JP2007298778A - 表示輝度最適化装置、自発光表示装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が考慮されていないため、ピーク輝度の増加により消費電力も大幅に増加したり、消費電力としては余裕があるのにピーク輝度が低く制御される問題がある。
【解決手段】表示輝度最適化装置に、（ａ）表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、（ｂ）算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、最大許容電力値を満たす範囲でピーク輝度出力値を極大化する消費電力制御部とを搭載する
【選択図】図１

Description

この明細書で説明する発明は、自発光表示装置における表示輝度の最適化技術に関する。より具体的には、消費電力と視認性を最適化する技術に関する。
発明者らが提案する発明は、表示輝度最適化装置、自発光表示装置及びコンピュータプログラムとしての側面を有する。

有機ＥＬディスプレイは、広視野角特性、高応答特性、広色再現特性、高コントラスト特性その他の特性を有する自発光表示デバイスとして知られている。
ところが、有機ＥＬディスプレイその他の自発光表示デバイスを外光下で使用する場合、特に太陽光の下で使用する場合、ピーク輝度（フレーム内での発光輝度の最高値）を高くしないと視認性が極端に低下する。

なお、入力画像の平均輝度に基づいて、ピーク輝度を可変制御する技術が特許文献１及び２に開示されている。すなわち、平均輝度（平均階調）が高い場合にはピーク輝度を下げ、平均輝度（平均階調）が低い場合には、ピーク輝度を上げる技術が開示されている。
また、外光輝度に基づいてピーク輝度を可変制御する技術が特許文献３に開示される。
特開２００３−１３４４１８号公報 特開２００２−３５１３８９号公報 特開２００４−１０９１７０号公報

ところが、既存のピーク輝度制御技術では、消費電力が考慮されていない。このため、ピーク輝度を増加すると、その分、消費電力も大幅に増加してしまう。また、システム上は消費電力に余裕があったとしても、ピーク輝度値が低く制御される問題がある。

そこで、発明者らは、消費電力の観点から視認性を最適化できる仕組みを提案する。
仕組みの一つとして、発明者らは、（ａ）表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、（ｂ）算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、最大許容電力値を満たす範囲でピーク輝度出力値を極大化する消費電力制御部とを搭載する表示輝度最適化装置を提案する。

また、他の仕組みとして、発明者らは、（ａ）設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データをガンマ変換するガンマ変換部と、（ｂ）表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、（ｃ）算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、最大許容電力値を満たす範囲内で最も視認性を高められるガンマ値を決定する消費電力制御部とを搭載する表示輝度最適化装置を提案する。

また、他の仕組みとして、発明者らは、（ａ）設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データをガンマ変換するガンマ変換部と、（ｂ）表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、（ｃ）算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、最大許容電力値を満たす範囲内で最適なピーク輝度出力値とガンマ値の組み合わせを決定する消費電力制御部とを搭載する表示輝度最適化装置を提案する。

発明者らの提案する表示輝度最適化装置を用いれば、最大許容電力値を満たす範囲でピーク輝度出力値を極大化できる又は最大許容電力値を満たす範囲で視認性を高めるようにガンマ値を最適化できる。

以下、発明に係る表示輝度の最適化技術を採用する自発光装置の形態例を説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。

（Ａ）形態例１
（Ａ−１）システム構成
図１に、有機ＥＬディスプレイ装置１の機能構成例を示す。
図１に示す有機ＥＬディスプレイ装置１は、有機ＥＬパネルモジュール３と表示輝度最適化部５で構成される。

有機ＥＬパネルモジュール３は、３種類の基本原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で構成される表示上の１画素がマトリクス状に配置された表示デバイスである。個々の基本原色は、有機ＥＬ発光素子が発生する。
図２に、個々の有機ＥＬ素子の発光動作を制御する駆動回路３Ａを示す。

この駆動回路３Ａは、データ線と走査線の交点位置に配置される。駆動回路３Ａは、データスイッチ素子Ｔ１、キャパシタＣ１、電流供給素子Ｔ２、発光期間制御素子Ｔ３で構成される。
ここで、データスイッチ素子Ｔ１は、データ線を通じて与えられる電圧値の取り込みを制御するトランジスタである。取り込みタイミングは、走査線を通じて線順次で与えられる。

キャパシタＣ１は、取り込んだ電圧値を１フレームの間保持する素子である。キャパシタＣ１を用いることで、面順次駆動が実現される。
電流供給素子Ｔ２は、キャパシタＣ１の電圧値に応じた駆動電流を有機ＥＬ発光素子Ｄ１に供給するトランジスタである。
発光期間制御素子Ｔ３は、有機ＥＬ発光素子Ｄ１に対する駆動電流の供給と停止を制御するトランジスタである。

