JP2007206330A

JP2007206330A - 自発光表示装置

Info

Publication number: JP2007206330A
Application number: JP2006024500A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Inoe; 政信井ノ江; Takahiro Kobayashi; 隆宏小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】表示装置システムの電源負担を小さくし、低消費電力化および画質劣化抑制を図る自発光表示装置を提供する。
【解決手段】自発光表示装置は、表示データ特徴検出部１の出力する信号と電力比較部３の出力する点灯パルス数とにより、水平同期毎に画面電力を算出する画面電力算出部２と、画面電力算出部２の出力する算出電力を目標電力と比較して、表示画面電力が水平同期毎に目標電力に近づくように、次水平同期期間の点灯用パルスのオン／オフの制御信号を出力する電力比較部３を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自発光素子を用いて映像信号を表示する自発光表示装置に関する。

従来の自発光表示装置は、例えば特許文献１に記載のように、入力した映像信号を有機ＥＬ素子を使用した自発光表示部に表示する。図１１に、特許文献１に記載の従来の自発光表示装置を示す。

従来の自発光表示装置は、入力した輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，ＣｒをアナログのＲＧＢ信号に変換するＲＧＢマトリクス回路４０、有機ＥＬパネル４４の解像度（水平／垂直ドット数）に合わせるためにアナログのＲＧＢ信号の解像度変換の処理を行う解像度変換回路４１、アナログのＲＧＢ信号をデジタルのＲＧＢ信号に変換するＡ／Ｄ変換回路４２、Ａ／Ｄ変換回路４２から供給されるＲＧＢ信号のレベルに応じた制御信号を有機ＥＬパネル４４に出力するパネル制御回路４３、及び自発光表示部である有機ＥＬパネル４４を有する。

さらに、従来の自発光表示装置は、アナログのＲＧＢ信号を合成する信号合成回路４６、アナログ信号中に含まれるノイズ成分や高周波成分を取り除くローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路４８、及びＡ／Ｄ変換回路４８によりサンプリングされた信号を入力し、１フィールド（１画面）分の総データを検出する総データ検出回路４９を有する。

パネル制御回路４３は、１フィールド分の総データを発光時間に変換するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５を有し、総データ検出回路４９から供給される１フィールド分の総データに基づいて有機ＥＬ素子の発光時間を制御する。

ＬＵＴ４５の入力データと発光時間（デューティ比）の関係を図１２に示す。例えば実線で示すように入力データに対して線形リニアな発光時間（デューティ比）が得られる。破線は、画質の好みや入力ソースに応じて特性を変化させた場合を示している。
特開２００３−２２８３３１号公報

従来の自発光表示装置は、総データの検出結果を次フィールドにおける発光時間の制御に反映させているため、表示データと発光制御との間に遅延が発生する。そのため、総データが小さいフィールドから総データが大きなフィールドへ変化した場合に、大きな総データ画面に対して発光時間が大きい状態となり、大きな電力が消費されることになる。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、表示装置システムの電源負担を小さくして低消費電力化を図ると共に、画質の劣化を抑制する自発光表示装置を提供する。

本発明の自発光表示装置は、自発光素子により画素が構成される自発光表示部と、１フィールド内の所定期間において表示データの特徴を積算検出する表示データ特徴検出部と、前記表示データ特徴検出部の出力値から、前記自発光表示部の消費電力を水平期間毎に算出する画面電力算出部と、前記画面電力算出部の算出した電力を目標電力と比較して、比較結果に応じて水平期間毎に点灯パルスがオン又はオフの制御信号を出力する電力比較部と、前記制御信号に基づいて、前記自発光表示部の画素を発光させるための信号を出力する点灯用シフトレジスタと、を備えたことを特徴とする。

水平期間単位の点灯用パルス処理を行い、フィールド期間内における電力を制御することにより、自発光表示部に表示される表示データに応じた電力制御を時間遅延無く実現できる。

上記の自発光表示装置は、前フィールドの所定時間における電力値と最終点灯パルス数情報を保持するフィールド情報保持部を更に有し、前記電力比較部は、前記画面電力算出部の算出した電力を、目標電力及び前記フィールド情報保持部の情報と比較して、比較結果に応じて水平期間毎に、点灯パルスがオン又はオフの制御信号を出力しても良い。本構成によれば、自発光表示部に表示される表示データに応じた電力制御を時間遅延無く実現できるとともに、前フィールドとの相関性に基づいた制御を実現できる。

