信号（信号レベル制御部２の出力信号）である。
Class ＝０の場合（分類がＡ，Ｄの場合）
SS＝S ＋S ＊GAIN
Class ＝1 の場合（分類がＣの場合）
SS＝S −(255−S)＊GAIN
Class ＝2 の場合（分類がＢの場合）
SS＝S −(MAX−S)＊GAIN …(1)
Class ＝1 の場合に、 Class＝2 の場合の補正式を用いるようにしてもよい。上記の例では、分類毎にゲインを設定しているが、１画面中の最大値および最小値に応じて、より適応的にゲインを設定してもよい。なお、信号レベル制御部２は、上記式(1) に基づいて、出力信号SSを生成しているが、 Class＝０の場合と、 Class＝1 の場合と、Class ＝2 の場合とのそれぞれについて、入力信号S と出力信号SSとの関係を示すテーブルを予め保持しておき、そのテーブルに基づいて、入力信号S を補正するようにしてもよい。
〔２−３〕閾値電圧制御部４の説明
閾値電圧制御部４の動作について説明する。閾値電圧制御部４は、信号レベル検出部３から与えられた設定値VTH に基づいて、閾値電圧を制御する。つまり、分類結果がＢの場合には、VTH ＝Vthbであるので、閾値電圧Vth がVthbとなるように走査ドライバ１２を制御する。分類結果がＡの場合には、VTH ＝Vthaであるので、閾値電圧Vth がVthaとなるように走査ドライバ１２を制御する。分類結果がＣの場合には、VTH ＝Vthcであるので、閾値電圧Vth がVthcとなるように走査ドライバ１２を制御する。分類結果がＤの場合には、VTH ＝Vthdであるので、閾値電圧Vth がVthdとなるように走査ドライバ１２を制御する。
〔３〕制御結果についての説明
分類結果がＡである場合(MIN＝0,MAX ＝128)の制御結果について説明する。図９（ａ）は、図３を用いて説明した第１の従来例による制御結果を、図９（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
第１の従来例では、入力信号レベルが補正されないのに対し、本手法では入力信号S が｛SS＝S ＋S ＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が高輝度側に伸張されている。このため、本手法では、第１の従来例に比べて輝度を高くすることができる。
分類結果がＣである場合(MIN＝128,MAX ＝255)の制御結果について説明する。図１０（ａ）は、図３を用いて説明した第１の従来例による制御結果を、図１０（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
第１の従来例では、閾値電圧Vth がVstartに設定されているのに対し、本手法では閾値電圧Vth がVthc( ＞Vstart) に設定されている。また、本手法では、入力信号S が｛SS＝S −(255−S)＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が低輝度側に伸張されている。このため、本手法では、高輝度側の発光輝度を高くすることができるようになり、コントラストも改善される。
分類結果がＢである場合(MIN＝64,MAX＝192)の制御結果について説明する。図１１（ａ）は、図３を用いて説明した第１の従来例による制御結果を、図１１（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
第１の従来例では、閾値電圧Vth がVstartに設定されているのに対し、本手法では閾値電圧Vth がVthb( ＞Vstart) に設定されている。また、本手法では、入力信号S が｛SS＝S −(MAX−S)＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が低輝度側に伸張されている。また、本手法では、高輝度側はVth のシフトにより第１の従来例より発光輝度が高くなる。このように、本手法では、高輝度側の発光輝度を高くすることができるようになり、コントラストも改善される。
〔１〕本願発明の考え方についての説明
信号レベルが８ビットで表される場合において、１画面中の信号レベルの最小値が０、最大値が１２８である場合を想定する。
図１２は、図４で示した第２の従来例での制御例を示している。第２の従来例では、閾値電圧Vth を発光開始電圧Vstartよりも高い値Vaに設定している。図１２に示すように、当該フレームにおいて信号レベルが当該フレームの最小値（０）であるときの発光素子への印加電圧はVaとなり、当該フレームにおいて信号レベルが最大値（１２８）であるときの発光素子への印加電圧はVbとなる。したがって、発光輝度の範囲は、印加電圧範囲Va〜Vbに対応する輝度範囲La〜Lbとなる。