発光期間制御素子Ｔ３は、駆動電流の供給経路に対して直列に配置される。発光期間制御素子Ｔ３がオン動作している間、有機ＥＬ発光素子Ｄ１が点灯する。一方、発光期間制御素子Ｔ３がオフ動作している間、有機ＥＬ発光素子Ｄ１が消灯する。
この例の場合、発光期間制御素子Ｔ３のオンとオフは、ピーク輝度制御信号により制御される。

表示輝度最適化部５は、ガンマ変換部５０１、消費電力算出部５０３、消費電力制御部５０５及びピーク輝度制御部５０７で構成する。
ガンマ変換部５０１は、設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データ（階調値）をガンマ変換する処理デバイスである。この形態例の場合は、入力階調値と出力階調値を対応付けた変換テーブルを用いてガンマ変換動作を実行する。

図３に、ガンマ変換動作の概要を示す。図３に示すように、ガンマ値が１のとき、入力階調値と出力階調値は一致する。
ガンマ変換では、ガンマ値が１より大きくなるほど変換曲線は下向きに深くなる。図４及び図５に、ガンマ変換による度数分布の変化を示す。

図４及び図５は、入力画像が水平方向のランプ波形である場合の例である。図４は、ガンマ変換前の度数分布であり、図５がガンマ変換後の度数分布である。
ガンマ変換により、入力階調の高い方の度数分布濃度が薄くなり、低い階調の方で濃度が高くなっていることが分かる。このように、ガンマ変換には、消費電力を抑える効果がある。

ガンマ値は、このガンマ変換特性を与える変数である。なお、この形態例の場合、消費電力制御部５０５より与えられるガンマ値に基づいて、ガンマ変換部５０１は、変換テーブルの対応関係を書き換える処理を実行する又は、複数の変換テーブルのうち最適なものに切り替える処理を実行する。

消費電力算出部５０３は、有機ＥＬパネルモジュール３に入力される画像データに基づいて、その表示により消費されるフレーム単位の消費電力値Ｗ_now を算出する処理デバイスである。
図６に、消費電力算出部５０３の内部構成例を示す。消費電力算出部５０３は、階調値／電流値変換部５０３１、パネル電流算出部５０３３及び電力算出部５０３５で構成する。

階調値／電流値変換部５０３１は、各画素に対応する階調値を電流値に変換する処理デバイスである。この形態例の場合、階調値／電流値変換部５０３１は、図７に示す対応関係を与える変換テーブル等を用いて、階調値を電流値に変換する。
パネル電流算出部５０３３は、画素毎に求めた電流値の総和をフレーム単位で算出する処理デバイスである。

電力算出部５０３５は、フレーム単位で算出された総電流値に電源電圧値Ｖ_ccを乗算し、該当フレームの表示により消費されるフレーム単位の消費電力値Ｗ_now を算出する処理デバイスである。算出されたフレーム単位の消費電力は、消費電力制御部５０５に与えられる。

消費電力制御部５０５は、算出されたフレーム単位の消費電力値Ｗ_now と最大許容電力値Ｗ_Lim との関係に基づいて、最大許容電力値Ｗ_Lim を超えない範囲で最適なピーク輝度出力値とガンマ値を決定する処理動作を実行する。

なお、決定された各値は、それぞれピーク輝度制御部５０７とガンマ変換部５０１にフィードバックされる。このフィードバックループを毎フレーム毎に繰り返すことで、入力画像の表示に伴い消費される電力を最大許容電力値を超えない範囲内に抑制しながらも、ピーク輝度出力値を極大化できる。なお、この形態例の場合、最大許容電力値Ｗ_Lim は、外部から設定情報として与えられる。

ピーク輝度制御部５０７は、設定されたピーク輝度出力値Ｙ_p になるように有機ＥＬパネルモジュール３の発光時間割合を制御する。
図８に、ピーク輝度制御部５０７によるピーク輝度制御信号の生成例を示す。図８（Ａ）は、タイミング信号としての垂直同期信号である。垂直パルスで挟まれた期間が１フレーム期間に相当する。

図８（Ｂ）及び（Ｃ）は、ピーク輝度制御信号である。ピーク輝度制御信号は、１フレーム内の発光時間割合を制御する。この形態例の場合、パルスの「Ｌ」レベルである期間が点灯時間である。従って、ピーク輝度制御部５０７は、設定されたピーク輝度出力値を達成するように、ピーク輝度制御信号の「Ｌ」レベル期間を可変制御する。生成されたピーク輝度制御信号は、有機ＥＬパネルモジュール３に供給され、各画素回路の発光期間制御素子Ｔ３の制御に使用される。