前記表示データ特徴検出部は、表示データを構成するＲＧＢ信号の１フィールド内の所定期間におけるレベル積算値を水平期間周期毎に出力しても良い。

前記画面電力算出部は、前記表示データ特徴検出部から出力される特徴検出データに対して前記自発光表示部のＲＧＢ画素別の電力消費特性に応じた重み付けを施し、前記電力比較部からの点灯パルス数情報を用いて前記自発光表示部の消費電力を算出しても良い。

前記電力比較部は、前記自発光表示部における最大電力に対する目標電力の割合相当までの発光デューティ期間は点灯パルスをオン状態に保ち、以後、前記画面電力算出部からの算出電力と目標電力とを水平期間毎に比較し、算出電力が目標電力より大きい場合は点灯パルスをオフし、そうでない場合はオンするとともに、前記画面電力算出部に対して点灯パルス数情報を出力しても良い。

前記電力比較部は、前記自発光表示部における最大電力に対する目標電力の割合相当までの発光デューティ期間は点灯パルスをオン状態に保ち、以後、前記画面電力算出部からの算出電力と目標電力とを水平期間毎に比較し、算出電力が目標電力より大きい場合は水平期間点灯パルスをオフし、そうでない場合はオンするとともに、前記画面電力算出部に対して点灯パルス数情報を出力しても良い。

前記電力比較部は、１フィールド期間の目標電力を比較値として持ち、前記画面電力算出部からの算出電力と目標電力とを水平期間毎に比較し、算出電力が目標電力より大きい場合は点灯パルスをオフし、そうでない場合はオンし、フィールド期間中の所定時間においては、前記フィールド情報保持部からの前フィールドの所定時間の電力値と現状電力値を比較し、電力差が所定の範囲以上であれば算出電力が目標電力に近づくように点灯パルスの制御を行い、電力差が所定の範囲内であれば前フィールドの最終点灯パルス数に近づけるように点灯パルスをオフ、オンしても良い。

上記の自発光表示装置は、表示データを前記自発光表示部に書き込むための制御信号およびデータ信号を出力する表示データ書き込み処理部と、前記自発光表示部に対してデータ信号を出力するソースドライバと、前記ソースドライバからの信号を前記自発光表示部に書き込むための制御信号を出力する書き込み用シフトレジスタと、を更に有しても良い。

本発明の自発光表示装置によれば、表示装置システムの電源負担を小さくして低消費電力化を実現すると共に、画質の劣化を抑制できるという格別な効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図を参照して説明する。

《実施の形態１》
図１から図８を用いて、本発明の実施の形態１の自発光表示装置を説明する。図１に、本発明の実施の形態１の自発光表示装置の概略の構成を示す。本実施形態の自発光表示装置は、有機ＥＬ素子などの自発光素子により画素が構成される自発光表示部８を有し、入力した映像信号を自発光表示部８に表示する。

本実施形態の自発光表示装置は、水平同期信号、垂直同期信号、Ｒ信号、Ｇ信号、及びＢ信号を入力し、自発光表示部８に表示データを書き込むための制御信号である書き込み信号とデータ信号とを生成する表示データ書き込み処理部４、自発光表示部８に対してデータ信号を出力するソースドライバ５、及びデータ信号を自発光表示部８に書き込むための書き込み信号を自発光表示部８のライン毎にシフトさせて出力する書き込み用シフトレジスタ６を有する。

さらに、本実施形態の自発光表示装置は、水平同期信号、垂直同期信号、Ｒ信号、Ｇ信号、及びＢ信号を入力し、１フィールド内の所定期間において表示データの特徴を積算検出する表示データ特徴検出部１、自発光表示部８において消費される電力を水平期間毎に算出する画面電力算出部２、画面電力算出部２の結果と目標電力を比較して、比較結果に応じて水平期間毎に制御信号である発光走査信号を生成する電力比較部３、及び自発光表示部８の画素を発光させるための発光走査信号を自発光表示部８のライン毎にシフトさせて出力する点灯用シフトレジスタ７を有する。