本願発明では、図１３に示すように、閾値電圧Vth を発光開始電圧Vstartに設定する。そして、信号レベルＳを、Ｓ＋Ｓ＊ＧＡＩＮに補正する。この結果、当該フレームにおいて信号レベルが当該フレームの最小値（０）であるときの発光素子への印加電圧はVstart（V0) となり、当該フレームにおいて信号レベルが最大値（１２８）であるときの発光素子への印加電圧はVbとなる。したがって、発光輝度の範囲は、印加電圧範囲V0〜Vbに対応する輝度範囲L0〜Lbとなり、コントラストが改善される。
〔２〕表示装置の構成の説明
表示装置の構成は、第１の実施例と同じである。つまり、表示装置の構成は、図７に示す通りである。ただし、信号レベル検出部３内の判定部３２の処理および信号レベル制御部２の処理が、第１の実施例と異なっている。
〔２−１〕信号レベル検出部３の説明
信号レベル検出部３は、最大・最小値検出部３１および判定部３２を備えている。最大・最小値検出部３１は、１フレーム毎に、入力信号の最大値MAX および最小値MIN を抽出して、判定部３２に与える。
判定部３２は、最大・最小値検出部３１から与えられた最大値MAX および最小値MIN に基づいて、信号レベル制御部２に与えるべきゲインGAINおよび分類判別信号Class と、閾値電圧制御部４に与えるべき閾値電圧制御用の設定値VTH を生成する。ゲインGAINは、入力信号を補正するための係数である。分類判別信号Class は、最大値MAX および最小値MIN に基づいて決定される分類を示すための判別信号である。設定値VTH は、閾値電圧Vth を決定するための設定値である。
判定部３２の動作について説明する。判定部３２は、まず、図８に示すように、１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN と予め設定された基準値minA,maxA,minC,maxC とに基づいて、信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、４つの分類Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、いずれに属するかを判別する。
各基準値minA,maxA,minC,maxC は、図８に示すように、入力信号の取りうる範囲（０〜２５５）内において、0 ＝minA＜minC＜maxA＜maxC＝255 の関係を保持するように設定されている。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minC以上でかつmaxA以下の範囲であるときには、分類がＢであると判定する。分類Ｂは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲の中間部にある場合を表している。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minA以上でかつmaxA以下の範囲であって、かつ分類Ｂに該当しない場合には、分類がＡであると判定する。分類Ａは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲にある場合を表している。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minC以上でかつmaxC以下の範囲であって、かつ分類Ｂに該当しない場合には、分類がＣであると判定する。分類Ｃは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲にある場合を表している。
分類Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにも該当しない場合には、分類がＤであると判定する。分類Ｄは、１フレーム内の信号レベル範囲が低輝度部から高輝度部に至る広範囲にある場合を表している。
次に、判定部３２は、分類結果に基づいて、分類判別信号Class 、ゲインGAINおよび設定値VTH とを、以下のように決定する。
分類結果がＢまたはＤの場合：Class ＝0 ，GAIN＝0 ，VTH ＝Vthb
分類結果がＡの場合：Class ＝0 ，GAIN＝Ga，VTH ＝Vtha
分類結果がＣの場合：Class ＝1 ，GAIN＝Gb，VTH ＝Vthc
ただし、Vtha＜Vthb＜Vthcである。なお、この例では、Vthaは発光開始電圧Vstartに設定されているものとする。なお、Ga、Gbは、０より大きくかつ１より小さい範囲内の値に設定される。
〔２−２〕信号レベル制御部２の説明
信号レベル制御部２の動作について説明する。信号レベル制御部２は、信号レベル検出部３から与えられた分類判別信号Class およびゲインGAINに基づいて、次式（２）によって入力信号S のレベルを補正する。SSは補正後の信号（信号レベル制御部２の出力信号）である。
Class ＝０の場合（分類がＡ，Ｂ，Ｄの場合）
SS＝S ＋S ＊GAIN
Class ＝1 の場合（分類がＣの場合）
SS＝S −(255−S)＊GAIN …(2)