（Ａ−２）ピーク輝度出力値の最大化動作
以下、消費電力制御部５０５で実行される詳細な処理動作を説明する。
図９に、消費電力制御部５０５で実行される処理手順例を示す。なお、この処理手順はフレーム毎に実行される。
まず、消費電力制御部５０５は、算出された現フレームの消費電力値Ｗ_now と最大許容電力値Ｗ_Lim とを比較する（Ｓ１）。

この処理Ｓ１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えると判定された場合（肯定結果が得られた場合）、消費電力制御部５０５は、消費電力を下げるためにガンマ値を定数ａだけ大きな値に変更する（Ｓ２）。消費電力制御部５０５は、このガンマ値を次フレームの処理のためにガンマ変換部５０１に出力する（Ｓ３）。

次に、消費電力制御部５０５は、現フレームの消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えない範囲で最も大きくなるようにピーク輝度出力値Ｙ_p
に決定する（Ｓ４）。
具体的には、ピーク輝度出力値Ｙ_p を次式に基づいて算出する。
Ｙ_p ＝Ｙ_ps×（Ｗ_Lim ／Ｗ_now
）
なお、Ｙ_psは、外部から設定された設定ピーク輝度値である。

このように、ピーク輝度出力値Ｙ_p は、設定ピーク輝度値Ｙ_psより小さい値に変更される。なお、ピーク輝度出力値Ｙ_p
ができるだけ大きくなるように、消費電力値Ｗ_now に対する最大許容電力値Ｗ_Lim の比率を設定ピーク輝度値Ｙ_psに乗算する。

図１０に、この処理動作で実現される入出力関係を示す。図１０に示すように、ピーク輝度出力値Ｙ_p は、最大許容電力値Ｗ_Lim を超えない範囲で最も大きい値となるように輝度値を低下させるように制御される。

同時に、ガンマ変換特性は破線に示す特性から実線に示す特性のようにガンマ曲線が深く変更されるので、消費電力は一層抑制される。結果的に、消費電力を効果的に抑制しながらも、ピーク輝度出力値Ｙ_p については可能な限り大きい値に最適化できる。

これに対し、処理Ｓ１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えないと判定された場合（否定結果が得られた場合）、消費電力制御部５０５は、現在のガンマ値が許容最小値（最小γ設定値）に達しているか否かを更に判定する（Ｓ５）。

この処理Ｓ５の判定で肯定結果が得られた場合、消費電力制御部５０５は、消費電力を上げるためにガンマ値を定数ａだけ小さな値に変更する（Ｓ６）。この処理は、高階調値の濃度を増やすように作用する。このガンマ値は次フレームの処理のために、ガンマ変換部５０１に出力される（Ｓ７）。

この後、消費電力制御部５０５は、ピーク輝度出力値Ｙ_p を設定ピーク輝度値Ｙ_psに決定する（Ｓ８）。
この場合、ピーク輝度出力値Ｙ_p は一定輝度を保持される。しかし、ガンマ値が小さくなることで高階調成分の濃度が増えるので、画面上で視認される情報を増やすことができる。

図１１に、この処理動作で実現される入出力関係を示す。この場合も、ガンマ変換特性は破線に示す特性から実線に示す特性に変更される。
なお、既にガンマ値が許容最小値（最小γ設定値）に達していると処理Ｓ５で判定された場合には（否定結果の場合）、消費電力制御部５０５は、ガンマ値を変更することなく（前フレームのまま）、ピーク輝度出力値Ｙ_p を設定ピーク輝度値Ｙ_psに決定する（Ｓ８）。

（Ａ−３）効果
以上説明したように、この形態例の場合、算出されたフレーム単位の消費電力値Ｗ_now と最大許容電力値Ｗ_Lim の関係に基づいて、最大許容電力値Ｗ_Lim を超えない範囲で最も視認性を高められるピーク輝度出力値Ｙ_p とガンマ値の組み合わせを決定することができる。すなわち、画像の視認性と消費電力の両方を最適化できる。

また、この制御手法に必要とされる回路規模や演算量は小さく済む。このため、有機ＥＬディスプレイ装置にも容易に搭載できる。例えば、タイミングジェネレータ等の集積回路の一機能として実装できる。この場合、既存の周辺回路に影響を与えないため、製造にも有利である。