図２に、表示データ特徴検出部１の検出状態を示す。図２（ａ）は、水平期間および垂直期間に対する表示エリアの位置付けを示す。図２（ｂ）は、垂直期間と表示エリアの関係を示す。表示データ特徴検出部１は、垂直期間の先頭部分で、１フィールド分の表示データの特徴積算値をクリアする。その後、表示エリアの期間中、水平周期毎に水平期間中の表示エリア分の表示データを加算しながら、ＲＧＢ各々の信号のＳｕｍデータを出力する。ＲＧＢ各々の信号のＳｕｍデータは、画面電力算出部２に入力される。

図３に、画面電力算出部２の構成を示す。画面電力算出部２は、表示データ特徴検出部１から受け取ったＲＧＢ信号各々のＳｕｍデータに対して、自発光表示部８のＲＧＢ画素別の電力消費特性に応じた重み付け係数を乗算する。その後、画面電力算出部２は、ＲＧＢ信号の全てのＳｕｍデータを加算し、その合計値に対して、電力比較部３から供給されるフィールドの先頭からその時点まで加算された点灯パルス数を乗算し、フィールド内の電力換算データ（算出電力データ）として出力する。算出電力データは、電力比較部３に入力される。

図４に、電力比較部３の制御状態を示す。電力比較部３は、自発光表示部８の消費電力が、図４の破線で示された目標電力カーブを超えないように制御する。電力比較部３は、目標電力カーブを比較値として持ち、画面電力算出部２からの算出電力データと目標電力カーブとを水平期間毎に比較する。電力比較部３は、算出電力データが目標電力カーブより大きい場合はオフの水平期間点灯パルスを出力し、算出電力データが目標電力カーブ以下の場合はオンの水平期間点灯パルスを出力する。電力比較部３は、オン又はオフを示す水平期間点灯パルスを発光走査信号として点灯用シフトレジスタ７に出力する。また、電力比較部３は、フィールドの先頭からその時点まで加算された点灯パルス数情報を画面電力算出部２に出力する。

なお、電力比較部３は図５に示す制御を行っても良い。図５に、電力比較部３の他の制御状態を示す。電力比較部３は、最大電力に対する目標電力の割合相当までの発光デューティ期間、点灯パルスをオン状態に保つ。以後、電力比較部３は、画面電力算出部２からの算出電力データと目標電力カーブとを水平期間毎に比較し、算出電力データが目標電力カーブより大きい場合はオフの水平期間点灯パルスを出力し、算出電力データが目標電力カーブ以下の場合はオンの水平期間点灯パルスを出力する。なお、図５の目標電力カーブは直線で示しているが、図４のような曲線で設定してもよい。

図６に、自発光表示部８の画素構成を示す。図６では、自発光素子が有機ＥＬで構成される場合を例としている。自発光表示部８の画素は、ソースドライバ５の出力信号であるデータ信号を一端に入力されるＴＦＴ１（Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ)、ＴＦＴ１に接続されたコンデンサＣ１、ＴＦＴ１とコンデンサＣ１との接続点に制御端子を接続されたＴＦＴ２、ＴＦＴ２に直列に接続されたＴＦＴ３、及びＴＦＴ３に接続された自発光素子を有する。

ＴＦＴ１は、書き込み用シフトレジスタ６の出力する書き込み信号に基づいてオン／オフを切り替える。１水平期間内に書き込み信号によりＴＦＴ１がオンすると、画素に書き込む信号レベルに応じたソースドライバ出力信号（データ信号）がコンデンサＣ１に保持される。

ＴＦＴ３は、点灯用シフトレジスタ６の出力する発光走査信号に基づいてオン／オフを切り替える。書き込み信号がオフになった後、発光走査信号によりＴＦＴ３がオンすると、コンデンサＣ１に保持された電圧に応じた電流がＴＦＴ２に流れ、自発光素子は点灯する。

図７に、書き込み信号と発光走査信号の状態を示す。ソースドライバ５の出力するデータ信号を書き込み信号により書き込み、発光走査信号によりライン単位の発光が行われる。発光走査信号の点灯制御期間に、点灯パルスによる発光のオン／オフ制御が行われる。