なお、信号レベル制御部２は、上記式(2) に基づいて、出力信号SSを生成しているが、 Class＝０の場合と、 Class＝1 の場合とのそれぞれについて、入力信号S と出力信号SSとの関係を示すテーブルを予め保持しておき、そのテーブルに基づいて、入力信号S を補正するようにしてもよい。
〔２−３〕閾値電圧制御部４の説明
閾値電圧制御部４の動作について説明する。閾値電圧制御部４は、信号レベル検出部３から与えられた設定値VTH に基づいて、閾値電圧を制御する。つまり、分類結果がＢまたはＤの場合には、VTH ＝Vthbであるので、 閾値電圧Vth がVthbとなるように走査ドライバ１２を制御する。分類結果がＡの場合には、VTH ＝Vthaであるので、閾値電圧Vth がVthaとなるように走査ドライバ１２を制御する。分類結果がＣの場合には、VTH ＝Vthcであるので、閾値電圧Vth がVthcとなるように走査ドライバ１２を制御する。
〔３〕制御結果についての説明
分類結果がＡである場合(MIN＝0,MAX ＝128)の制御結果について説明する。図１４（ａ）は、図４を用いて説明した第２の従来例による制御結果を、図１４（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
第２の従来例では、閾値電圧Vth がVstartより大きなVthbに設定されているのに対し、本手法では閾値電圧Vth がVtha( ＝Vstart＜Vthb) に設定されている。また、本手法では、入力信号S が｛SS＝S ＋S ＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が高輝度側に伸張されている。このため、本手法では、低輝度側の発光輝度を低くする( 黒レベルを沈下させる) ことができるので、コントラストが改善される。
分類結果がＣである場合(MIN＝128,MAX ＝255)の制御結果について説明する。図１５（ａ）は、図４を用いて説明した第２の従来例による制御結果を、図１５（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
第２の従来例では、閾値電圧Vth がVthbに設定されているのに対し、本手法では閾値電圧Vth がVthc（＞Vthb) に設定されている。また、本手法では、入力信号S が｛SS＝S −(255−S)＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が低輝度側に伸張されている。このため、本手法では、高輝度側の発光輝度を高くすることができるようになり、コントラストが改善される。
なお、分類結果がＢまたはＤである場合には、SS＝S, VTH＝Vthbとなるので、本手法の制御結果と、第２の従来例の制御結果とは同じとなる。
上記第１実施例および第２実施例では、フレーム単位でClass 、GAINおよびVTH を算出して、入力信号レベルの補正および閾値電圧Vth の制御を行っているが、水平ライン単位でClass 、GAINおよびVTH を算出して、入力信号レベルの補正および閾値電圧Vth の制御を行うようにしてもよい。
第１実施例および第２実施例では、信号レベル検出部３は、１フレーム毎（または数フレーム毎）に信号レベル検出結果（Class 、GAINおよびVTH ）を新たに更新しているが、第１実施例または第２実施例において、シーンチェンジが検出されたときのみ、信号レベル検出部３によって、信号レベル検出結果（Class 、GAINおよびVTH ）を新たに更新させるようにしてもよい。
図１６は、表示装置の電気的構成を示している。図１６において、図７と同じものには、同じ符号を付してその説明を省略する。
この表示装置では、現フレームの入力信号とフレームメモリ１から得られる１フレーム前の入力信号とに基づいて、それらのフレーム間でシーンが変化したか否かを判別するためのシーンチェンジ検出部５が設けられている。シーンチェンジ検出部５としては、たとえば、前フレームと現フレームとの間の動き検出結果に基づいて、それらのフレーム間でシーンが変化したか否かを判別するものが用いられる。
シーンチェンジ検出部５は、シーンチェンジを検出したときには、そのことを信号レベル検出部３に伝える。信号レベル検出部３は、シーンチェンジが検出されたときのみ、信号レベル検出結果（Class 、GAINおよびVTH ）を新たに更新して、出力する。信号レベル検出部３は、シーンチェンジが検出されていない場合には、前回の信号レベル検出結果（Class 、GAINおよびVTH ）を引き続いて出力する。
第３実施例では、フレーム毎に輝度レベルが変動してチラツキが発生するといったことを防止できるようになる。
次に、アクティブ型ディスプレイに、この発明を適用した場合の実施例について説明する。
〔１〕アクティブ型ディスプレイについての説明
図１７は、アクティブ型ディスプレイの基本画素構成を示している。
