JP2007528016A - デューティーサイクル制御を有する電界発光表示装置 - Google Patents

Abstract

当該表示装置は、放射性表示素子（１１）を有する複数の表示画素（４）を有する表示パネル（２）を有する。当該表示装置は、表示パネル上に表示されるべき画像の全輝度レベルに応じて表示画素（４）が光を放射するフレーム期間の割合を変更するデューティーサイクル制御手段（１５，Ｔ３）を更に有する。デューティーサイクルを変更するために、例えばパワートランジスタ（Ｔ３）であるスイッチは、夫々の画素（４）の駆動トランジスタと発光素子（１１）との間に接続されている。行の夫々の画素（４）は、単一のデューティーサイクル選択ライン（１５）に接続されても良い。

Description

本発明は、放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示パネルを有する表示装置と、そのような表示装置を制御するための集積回路及び方法に関する。

新しいディスプレイ技術が急速に現れるが、人々は、依然として、例えば、従来のテレビ受像機又はモニタに対して使用されるような陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイに慣れ親しんでいる。人々がＣＲＴディスプレイに親しみ、それを高く評価している影響の一つは、「スパークリング効果」又は「ピークホワイト」、即ち、別に薄暗い画像における明るい領域に対する更なる明るさの影響である。ＣＲＴディスプレイでは、この影響は、ディスプレイの一部しか明るい領域を示していない場合に、更なるビーム電流（及びそれに伴う更なる明るさ）を供給する電子銃によって生ずる。実際には、電子銃が大きな明るい領域を供給する場合には、電子銃のビーム電流は制限されなければならず、結果として輝度の減少を招く。しかし、別な状態で暗い場面において小さな領域しか明るくない場合には、ビーム電流は制限される必要がない。

基板上又はそれ全体に亘って堆積された放射性表示電界発光素子のような表示素子を用いる表示装置は、ますます一般的になってきている。このような発光素子は、行及び列のマトリクスで配置された表示画素に組み込まれた、又はそれを形成する発光ダイオード（ＬＥＤ）であっても良い。このようなＬＥＤで用いられる物質は、例えば、特殊ポリマー（ＰＬＥＤ）又は微分子有機（ＳＭＯＬＥＤ）物質のように、電流がこの物質を流される場合に光を発することに適している。従って、ＬＥＤは、電流がこれらの発光物質を流れることができるように配置されなければならない。
米国特許出願ＵＳ５，４５１，９７９ ＧＢ０２２０５１２（未公開）

通常、受動的及び能動的に駆動されるマトリクスディスプレイは区別される。アクティブマトリクスＰＬＥＤ（ＡＭＰＬＥＤ）ディスプレイに対して、表示画素自体は、一つ又はそれ以上のトランジスタのような能動回路を有する。この能動回路は、光を発生又は放射するようにＰＬＥＤ物質を流される電流を発生させる。このようなディスプレイは、一度に行をアドレス指定され、発光素子は、残りのフレーム期間の間に光を放射する。新しいディスプレイ技術は、ＣＲＴディスプレイのスパークリング効果を欠く点で不利である。

従って、本発明は、スパークリング効果を発生させるよう構成された放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示装置を提供することを目的とする。本発明は、独立請求項により定義される。従属請求項は有利な実施例を定義する。

上記目的は、放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示パネルと；該表示パネル上に表示されるべき画像の全輝度レベルに応じて前記表示画素が光を放射するフレーム期間の割合を変更するデューティーサイクル制御手段とを有する表示装置を提供することにより達成される。夫々のフレーム期間に対して全輝度レベルを測定することにより、薄暗いフレームの発生が検出され、結果として、薄暗いフレームにおける表示画素の有効輝度は、表示画素が光を放射するフレーム期間の割合を増大することにより引き上げられうる。全輝度レベルが高い場合には、表示画素の有効輝度は、表示画素が光を放射するフレーム期間の割合を減少させることによって落とされうる。結果として、スパークリング効果が薄暗いフレームに対して得られうる。更に、表示装置の電力消費は、高い全輝度レベルを有する画像に対して低減される。また、有効なグレースケールの範囲は、上記割合を変更することによる影響を受けない。