図８に、電力制御状態を示す。図８（ａ）は、従来方式の電力制御状態を比較のために示しており、図８（ｂ）は、本実施形態による電力制御状態を示している。図８（ａ）及び（ｂ）において、目標電力は５０％とし、表示状態が、全白表示で白レベルが５０％の画面から全白１００％の画面に移行し、その後、全白１００％から全白５０％と移行していく状態を示している。

従来の自発光表示装置は前フィールドの総電力情報から次フィールドの発光デューティを決めるため、図８（ａ）に示すように、全白５０％の次のフィールドの点灯パルスは、発光デューティ１００％となり、全白１００％の次のフィールドの点灯パルスは、発光デューティ５０％となる。結果として、全白５０％から移行した時の全白１００％画面において電力制御の遅れが発生し、大きな電力が消費されることになる。

これに対し、本実施形態の自発光表示装置は水平期間毎に逐次電力比較を行っているため、図８（ｂ）に示すように、消費電力が目標の５０％近辺に収まり、遅れの殆ど無い電力制御を実現できる。

このように、本実施形態によれば、目標電力制御を的確に行い大電流消費を防ぐことができる。そのため、本実施形態の自発光表示装置によれば、表示装置システムの電源負担を小さくして低消費電力化を実現すると共に、画質の劣化を抑制できるという効果が得られる。

《実施の形態２》
図９及び図１０を用いて、本発明の実施の形態２の自発光表示装置について説明する。図９に、本発明の実施の形態２における自発光表示装置の概略の構成を示す。図９において、図１と同一部には同一の符号を付けている。実施の形態２の自発光表示装置は、フィールド情報保持部２１をさらに有し、図１の電力比較部３の代わりに、電力比較部２３を有することが、実施の形態１の自発光表示装置と異なる。実施の形態２のそれ以外の構成については、実施の形態１と同様である。

フィールド情報保持部２１は、前フィールドの所定時間における電力値と、最終点灯パルス数情報を保持する。

電力制御情報部２０は、画面電力算出部２の結果を目標電力及びフィールド情報保持部２１からの情報と比較し、その結果に応じて、水平期間毎に制御信号である発光走査信号を出力する。

図１０に、電力比較部２３の制御状態を示す。電力比較部２３は、自発光表示部８の消費電力が破線で示された目標電力カーブを超えないように制御する。電力比較部２３は目標電力カーブを比較値として持ち、画面電力算出部２からの算出電力データと目標電力カーブとを水平期間毎に比較する。電力比較部２３は、算出電力データが目標電力カーブより大きい場合はオフの水平期間点灯パルスを出力し、そうでない場合はオンの水平期間点灯パルスを出力する。

さらに、電力比較部２３は、垂直期間内の所定の時間を前フィールド電力値の比較ポイントとして、その時点で算出された現在の算出電力値とフィールド情報保持部２１から出力される前フィールドの同時点の算出電力値との差を比較する。その差が所定幅を超えている場合、つまり図１０のＢまたはＣの値である場合は、そのまま算出電力データが目標電力カーブに近づくように点灯パルスのオン／オフ制御を行う。前フィールドとの電力差が所定幅以内である場合は、その後、現在の点灯パルス数が前フィールドの最終点灯パルス数に近づくように点灯パルス数制御を行う。これにより、概ね同様の消費電力の画面表示において、点灯パルス数のばらつきを抑制でき、静止画表示における画面のふらつき状態を防ぐことが可能となる。

本発明の自発光表示装置は、目標電力制御を的確に行い大電流消費を防ぐことで、表示装置システムの電源負担を小さくし、低消費電力化を実現すると共に、画質の劣化を抑制するという効果を有し、入力される映像信号を自発光素子により構成された表示部に表示する表示装置等として有用である。

本発明の実施の形態１における自発光表示装置の概略の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１における表示データ特徴検出部１の検出状態を示す図本発明の実施の形態１における画面電力算出部２の構成を示す図本発明の実施の形態１における電力比較部３の制御状態を示す図本発明の実施の形態１における電力比較部３の他の制御状態を示す図本発明の実施の形態１における自発光表示部８における画素構成を示す図本発明の実施の形態１における書き込み信号と発光走査信号の状態を示す図本発明の実施の形態１における電力制御状態を示す図本発明の実施の形態２における自発光表示装置の概略の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２における電力比較部２３の制御状態を示す図従来の自発光表示装置の概略の構成を示すブロック図従来の自発光表示装置におけるＬＵＴの状態を示す図