アクティブ型ディスプレイ（自発光型表示器）の１画素分の回路は、スイッチング用ＴＦＴ１０１と、コンデンサ１０２と、駆動用ＴＦＴ１０３と、無機ＥＬ素子（発光素子）１０４とから構成されている。
スイッチング用ＴＦＴ１０１のドレインには、データライン１１１を介して表示信号Dataが印加される。スイッチング用ＴＦＴ１０１のゲートには、走査ライン１１２を介して選択信号SCANが印加される。スイッチング用ＴＦＴ１０１のソースは、駆動用ＴＦＴ１０３のゲートに接続されているとともに、コンデンサ１０２を介して接地されている。駆動用ＴＦＴ１０３のドレインには、電源ライン１１３を介して駆動電源電圧ＶＤＤが印加されている。駆動用ＴＦＴ１０３のソースは、無機ＥＬ素子１０４の陽極に接続されている。無機ＥＬ素子１０４の陰極は、接地されている。
スイッチング用ＴＦＴ１０１は、選択信号SCANによってオンオフ制御される。コンデンサ１０２は、スイッチング用ＴＦＴ１０１がオンのときに、スイッチング用ＴＦＴ１０１を介して供給される表示信号Dataによって充電される。そして、スイッチング用ＴＦＴ１０１がオフのときには、充電電圧を維持する。駆動用ＴＦＴ１０３は、そのゲートに加えられるコンデンサ１０２の保持電圧に応じた電流を無機ＥＬ素子１０４に供給する。
図１８は、アクティブ型ディスプレイ（自発光型表示器）に用いられる自発光型素子の発光特性を示している。
自発光型素子は、図１８に示すように、発光開始電圧Vstart以上の印加電圧Dataが印加されると発光を開始する。そして、自発光型素子への印加電圧Dataが高くなるほど発光輝度は増加する。ただし、信号レベルが最大値（２５５）のときの発光素子への印加電圧は、駆動電源電圧ＶＤＤとなる。
〔２〕本願発明の考え方についての説明
信号レベルが８ビットで表される場合において、１画面中の信号レベルの最小値が１２８、最大値が２５５である場合を想定する。
図１９は、従来の制御例を示している。従来例では、駆動電源電圧VDD をVDDstdに設定している。図１９に示すように、当該フレームにおいて信号レベルが当該フレームの最小値（１２８）であるときの発光素子への印加電圧はVbとなり、当該フレームにおいて信号レベルが最大値（２５５）であるときの発光素子への印加電圧はVDD となる。したがって、発光輝度の範囲は、印加電圧範囲Vb〜VDD に対応する輝度範囲Lb〜Lcとなる。
本願発明では、図２０に示すように、駆動電源電圧VDD をVDDstdより高い値VDDpに設定する。そして、信号レベルＳを、Ｓ−（２５５−Ｓ）×GAINに補正する。この結果、当該フレームにおいて信号レベルが当該フレームの最大値（２５５）であるときの発光素子への印加電圧はVDDpとなる。また、当該フレームにおいて信号レベルが最小値（１２８）であるときの発光素子への印加電圧は、例えばVbとなる。したがって、発光輝度の範囲は、印加電圧範囲Vb〜VDDpに対応する輝度範囲Lb〜Ldとなり、輝度レベルが向上する。
〔３〕表示装置の構成の説明
図２１は、無機ＥＬディスプレイ等の自発光型表示器を備えた表示装置の電気的構成を示している。
入力信号（８ビットデジタル信号）は、フレームメモリ２０１、信号レベル検出部（信号レベル範囲判別手段）２０３およびタイミング制御部２０５に送られる。フレームメモリ２０１に格納された入力信号は、信号レベル制御部（入力信号補正手段）２０２によって信号レベルが補正された後に、自発光型表示器１１０のデータライン１１１に送られる。自発光型表示器１１０の走査ライン１１２は、タイミング制御部２０５によって制御される。自発光型表示器１１０の電源ライン１１３は、電圧制御部（駆動電源電圧制御手段）２０４によって、制御される。信号レベル検出部２０３は、信号レベル制御部２０２に制御信号を与えるとともに、電圧制御部２０４に制御信号を与える。
〔３−１〕信号レベル検出部３の説明
信号レベル検出部２０３は、最大・最小値検出部２３１および判定部２３２を備えている。最大・最小値検出部２３１は、１フレーム毎( または数フレーム毎) に、入力信号の最大値MAX および最小値MIN を抽出して、判定部２３２に与える。
判定部２３２は、最大・最小値検出部２３１から与えられた最大値MAX および最小値MIN に基づいて、信号レベル制御部２０２に与えるべきゲインGAINおよび分類判別信号Class と、電圧制御部２０４に与えるべき電圧制御用の設定値VDD を生成する。ゲインGAINは、入力信号を補正するための係数である。分類判別信号Class は、最大値MAX および最小値MIN に基づいて決定される分類を示すための判別信号である。設定値VDD は、駆動電源電圧を決定するための設定値である。
判定部２３２の動作について説明する。判定部２３２は、まず、図８に示すように、１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN と予め設定された基準値minA,maxA,minC,maxC とに基づいて、信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、４つの分類Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、いずれに属するかを判別する。