本発明の実施例において、表示装置は、フレーム期間の間の前記画像の全輝度レベルの判定を可能とするために前記フレーム期間の間に前記画像を表わす入力信号を記憶するフレームメモリを有する。このメモリは、フレームごと又はフレームの集合ごとに全輝度レベルを測定する実現性を提供する。このフレーム期間の間に、このフレームに対応する画像の全輝度レベルが測定されても良い。この全輝度レベルに基づいて、このフレーム期間の間に適用されるべき割合が決定されうる。

当該装置は、前記測定された全輝度レベルに対応する前記割合を決定するために参照テーブルを更に有する。この参照テーブルは、フレームに対する特定の全輝度レベルの適切な割合に関するデータを有しても良い。

本発明の実施例において、前記表示画素は、前記フレーム期間の前記割合に対して前記対応する放射性表示素子による光放射を可能とするために前記制御手段に結合されたスイッチを有する。望ましくは、このようなスイッチは、電界発光素子を通る電流フローがトランジスタによって制御可能であるように、電界発光素子に直列に接続されたトランジスタを有する。

更に、本発明は、放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示パネルを制御する方法に関し、当該方法は：
‐フレーム期間に前記表示パネル上に表示されるべき画像の全輝度レベルを測定するステップと；
‐該全輝度レベルに応じて前記表示画素が光を放射する前記フレーム期間の割合を制御するステップとを有する。

米国特許出願ＵＳ５，４５１，９７９（特許文献１参照。）は、画像を形成するように別々に電圧を加えられた複数のライトを有するディスプレイサインを開示する。該ディスプレイサインは、前記ライトに電圧を加えるデューティーサイクルの持続期間を制御するためのプロセッサを有する。該プロセッサは、電圧を加えられるべきライトの数を決定する手段と、ライトの数が決められた数を下回る場合にデューティーサイクルを縮める手段とを有する。ディスプレイサインは、プロセッサがフレームに対して全輝度レベルを決定しないので、配置されない上に、目的として、スパークリング効果を引き起こす必要もなく、従って、薄暗いフレームを検出する手段を欠く。

出願人の未公開出願ＧＢ０２２０５１２（特許文献２参照。）（「電界発光表示装置」）は、フレーム期間に表示されるべき画像の全輝度レベルを決定する手段と、表示画素の駆動レベルを供給する夫々の入力信号と全輝度レベルとに従って駆動トランジスタを制御する手段とを有するアクティブマトリクス電界発光表示装置を開示する。本発明によれば、駆動トランジスタは制御手段によって制御されない。

本発明を添付の図面を参照して更に説明する。

図１は、表示装置３の概略図を示す。表示装置３は、行及び列のマトリクスで配置された複数の表示画素４を有するＰＬＥＤ表示パネル２を有する。図１は、幾つかの表示画素４しか示していないことが認識されるべきである。実際には、表示画素４を有する数百の行及び列が存在しうる。

表示装置３は、個々の表示画素４のアドレス指定及びデータ供給のためのドライバ回路配置５を更に有する。ドライバ回路配置５は、表示パネル２に表示されるべきビデオ画像を表わす信号を受信するデータ入力部６を有する。データ入力部６で受信された画像の画像負荷又は全輝度レベルは、デューティーサイクル制御手段７によって測定される。制御手段７は、加算器１０と、メモリ８と、以降ＬＵＴとも呼ばれる参照テーブル９と、他のロジック回路（図示せず。）とから構成されても良い。代替的には、制御手段は、関連するメモリと、加算機能、記憶機能及び他のロジック機能を実行するソフトウェアとを有するプロセッサであっても良い。制御手段７は、また、上記機能を実行するためのハードウェア及びソフトウェアの組合せを有しても、あるいは、完全にソフトウェアによって実行されても良い。加算器は、フレームに対する夫々の表示画素４のグレーレベルの値を足し合わせる。グレーレベルの値の合計は、メモリに記憶され、その特定のフレームに対する表示画素４の画像負荷の目安として使用される。代替的には、フレーム内の画素４のグレーレベルの値の平均値が、画像負荷の目安として使用されても良い。