（Ｂ）形態例２
（Ｂ−１）システム構成
図１２に、有機ＥＬディスプレイ装置１１の機能構成例を示す。図１２は、図１との対応部分に同一符号を付して示す。
この形態例に特有な機能は、消費電力制御部５０５１に対して外部から省電力モードの設定が可能な点である。その他については、形態例１の場合と同じである。

（Ｂ−２）ピーク輝度出力値の最大化動作
以下、消費電力制御部５０５１で実行される詳細な処理動作を説明する。
図１３に、消費電力制御部５０５１で実行される処理手順例を示す。なお、この処理手順には、図９との対応部分に同一符号を付して示している。
図１３と図９を対比して分かるように、その違いは、処理Ｓ３と処理Ｓ４の間に、省電力モードの判定処理（Ｓ９）を設ける点である。

この形態例の場合、通常モードと判定された場合（否定結果の場合）に限り、消費電力制御部５０５１は、最大許容電力値Ｗ_Lim を超えないようにピーク輝度出力値Ｙ_p を積極的に変更する処理Ｓ４を実行する。すなわち、算出された消費電力に応じてピーク輝度出力値Ｙ_p
を積極的に低下させる処理動作を実行する。この動作モードの場合、ピーク輝度出力値Ｙ_p は低下するが、ガンマ値の増加をある程度抑制できる。従って、高階調値成分を残すことが可能となる。

一方、省電力モードと判定された場合（肯定結果の場合）、消費電力制御部５０５１は、直前フレームのピーク輝度出力値Ｙ_p をそのまま使用する処理動作を実行する。基本的に、ピーク輝度出力値Ｙ_p
を設定ピーク輝度値Ｙ_psに固定した状態のまま、ガンマ値の増減のみで消費電力を最大許容電力値Ｗ_Lim に近づける処理動作を実行する。

この動作モードの場合、ピーク輝度出力値Ｙ_p は一定値に維持されるが、ガンマ値の増加により高階調値成分の濃度は低い状態に変更される。すなわち、消費電力値が高い入力画面ほど、階調情報が大幅に低減された画面に変更される。

（Ｂ−３）効果
この形態例を用いれば、動作モードに応じて、最終的に表示される画面のピーク輝度出力値Ｙ_p の変動の有無や階調情報の残存量を切り替えることが可能になる。特に省電力モードでは、階調情報の削減量をやや多くした状態でコントラスト差を優先した表示を実現できる。

（Ｃ）形態例３
（Ｃ−１）システム構成
図１４に、有機ＥＬディスプレイ装置２１の機能構成例を示す。図１４には、図１との対応部分に同一符号を付して示す。
この形態例に特有な機能は、消費電力制御部５０５２が、ピーク輝度出力値Ｙ_p を設定ピーク輝度値Ｙ_psを超えて大きな値に変更できる点である。なお、前述した２つの形態例では、各画面のピーク輝度出力値Ｙ_p
は、最大でも設定ピーク輝度値Ｙ_psを超えることはできなかった。

（Ｃ−２）ピーク輝度出力値の最大化動作
以下、消費電力制御部５０５２で実行される詳細な処理動作を説明する。
図１５及び図１６に、消費電力制御部５０５２で実行される処理手順例を示す。なお、この処理手順はフレーム毎に実行される。
まず、消費電力制御部５０５は、算出された現フレームの消費電力値Ｗ_now と最大許容電力値Ｗ_Lim とを比較する（Ｓ１１）。

この処理Ｓ１１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim より小さいと判定された場合（肯定結果が得られた場合）、消費電力制御部５０５２は、前フレームのピーク輝度出力値Ｙ_p が許容最大値Ｙ_pmaxより小さいか否かを更に判定する（Ｓ１２）。この判定動作は、ピーク輝度出力値Ｙ_p
を更に上げることが可能か判定するために実行される。

この判定処理Ｓ１２でも肯定結果が得られた場合、消費電力制御部５０５２は、消費電力を下げるためにガンマ値を定数ａだけ大きな値に変更する（Ｓ１３）。このガンマ値は次フレームの処理のために、ガンマ変換部５０１に出力される（Ｓ１４）。
次に、消費電力制御部５０５２は、形態例１の場合と同じ計算式（Ｙ_p ＝Ｙ_ps×（Ｗ_Lim ／Ｗ_now
））により、現フレームのピーク輝度出力値Ｙ_p を決定する（Ｓ１５）。

ただし、この場合は、現フレームの消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim より小さいので、ピーク輝度出力値Ｙ_p
は設定ピーク輝度値Ｙ_psより大きい値に変更される。
なお、ピーク輝度出力値Ｙ_p が大きくなりすぎると、最大許容電力値Ｗ_Lim を超えてしまう。このため、消費電力値Ｗ_now
に対する最大許容電力値Ｗ_Lim の比率分だけ大きい値に変更している。