各基準値minA,maxA,minC,maxC は、図８に示すように、入力信号の取りうる範囲（０〜２５５）内において、0 ＝minA＜minC＜maxA＜maxC＝255 の関係を保持するように設定されている。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minC以上でかつmaxA以下の範囲であるときには、分類がＢであると判定する。分類Ｂは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲の中間部にある場合を表している。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minA以上でかつmaxA以下の範囲であって、かつ分類Ｂに該当しない場合には、分類がＡであると判定する。分類Ａは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲にある場合を表している。
１フレームにおける信号最大値MAX および信号最小値MIN の存在する範囲が、minC以上でかつmaxC以下の範囲であって、かつ分類Ｂに該当しない場合には、分類がＣであると判定する。分類Ｃは、１フレーム内の信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲にある場合を表している。
分類Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにも該当しない場合には、分類がＤであると判定する。分類Ｄは、１フレーム内の信号レベル範囲が低輝度部から高輝度部に至る広範囲にある場合を表している。
次に、判定部２３２は、分類結果に基づいて、分類判別信号Class 、ゲインGAINおよび設定値VDD とを、以下のように決定する。
分類結果がＢの場合：Class ＝2 ，GAIN＝Gb，VDD ＝VDDb
分類結果がＡの場合：Class ＝0 ，GAIN＝Ga，VDD ＝VDDa
分類結果がＣの場合：Class ＝1 ，GAIN＝Gc，VDD ＝VDDc
分類結果がＤの場合：Class ＝0 ，GAIN＝0 ，VTH ＝VDDd
ただし、VDDa( ＝VDDd) ＜VDDb＜VDDcである。なお、Ga、Gb、Gcは、０より大きくかつ１より小さい範囲内の値に設定される。
〔３−２〕信号レベル制御部２０２の説明
信号レベル制御部２０２の動作について説明する。信号レベル制御部２０２は、信号レベル検出部２０３から与えられた分類判別信号Class およびゲインGAINに基づいて、次式（３）によって入力信号S のレベルを補正する。SSは補正後の信号（信号レベル制御部２０２の出力信号）である。
Class ＝０の場合（分類がＡ，Ｄの場合）
SS＝S ＋S ＊GAIN
Class ＝1 の場合（分類がＣの場合）
SS＝S −(255−S)＊GAIN
Class ＝2 の場合（分類がＢの場合）
SS＝S −(MAX−S)＊GAIN …(3)
Class ＝1 の場合に、 Class＝2 の場合の補正式を用いるようにしてもよい。上記の例では、分類毎にゲインを設定しているが、１画面中の最大値および最小値に応じて、より適応的にゲインを設定してもよい。なお、信号レベル制御部２０２は、上記式(3) に基づいて、出力信号SSを生成しているが、 Class＝０の場合と、 Class＝1 の場合と、Class ＝2 の場合とのそれぞれについて、入力信号S と出力信号SSとの関係を示すテーブルを予め保持しておき、そのテーブルに基づいて、入力信号S を補正するようにしてもよい。
〔３−３〕電圧制御部２０４の説明
電圧制御部２０４の動作について説明する。電圧制御部２０４は、信号レベル検出部２０３から与えられた設定値VDD に基づいて、駆動電源電圧を制御する。つまり、分類結果がＢの場合にはVDD ＝VDDbであるので、電源ライン１１３に供給される駆動電源電圧VDD がVDDbとなるように制御する。分類結果がＡの場合には、VDD ＝VDDaであるので、電源ライン１１３に供給される駆動電源電圧VDD がVDDaとなるように制御する。分類結果がＣの場合には、VDD ＝VDDcであるので、電源ライン１１３に供給される駆動電源電圧VDD がVDDcとなるように制御する。分類結果がＤの場合には、VDD ＝VDDdであるので、電源ライン１１３に供給される駆動電源電圧VDD がVDDdとなるように制御する。
〔４〕制御結果についての説明
分類結果がＡである場合(MIN＝0,MAX ＝128)の制御結果について説明する。図２２（ａ）は、図１９を用いて説明した従来例による制御結果を、図２２（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