代替的には、ビデオ画像の色成分の赤Ｒ、緑Ｇ及び青Ｂが有効である場合には、これらの信号の輝度値が足し合わされても良い。

更なる代案として、色成分の夫々の全ての輝度値が決定されても良い。

色成分の夫々の全ての輝度値の合成は、画像負荷を表わすために使用されても良い。

図１の実施例において、メモリ８は、表示されている現在のフレームに対するグレーレベルの値の合計を有する。

ＬＵＴ９は、グレーレベルの値の合計の関数として選択されるべきデューティーサイクルの値のリストを有する。デューティーサイクルは、百分率として決定され、入力信号のフレーム期間の割合を表わす。このフレーム期間の間に、表示画素４が光を放射するよう駆動される。

以下のＬＵＴ９の内容の例は、５０％のデューティーサイクルで１００％の公称輝度を供給する表示パネル２と共に使用するために表わされる。

表１は、ビデオ画像が５％の全輝度レベル（ＯＢＶ）を有する場合に、デューティーサイクル（ＤＣ）が表示装置３の制御手段によってドライバ回路配置５を介して７５％まで増大することを表わす。これは、公称輝度と比較して、有効画素輝度（ＥＰＢ）の換算係数１．５による増加をもたらす。従って、ピーク輝度は、比較的低い全輝度レベルを有するビデオ画像に対して十分に増大する。

前のフレームの画像負荷及び対応するデューティーサイクルが現在のビデオ画像を表示するために使用される間に、制御手段７は、ビデオ画像の現在のフレームの画像負荷及び対応するデューティーサイクルを決定しても良い。

代替的には、フレームメモリ（図示せず。）が、データ入力部６で受信されたビデオ画像をドライバ回路配置５に供給する前に、フレーム期間でビデオ画像を遅延させるように適用されても良い。これは、制御手段７がこの現在のフレームを表示する前に現在のフレームに適用されるべきデューティーサイクルを決定することを可能にする。

デューティーサイクルの増大は、表示パネル２に対してサンプル／ホールド・アーティファクトを導入しうる。サンプル／ホールド・アーティファクトは、全てのフレーム期間で、新しい画像がフレーム期間の開始時に表示されえ（サンプル）、一方、残りのフレーム期間では（通常、６０Ｈｚ動作で１６ｍｓｅｃ）、画像がスクリーン上で可視的なままである（ホールド）という事実に起因する。ビデオ画像を動かすために、目は、表示パネル２のスクリーンを横切る画像の後を追おうとする。一方で、アドレス指定のサンプル／ホールド性質により、画像は物理的には静止している。ユーザーは、この影響を不鮮明な画像と判断する。しかし、一般的に、ユーザーは、むしろ動画品質におけるスパークリング効果を好む。更に、デューティーサイクルが低い値（例えば、ＤＣ＜５０％）である場合には、デューティーサイクルの僅かな増大は、動作ぶれの影響を著しく増大させることなく、大幅な輝度の増大をもたらす。

表示装置は、ディスプレイ製品に組み込むためのディスプレイモジュールであっても良い。表示装置は、また、テレビ受像機、モニタ、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、カメラ、コンピュータ、電話又は表示スクリーンを有する他のあらゆる製品のような製品であっても良い。このような製品は、また、ディスプレイモジュールと同様に、筐体と、例えば制御部及び電源のような他の機構とを有する。

図２は、デューティーサイクルの制御を可能にするよう配置された表示画素４の一例を示す。表示画素４は、トランジスタＴ１と、蓄積キャパシタＣと、電界発光表示素子１１を駆動するための駆動トランジスタＴ２とを有する電圧制御型表示画素である。Ｔ２は、ｐ形シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であっても良く、発光素子１１は、ポリマー又は微分子ＯＬＥＤのような発光ダイオードであっても良い。キャパシタＣのプレートの一つ及びＴ２のソース電極は、電圧源ライン１２に接続されている。表示画素４のアドレス指定は、データ入力部６を介して受信されたデータがデータライン１４を介して送られる間に、ライン１３を介して実行される。