図１７に、この処理動作で実現される入出力関係を示す。図１７に示すように、ピーク輝度出力値Ｙ_p は、許容最大値Ｙ_pmaxを超えない範囲で最も大きい値となるように設定ピーク輝度値Ｙ_psより大きい値に制御される。勿論、この制御動作は、消費電力を上げることに通じる。その一方で、ガンマ変換特性は破線に示す特性から実線に示す特性のようにガンマ曲線の曲がり大きい形状に変更される。この制御動作は、消費電力を低下させることに通じる。

この結果、消費電力を効果的に抑制しながら、ピーク輝度出力値Ｙ_p については可能な限り大きい値に制御される。
これに対し、処理Ｓ１２で否定結果が得られた場合、すなわち既にピーク輝度出力値Ｙ_p が許容最大値Ｙ_pmaxに達していた場合、消費電力制御部５０５２は、処理Ｓ１６の判定動作に移る。

処理Ｓ１６において、消費電力制御部５０５２は、現在のガンマ値が許容最小値（最小γ設定値）に達していないか否かを更に判定する。
この処理Ｓ１６の判定で肯定結果が得られた場合、消費電力制御部５０５２は、消費電力を上げるためにガンマ値を定数ａだけ小さな値に変更する（Ｓ１７）。

この処理は、高階調値の濃度を増やすように作用する。このガンマ値は次フレームの処理のために、ガンマ変換部５０１に出力される（Ｓ１８）。
この後、消費電力制御部５０５２は、形態例１の場合と同じ計算式（Ｙ_p ＝Ｙ_ps×（Ｗ_Lim ／Ｗ_now
））により、現フレームのピーク輝度出力値Ｙ_p を決定する（Ｓ１９）。

すなわち、現フレームの消費電力値Ｗ_now に基づいて、設定ピーク輝度値Ｙ_psより大きいピーク輝度出力値Ｙ_p
を再計算する動作を実行する。
因みに、処理Ｓ１６の判定で否定結果が得られた場合、消費電力制御部５０５２は、ピーク輝度出力値Ｙ_p を許容最大値Ｙ_pmaxに設定すると同時に、ガンマ値を許容最小値に設定する（Ｓ２０）。

ところで、処理Ｓ１１で否定結果が得られた場合、すなわち消費電力値Ｗ_now が許容最大値Ｗ_Lim に達している場合、消費電力制御部５０５２は、ガンマ値が許容最大値（最大γ設定値）に達していないか否かを更に判定する（Ｓ２１）。
この処理Ｓ２０の判定で肯定結果が得られた場合、消費電力制御部５０５２は、消費電力を下げるためにガンマ値を定数ａだけ大きな値に変更する（Ｓ２２）。

続いて、消費電力制御部５０５２は、次フレームの処理のためにガンマ値をガンマ変換部５０１に出力する（Ｓ２３）。
この後、消費電力制御部５０５２は、形態例１の場合と同じ計算式（Ｙ_p ＝Ｙ_ps×（Ｗ_Lim ／Ｗ_now
））により、現フレームのピーク輝度出力値Ｙ_p を決定する（Ｓ２４）。

ただし、この場合、現フレームの消費電力値Ｗ_now は最大許容電力値Ｗ_Lim は同じかそれ以上である。従って、消費電力制御部５０５２は、設定ピーク輝度値Ｙ_psをピーク輝度出力値Ｙ_p
以下の値に決定する。
消費電力制御部５０５２は、これらの動作をフレーム単位で繰り返し実行する。

（Ｃ−３）効果
この形態例を用いれば、最大許容電力値Ｗ_Lim を守りながらも、より積極的にピーク輝度出力値Ｙ_p 上げることができる。このため、外光や太陽光の下で用いる場合にも極端に視認性の低下しない表示手法を実現できる。
勿論、この制御手法に必要とされる回路規模や演算量は小さく済む。このため、有機ＥＬディスプレイ装置にも容易に搭載できる。

（Ｄ）形態例４
（Ｄ−１）システム構成
図１８に、有機ＥＬディスプレイ装置３１の機能構成例を示す。図１８は、図１との対応部分に同一符号を付して示す。
この形態例に特有な機能は、消費電力制御部５０５３に対して外部から外光輝度値が与えられる点である。その他については、形態例１の場合と同じである。

（Ｄ−２）ピーク輝度出力値の最大化動作
以下、消費電力制御部５０５３で実行される詳細な処理動作を説明する。
図１９に、消費電力制御部５０５３で実行される処理手順例を示す。
まず、消費電力制御部５０５３は、算出された現フレームの消費電力値Ｗ_now と最大許容電力値Ｗ_Lim とを比較する（Ｓ３１）。