従来例および本願手法とも、駆動電源電圧VDD はVDDa( ＝VDDstd) に設定されている。従来例では入力信号レベルが補正されないのに対し、本手法では入力信号S が｛SS＝S ＋S ＊GAIN｝に基づい補正されるため、入力信号のレベル範囲が高輝度側に伸張されている。このため、本手法では、従来例に比べて輝度を高くすることができる。
分類結果がＣである場合(MIN＝128,MAX ＝255)の制御結果について説明する。図２３（ａ）は、図１９を用いて説明した従来例による制御結果を、図２３（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
従来例では、駆動電源電圧VDD はVDDa( ＝VDDstd) に設定されているのに対し、本手法では駆動電源電圧VDD が VDDc(＞VDDa) に設定されている。また、本手法では、入力信号S が｛SS＝S −(255−S)＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が低輝度側に伸張されている。このため、本手法では、高輝度側の発光輝度を高くすることができるようになる。
なお、分類結果がＢである場合(MIN＝64,MAX＝192)の制御結果について説明する。図２４（ａ）は、図１９を用いて説明した従来例による制御結果を、図２４（ｂ）は本発明の実施例（以下、本手法という）による制御結果を示している。
従来例では、駆動電源電圧VDD はVDDa( ＝VDDstd) に設定されているのに対し、本手法では駆動電源電圧VDD が VDDb(＞VDDa) に設定されている。また、本手法では、入力信号S が｛SS＝S −(MAX−S)＊GAIN｝に基づいて補正されるため、入力信号のレベル範囲が低輝度側に伸張されている。また、本手法では、高輝度側はVDD のシフトにより従来例より発光輝度が高くなる。このように、本手法では、高輝度側の発光輝度を高くすることができるようになり、コントラストも改善される。
第４実施例では、信号レベル検出部２０３は、１フレーム毎（または数フレーム毎に）に信号レベル検出結果（Class 、GAINおよびVDD ）を新たに更新しているが、シーンチェンジが検出されたときのみ、信号レベル検出部２０３によって、信号レベル検出結果（Class 、GAINおよびVDD ）を新たに更新させるようにしてもよい。
自発光型表示器の構成を示すブロック図である。 自発光型表示器に用いられる自発光型素子の発光特性を示すグラフである。 閾値電圧Vth を発光開始電圧Vstartに設定した場合の、閾値電圧、変調電圧および信号レベルの関係を示すグラフである。 閾値電圧Vth をVth を発光開始電圧Vstartよりも高めに設定した場合の、閾値電圧、変調電圧および信号レベルの関係を示すグラフである。 図３で示した第１の従来例での制御例を示すグラフである。 本発明の考え方を示すグラフである。 無機ＥＬディスプレイ等の自発光型表示器を備えた表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 信号レベル検出部３内の判定部３２の動作を説明するための模式図である。 分類結果がＡである場合の制御結果を示し、図９（ａ）は第１の従来例による制御結果を、図９（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 分類結果がＣである場合の制御結果を示し、図１０（ａ）は第１の従来例による制御結果を、図１０（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 分類結果がＢである場合の制御結果を示し、図１１（ａ）は第１の従来例による制御結果を、図１１（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 図４で示した第２の従来例での制御例を示すグラフである。 本発明の考え方を示すグラフである。 分類結果がＡである場合の制御結果を示し、図１４（ａ）は第２の従来例による制御結果を、図１４（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 分類結果がＣである場合の制御結果を示し、図１５（ａ）は第２の従来例による制御結果を、図１５（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 第３実施例による表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 アクティブ型ディスプレイの基本画素構成を示す電気回路図である。 アクティブ型ディスプレイ（自発光型表示器）に用いられる自発光型素子の発光特性を示すグラフである。 従来の制御例を示すグラフである。 本発明の考え方を示すグラフである。 