符号の説明

１表示データ特徴検出部
２画面電力算出部
３、２３電力比較部
４表示データ書き込み処理部
５ソースドライバ
６書き込み用シフトレジスタ
７点灯用シフトレジスタ
８自発光表示部
２１フィールド情報保持部
４０ＲＧＢマトリクス回路
４１解像度変換回路
４２、４８Ａ／Ｄ変換回路
４３パネル制御回路
４４有機ＥＬパネル
４５ＬＵＴ
４６信号合成回路
４７ＬＰＦ
４９総データ検出回路

Claims

自発光素子により画素が構成される自発光表示部と、
１フィールド内の所定期間において表示データの特徴を積算検出する表示データ特徴検出部と、
前記表示データ特徴検出部の出力値から、前記自発光表示部の消費電力を水平期間毎に算出する画面電力算出部と、
前記画面電力算出部の算出した電力を目標電力と比較して、比較結果に応じて水平期間毎に点灯パルスがオン又はオフの制御信号を出力する電力比較部と、
前記制御信号に基づいて、前記自発光表示部の画素を発光させるための信号を出力する点灯用シフトレジスタと、
を備えたことを特徴とする自発光表示装置。
前フィールドの所定時間における電力値と最終点灯パルス数情報を保持するフィールド情報保持部を更に有し、
前記電力比較部は、前記画面電力算出部の算出した電力を、目標電力及び前記フィールド情報保持部の情報と比較して、比較結果に応じて水平期間毎に、点灯パルスがオン又はオフの制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の自発光表示装置。
前記表示データ特徴検出部は、表示データを構成するＲＧＢ信号の１フィールド内の所定期間におけるレベル積算値を水平期間周期毎に出力することを特徴とする請求項１に記載の自発光表示装置。
前記画面電力算出部は、前記表示データ特徴検出部から出力される特徴検出データに対して前記自発光表示部のＲＧＢ画素別の電力消費特性に応じた重み付けを施し、前記電力比較部からの点灯パルス数情報を用いて前記自発光表示部の消費電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の自発光表示装置。
前記電力比較部は、１フィールド期間の目標電力を比較値として持ち、前記画面電力算出部からの算出電力と目標電力とを水平期間毎に比較し、算出電力が目標電力より大きい場合は点灯パルスをオフし、そうでない場合はオンするとともに、前記画面電力算出部に対して点灯パルス数情報を出力することを特徴とする請求項１記載の自発光表示装置。
前記電力比較部は、前記自発光表示部における最大電力に対する目標電力の割合相当までの発光デューティ期間は点灯パルスをオン状態に保ち、以後、前記画面電力算出部からの算出電力と目標電力とを水平期間毎に比較し、算出電力が目標電力より大きい場合は点灯パルスをオフし、そうでない場合はオンするとともに、前記画面電力算出部に対して点灯パルス数情報を出力することを特徴とする請求項１記載の自発光表示装置。
前記電力比較部は、１フィールド期間の目標電力を比較値として持ち、前記画面電力算出部からの算出電力と目標電力とを水平期間毎に比較し、算出電力が目標電力より大きい場合は点灯パルスをオフし、そうでない場合はオンし、フィールド期間中の所定時間においては、前記フィールド情報保持部からの前フィールドの所定時間の電力値と現状電力値を比較し、電力差が所定の範囲以上であれば算出電力が目標電力に近づくように点灯パルスの制御を行い、電力差が所定の範囲内であれば前フィールドの最終点灯パルス数に近づけるように点灯パルスをオフ、オンすることを特徴とする請求項２記載の自発光表示装置。
表示データを前記自発光表示部に書き込むための制御信号およびデータ信号を出力する表示データ書き込み処理部と、
前記自発光表示部に対してデータ信号を出力するソースドライバと、
前記ソースドライバからの信号を前記自発光表示部に書き込むための制御信号を出力する書き込み用シフトレジスタと、
を更に有することを特徴とする請求項１記載の自発光表示装置。