この処理Ｓ３１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えると判定された場合（肯定結果が得られた場合）、消費電力制御部５０５３は、消費電力を下げるためにガンマ値を定数ａだけ大きな値に変更する（Ｓ３２）。消費電力制御部５０５３は、このガンマ値を次フレームの処理のためにガンマ変換部５０１に出力する（Ｓ３３）。

次に、消費電力制御部５０５３は、外光値（電圧値）に対応するピーク輝度出力値Ｙ_p をテーブル（図２０）から読み出す処理を実行する（Ｓ３４）。図２０に示すテーブルは、予め消費電力制御部５０５３に格納されている。図２０の場合、外光値に対応する電圧値を８ビットで表すが、この階調数はシステムに応じて任意の値を設定する。
例えば外光値に対応する電圧値が「２５４」の場合、消費電力制御部５０５３は、ピーク輝度出力値Ｙ_p を「４５０nit」 に設定する。

これに対し、処理Ｓ３１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えないと判定された場合（否定結果が得られた場合）、消費電力制御部５０５３は、現在のガンマ値が許容最小値（最小γ設定値）に達していないか否かを更に判定する（Ｓ３５）。

この処理Ｓ３５の判定で肯定結果が得られた場合、消費電力制御部５０５３は、消費電力を上げるためにガンマ値を定数ａだけ小さな値に変更する（Ｓ３６）。この処理は、高階調値の濃度を増やすように作用する。このガンマ値は次フレームの処理のために、ガンマ変換部５０１に出力される（Ｓ３７）。
この後、消費電力制御部５０５３は、外光値（電圧値）に対応するピーク輝度出力値Ｙ_p をテーブル（図２０）から読み出す処理を実行する（Ｓ３８）。

（Ｄ−３）効果
以上説明したように、この形態例の場合、外光の明るさに応じて最適なピーク輝度出力値Ｙ_p で画像を表示できる。結果的に、室外や太陽光の下でも、視認性の低下を避けることができる。

また、ガンマ値は、消費電力値Ｗ_now とピーク輝度出力値Ｙ_p との関係に応じて、消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を満たすように最適化される。この結果、明るい環境下では、コントラストを優先した表示態様となる。また、暗い環境下では、階調情報を優先した表示態様となる。

（Ｅ）形態例５
（Ｅ−１）システム構成
図２１に、有機ＥＬディスプレイ装置４１の機能構成例を示す。図２１は、図１との対応部分に同一符号を付して示す。

この形態例に特有な機能は、ピーク輝度出力値の制御をコントラスト調整部５０９で実現する点である。その他については、形態例１の場合と同じである。
コントラスト調整部５０９は、ガンマ変換部５０７と有機ＥＬパネルモジュール３との間に配置される。このコントラスト調整部５０９は、ピーク輝度出力値Ｙ_p に基づいて出力信号のダイナミックレンジを変換してピーク輝度値を可変制御する。

（Ｅ−２）ピーク輝度出力値の最大化動作
以下、コントラスト調整部５０９で実行されるピーク輝度出力値の調整動作を説明する。
この形態例の場合、ピーク輝度出力値Ｙ_p が決定されるまでの動作は、形態例１と同じである。
図２２に、この形態例におけるピーク輝度出力値の調整イメージを示す。なお、図２２は、設定ピーク輝度値Ｙ_psに対応する出力階調値を１００％階調値とする。

例えば、処理Ｓ１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えないと判定された場合（否定結果が得られた場合）、コントラスト調整部５０９は、ダイナミックレンジを変更せず（出力階調値の最大値を１００％のまま）、ガンマ変換後の階調データをコントラスト調整する。

一方、処理Ｓ１で消費電力値Ｗ_now が最大許容電力値Ｗ_Lim を超えると判定された場合（否定結果が得られた場合）、コントラスト調整部５０９は、ダイナミックレンジを変更して（例えば出力階調値の最大値を５０％に変更して）、ガンマ変換後の階調データをコントラスト調整する。

（Ｅ−３）効果
以上説明したように、表示画面のピーク輝度出力値は、１フレーム内の発光期間を制御するだけでなく、階調データ値を制御することによっても可変制御することができる。
勿論、この場合も、算出されたフレーム単位の消費電力値Ｗ_now と最大許容電力値Ｗ_Lim の関係に基づいて、最大許容電力値Ｗ_Lim を超えない範囲で最も視認性を高められるピーク輝度出力値Ｙ_p とガンマ値の組み合わせを決定することができる。