無機ＥＬディスプレイ等の自発光型表示器を備えた表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 分類結果がＡである場合の制御結果を示し、図２２（ａ）は従来例による制御結果を、図２２（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 分類結果がＣである場合の制御結果を示し、図２３（ａ）は従来例による制御結果を、図２３（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。 分類結果がＢである場合の制御結果を示し、図２４（ａ）は従来例による制御結果を、図２４（ｂ）は本手法による制御結果を示すグラフである。
符号の説明
１，２０１ フレームメモリ
２，２０２ 信号レベル制御部
３，２０３ 信号レベル検出部
４ 閾値電圧制御部
５ シーンチェンジ検出部
１０，１１０ 自発光型表示器
１１ データドライバ
１２ 走査ドライバ
１１１ データライン
１１２ 走査ライン
１１３ 電源ライン
２０４ 電圧制御部
２０５ タイミング制御部

Claims (6)

  1. データ電極と走査電極とがマトリクス状に配置され、データ電極側に変調電圧が印加され、走査電極側に閾値電圧が印加される自発光型表示器を備えた表示装置において、
    入力信号をデジタル的に処理することによって、所定フレーム数単位毎に入力信号の信号レベル範囲を判別する信号レベル範囲判別手段、
    信号レベル範囲判別手段による判別結果に基づいて、閾値電圧を制御する閾値電圧制御手段、ならびに
    レベル範囲検出手段による判別結果に基づいて、入力信号レベルを補正する入力信号補正手段、
    を備えていることを特徴とする表示装置。
  2. 閾値電圧制御手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、閾値電圧を低い値に設定し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、閾値電圧を高い値に設定するものであり、
    入力信号補正手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を高輝度側に伸張させるように入力信号を補正し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を低輝度側に伸張させるように入力信号を補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. シーンチェンジ検出手段を備えており、信号レベル範囲判別手段は、シーンチェンジ検出手段によってシーンチェンジが検出されたときにのみ、入力信号の信号レベル範囲の判別結果を新たに更新することを特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の表示装置。
  4. アクティブ型ディスプレイを備えた表示装置において、
    入力信号をデジタル的に処理することによって、所定フレーム数単位毎に入力信号の信号レベル範囲を判別する信号レベル範囲判別手段、
    信号レベル範囲判別手段による判別結果に基づいて、アクティブ型ディスプレイの駆動電源電圧を制御する駆動電源電圧制御手段、ならびに
    レベル範囲検出手段による判別結果に基づいて、入力信号レベルを補正する入力信号補正手段、
    を備えていることを特徴とする表示装置。
  5. 駆動電源電圧制御手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、駆動電源電圧を低い値に設定し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、駆動電源電圧を高い値に設定するものであり、
    入力信号補正手段は、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から高輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を高輝度側に伸張させるように入力信号を補正し、信号レベル範囲判別手段によって判別された信号レベル範囲が、全レベル範囲から低輝度部が除かれた範囲である場合には、当該信号レベル範囲を低輝度側に伸張させるように入力信号を補正するものであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. シーンチェンジ検出手段を備えており、信号レベル範囲判別手段は、シーンチェンジ検出手段によってシーンチェンジが検出されたときにのみ、入力信号の信号レベル範囲の判別結果を新たに更新することを特徴とする請求項４および５のいずれかに記載の表示装置。
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