デューティーサイクルは、様々な方法で変更されても良いことが知られる。好ましい実施例では、パワートランジスタのようなスイッチＴ３が適用される。スイッチＴ３は、制御手段７によって制御されるデューティーサイクル選択ライン１５においてアドレス指定されることができる。従って、動作の際には、制御手段７は、特定のフレームに対して全輝度レベルを測定し、例えば、デューティーサイクル選択ライン１５を介して、ＬＵＴ９に従って、測定された全輝度レベルに応じてデューティーサイクルを変更する。行の夫々の表示画素４のスイッチＴ３は、特定の行の全ての表示画素４が同じデューティーサイクルに従うように、単一のデューティーサイクル選択ライン１５に接続されても良い。二つ又はそれ以上の選択ライン１５は、表示パネル２に成されるべき接続の数を減らすために、選択ライン１５の集合で結合されても良い。

本発明は、例えば、表示素子１１と接地との間にスイッチＴ３を配置することにより、特許請求の範囲の適用範囲内の多数の方法で変更されうる上記実施例に限定されない。幾つかの異なる表示画素４は、本発明に盛り込まれていると考えられる。本発明は、また、デューティーサイクルで駆動され、アクティブマトリクス電界放射ディスプレイのような放射性表示素子を有する他のマトリクスディスプレイに適用可能である。

留意すべきは、上記実施例は、本発明を限定するのではなくて、表わしているのであって、当業者は、添付の特許請求の範囲の適用範囲を外れることなく多くの代わりの実施例を設計することができることである。特許請求の範囲において、括弧内に置かれた参照符号はどれも、請求項を限定するように解釈されるべきではない。動詞「有する」及びその活用形の使用は、請求項で列挙された以外の要素又はステップの存在を認めないわけではない。要素の前に置かれた冠詞「一つの」は、このような要素の複数個の存在を認めないわけではない。本発明は、幾つかの個別素子を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって、実施されても良い。幾つかの手段を挙げている装置の請求項では、これらの手段の幾つかが、ハードウェアの同一の物品によって具現化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項で列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用されえないということを示しているわけでない。

本発明の実施例による表示装置を示す。 本発明の実施例による表示画素を示す。

Claims (9)

1. 放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示パネルと；
   該表示パネル上に表示されるべき画像の全輝度レベルに応じて前記表示画素が光を放射するフレーム期間の割合を変更するデューティーサイクル制御手段とを有することを特徴とする表示装置。
2. 前記制御手段は、前記全輝度レベルの減少が測定される場合に、前記割合を増大させるよう適応されることを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
3. 前記制御手段は、前記全輝度レベルの増大が測定される場合に、前記割合を減少させるよう適応されることを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
4. フレーム期間の間の前記画像の全輝度レベルの判定を可能とするために前記フレーム期間の間に前記画像を表わす入力信号を記憶するフレームメモリを更に有することを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
5. 前記制御手段は、前のフレーム期間の間の前記画像の全輝度レベルに応じて、前記フレーム期間の割合を決定するよう適応されることを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
6. 前記測定された全輝度レベルに対応する前記割合を決定するために参照テーブルを更に有することを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
7. 前記表示画素は、前記フレーム期間の前記割合に対して前記対応する放射性表示素子による光放射を可能とするために前記制御手段に結合されたスイッチを有することを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
8. 放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示パネルを制御する方法において：
   ‐フレーム期間に前記表示パネル上に表示されるべき画像の全輝度レベルを測定するステップと；
   ‐該全輝度レベルに応じて前記表示画素が光を放射する前記フレーム期間の割合を制御するステップとを有することを特徴とする方法。
9. 放射性表示素子を有する複数の表示画素を有する表示パネルを制御する集積回路において、
   前記表示パネル上に表示されるべき画像の全輝度レベルに応じて前記表示画素が光を放射するフレーム期間の割合を変更するデューティーサイクル制御配置を有することを特徴とする集積回路。

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