（Ｅ）他の形態例
（ａ）前述の形態例では、入力画像に対応するフレーム単位の消費電力値Ｗ_now を演算処理を通じて求める場合について説明した。
しかし、図２３に示すように、階調値と消費電力を対応付けた変換テーブルを参照して、フレーム単位の総消費電力値を算出しても良い。

（ｂ）前述の形態例では、基本原色がＲＧＢの３色である場合について説明したが、基本原色は補色を含めて４色以上の場合にも適用できる。
（ｃ）前述の形態例では、基本原色の発色形態について説明しなかったが、基本原色別に発光素子材料が異なる有機ＥＬ発光素子を用意しても良いし、カラーフィルタ方式や色変換方式を用いて基本原色を生成しても良い。

（ｄ）前述の形態例では、自発光表示装置の一例として有機ＥＬディスプレイパネルを例示したが、他の自発光表示装置にも適用できる。例えば、ＦＥＤ（field emission display） 、無機ＥＬディスプレイパネル、ＬＥＤパネルその他にも適用できる。

（ｅ）前述の形態例では、表示輝度の最適化機能を有機ＥＬディスプレイに搭載する場合について説明した。
しかし、表示輝度の最適化機能は、自発光表示装置を搭載する又は制御する様々な電子機器に搭載できる。

例えば、コンピュータ、印刷装置、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゲーム機器、携帯情報端末（携帯型のコンピュータ、携帯電話機、携帯型ゲーム機、電子書籍等）、時計、画像再生装置（例えば、光ディスク装置、ホームサーバー）に搭載できる。

なお、いずれの電子機器の場合にも、筐体と、信号処理部（ＭＰＵ）と、外部インターフェースとを共通構成とし、商品形態に応じた周辺装置が組み合わされて構成される。
例えば、携帯電話機その他の通信機能を有する電子機器であれば、前述の構成に加え、送受信回路やアンテナを有する。

図２４（Ａ）に、この種の電子機器の概略構成例を示す。この例の場合、電子機器１００１は、信号処理部１００３、操作部１００５、通信部１００７、表示パネル１００９で構成する。

また例えば、ゲーム機や電子書籍その他の記憶媒体を有する電子機器であれば、前述の構成に加え、記憶媒体の駆動回路等を有する。図２４（Ｂ）に、この種の電子機器の概略構成例を示す。この例の場合、電子機器１１０１は、信号処理部１１０３、操作部１１０５、媒体駆動部１１０７、表示パネル１１０９で構成する。

また例えば、印刷装置であれば、前述の構成に加え、印刷ユニットを搭載する。印刷ユニットは、印刷方式に応じて最適なものを搭載する。印刷方式には、例えばレーザー方式、インクジェット方式その他がある。図２５（Ａ）に、この種の電子機器の概略構成例を示す。

この例の場合、電子機器１２０１は、信号処理部１２０３、操作部１２０５、印刷ユニット１２０７、表示パネル１２０９で構成する。
また例えば、ビデオカメラやデジタルカメラであれば、前述の構成に加え、カメラユニットや撮像された映像データを記憶媒体に保存するための書き込み回路を搭載する。

図２５（Ｂ）に、この種の電子機器の概略構成例を示す。
この例の場合、電子機器１３０１は、信号処理部１３０３、操作部１３０５、撮像部１３０７、表示パネル１３０９で構成する。

（ｈ）前述の形態例では、表示輝度の最適化技術を機能的な側面から説明したが、言うまでもなく、同等の機能をハードウェアとしてもソフトウェアとしても実現できる。
また、これらの処理機能の全てをハードウェア又はソフトウェアで実現するだけでなく、その一部はハードウェア又はソフトウェアを用いて実現しても良い。すなわち、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ構成としても良い。

（ｉ）前述の形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。

有機ＥＬディスプレイ装置の機能構成例（形態例１）を示す図である。 各画素の駆動回路例を示す図である。 ガンマ変換動作を説明する図である。 ガンマ変換前の度数分布例を示す図である。 ガンマ変換後の度数分布例を示す図である。 消費電力算出部の内部構成例を示す図である。 階調値と電流値の対応関係を示す図である。 発光期間の可変動作を説明する図である。 ピーク輝度出力値の最適化手順例を示す図である。 ピーク輝度出力値とガンマ曲線形状の変化を説明する図である。 ピーク輝度出力値とガンマ曲線形状の変化を説明する図である。 有機ＥＬディスプレイ装置の機能構成例（形態例２）を示す図である。 ピーク輝度出力値の最適化手順例を示す図である。 有機ＥＬディスプレイ装置の機能構成例（形態例３）を示す図である。 ピーク輝度出力値の最適化手順例を示す図である。 ピーク輝度出力値の最適化手順例を示す図である。 ピーク輝度出力値とガンマ曲線形状の変化を説明する図である。 有機ＥＬディスプレイ装置の機能構成例（形態例４）を示す図である。 ピーク輝度出力値の最適化手順例を示す図である。 外光値とピーク輝度出力値の対応テーブル例を示す図である。 有機ＥＬディスプレイ装置の機能構成例（形態例５）を示す図である。 ダイナミックレンジの調整によるピーク輝度調整を説明する図である。 階調値と消費電力の対応テーブル例を示す図である。 他の電子機器への応用例を説明する図である。 他の電子機器への応用例を説明する図である。

符号の説明

５０１ ガンマ変換部
５０３ 消費電力算出部
５０５ 消費電力制御部
５０７ ピーク輝度制御部
５０９ コントラスト調整部
５０５１ 消費電力制御部
５０５２ 消費電力制御部
５０５３ 消費電力制御部

Claims (10)

1. 表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、
   算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、ピーク輝度出力値を最大許容電力値を満たす範囲で極大化する消費電力制御部と
   を有することを特徴とする表示輝度最適化装置。
2. 設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データをガンマ変換するガンマ変換部と、
   表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、
   算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、最大許容電力値を満たす範囲内で最も視認性を高められるガンマ値を決定する消費電力制御部と
   を有することを特徴とする表示輝度最適化装置。
3. 設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データをガンマ変換するガンマ変換部と、
   表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、
   算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、最大許容電力値を満たす範囲内で最適なピーク輝度出力値とガンマ値の組み合わせを決定する消費電力制御部と
   を有することを特徴とする表示輝度最適化装置。
4. 設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データをガンマ変換するガンマ変換部と、
   表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、
   算出された電力値が最大許容電力値未満の場合、ガンマ値をより小さい値に変更すると共にピーク輝度出力値を設定ピーク輝度値に変更し、算出された電力値が最大許容電力値を超える場合、ガンマ値をより大きい値に変更すると共にピーク輝度出力値を最大許容電力値を超えない範囲で極大化する消費電力制御部と
   を有することを特徴とする表示輝度最適化装置。
5. 請求項４に記載の表示輝度最適化装置において、
   前記消費電力制御部は、消電力モード時において、算出された電力値が最大許容電力値を超える場合、ピーク輝度出力値に直前フレームのピーク輝度出力値を使用する
   ことを特徴とする表示輝度最適化装置。
6. 請求項４に記載の表示輝度最適化装置は、
   決定されたピーク輝度出力値に基づいて、１フレーム内の発光時割合を制御する
   ことを特徴とする表示輝度最適化装置。
7. 請求項４に記載の表示輝度最適化装置は、
   決定されたピーク輝度出力値に基づいて、入力画像データのダイナミックレンジを制御する
   ことを特徴とする表示輝度最適化装置。
8. 設定されたガンマ値に基づいて、入力画像データをガンマ変換するガンマ変換部と、
   表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、
   算出された電力値が最大許容電力値未満の場合であって、ピーク輝度出力値が許容最大値に達していない場合、ガンマ値をより大きい値に変更すると共にピーク輝度出力値を最大許容電力値を超えない範囲で極大化し、算出された電力値が最大許容電力値未満の場合であって、既にピーク輝度出力値が許容最大値に達する一方でガンマ値が許容最小値に達していない場合、ガンマ値をより小さい値に変更すると共にピーク輝度出力値を最大許容電力値を超えない範囲で極大化し、算出された電力値が最大許容電力値を超える場合であって、ガンマ値が未だ許容最大値に達していない場合、ガンマ値をより大きい値に変更すると共にピーク輝度出力値を最大許容電力値を超えない範囲で極大化する消費電力制御部と
   を有することを特徴とする表示輝度最適化装置。
9. 自発光表示素子をマトリクス状に配置した表示デバイスと、
   表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する消費電力算出部と、
   算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、ピーク輝度出力値を最大許容電力値を満たす範囲で極大化する消費電力制御部と
   を有することを特徴とする自発光表示装置。
10. 自発光表示素子がマトリクス状に配置された表示デバイスで消費される電力を最大許容電力値以下に抑制するコンピュータプログラムであって、
    表示デバイスで消費されるフレーム単位の電力値を、入力画像データより算出する処理と、
    算出された電力値と最大許容電力値との関係に基づいて、ピーク輝度出力値を最大許容電力値を満たす範囲で極大化する処理と
    をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
    

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