JP2010091719A - 表示装置、表示データ処理装置、表示データ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自発光ディスプレイにおいて、視認性の維持又は向上を行いつつ、消費電力の増加がないようにする。
【解決手段】エッジ強調処理と、全体輝度レベルのコントロール処理とを別々に行うことで、エッジ強調処理の視認性改善効果を維持しつつ、自発光ディスプレイ独自の課題である消費電力の増大を防止する。また視認性が維持できる範囲で、さらに積極的に全体輝度を下げ、消費電力を抑制する。具体的には入力される表示データ信号から推定計算される発光表示電力に対し、出力される表示データ信号から推定計算される発光表示電力が必ず低くなるように全体輝度のレベルがコントロールする。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば有機ＥＬ（Electroluminescence）パネル等を用いた表示装置、又は表示装置に内蔵される表示データ処理装置、及び表示データ処理方法に関する。

特開２００７−２２１８２１号公報 特開２００７−２４９４３６号公報 特開２００６−２３６１５９号公報

フラットパネルディスプレイは、コンピュータディスプレイ、携帯端末、テレビなどの製品で広く普及している。現在、主には液晶ディスプレイパネルが多く採用されているが、依然、視野角の狭さや、応答速度の遅さが指摘され続けている。
一方、自発光素子で形成された有機ＥＬディスプレイは、前記の視野角や応答性の課題を克服できるのに加え、バックライト不要の薄い形態、高輝度、高コントラストを達成できるため、液晶ディスプレイに代わる次世代表示装置として期待されている。
但し有機ＥＬディスプレイは、現在実用化されているものも存在する中でありながら、消費電力の高さがまだまだ問題視されている。
全ての表示装置にとっても共通して言えることでもあるが、消費電力を抑えることは、取組むべき大きな課題として捉えられている。
また、高画質化、高視認性ということも、各種の表示装置の課題とされている。

高画質化、高視認性を実現する手段として、エッジ（輪郭）強調という画像処理手法がある。
この手法は画像の高周波成分を強調することによって画像全体を鮮鋭化し、画質向上を実現するものとして一般的なものである。この場合、一つはエッジ部分のコントラスト感が上がること、もう一つはプラス方向へ強調されるエッジの輝度が上がることによって、画質向上や視認性向上が実現されると考えられている。

従来、エッジ強調並びに高画質化や、電力抑制という点で、上記特許文献１，２，３に開示された技術が提案されていた。
特許文献１の技術は、エッジ成分の一画面分のヒストグラムを抽出し、ヒストグラムの結果に応じてエッジ強調量をコントロールすることで、映像の状態に応じた適切なエッジ強調処理と可能とする。
また特許文献２の技術は、エッジ成分から、映像のダイナミックレンジを超えない範囲で有効的に使用されるエッジ強調量ゲインを動的に算出し、映像に適切なエッジ強調処理を実現する。

また特許文献３では、アプリケーション使用状態によって、最適が映像処理機能のみを機能させ、不要な映像処理機能をオフすることで、電力抑制を実現することが記載されている。

ここで、有機ＥＬディスプレイ等の自発光ディスプレイについて考える。
自発光ディスプレイでは、画面内の平均表示輝度が高いほど、消費電力を多く必要とする。従って、明るく綺麗な表示を実現する、一般的な高画質化と低消費電力化を両立させることは今まで困難とされてきた。

例えばＬＣＤディスプレイにおいては、バックライトの輝度が消費電力をほぼ決定しており、上記特許文献１，２のようなエッジ強調の画像処理を行っても消費電力の増減が発生しない。ところがフラットパネルディスプレイの中でも有機ＥＬやＰＤＰ（プラズマディスプレイ）といった自発光デバイスは、消費電力増減の影響を受けるという問題が存在する。つまり有機ＥＬディスプレイの場合、エッジ強調により画質は向上できるが、エッジ強調部分の輝度の上昇によって消費電力の大きくなり、消費電力抑制の要請と相反した状態となる。

また特許文献３では、不要な機能そのものの動作を止めてしまうことで、低電力化を実現することができるが、基本的に機能を動作させたまま低電力化を実現することはできない。即ち、低電力化を実現するために、エッジ強調などの機能そのものを止めてしまわなければならない。結局このような技術も、有機ＥＬディスプレイにおいて高画質化、高視認性と、消費電力低減を両立できない。

このように従来は、エッジ強調を画像の状態に応じて適切に行うことは出来ていたが、自発光ディスプレイで採用する場合、電力の増加を抑制できるものは存在していなかった。また、電力抑制を実現するためには、高画質化する機能そのものを止めてしまうしかないという状況であった。つまり、消費電力を低減しながら、エッジ強調処理を実現させうる手法は存在していなかった。
そこで本発明では、エッジ強調による視認性の維持又は向上を行いつつ、消費電力を増加させないようにすることができる手法を提案する。

本発明の表示装置は、表示データ信号のエッジ成分を抽出するエッジ処理部と、供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理及び表示データ信号に上記エッジ処理部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う表示データ信号処理部と、上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号による発光消費電力が、上記表示データ信号処理部に入力される表示データ信号の発光消費電力以下となるようにする上記レベル変換信号を、上記表示データ信号処理部に出力するレベル変換信号生成部と、上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号に基づいて表示動作を行う表示部とを備える。
また、上記レベル変換信号生成部は、上記表示データ信号処理部に入力される表示データ信号と、上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号のそれぞれについての発光消費電力を算出し、各発光消費電力の算出結果を用いて、上記レベル変換信号を生成する。
また上記レベル変換信号生成部は、上記各発光消費電力の算出結果の比の値に、係数値を乗算することで、上記レベル変換信号を生成する。

また上記エッジ処理部は、抽出したエッジ成分のレベルを、供給されるエッジ量制御信号に基づいて可変して、上記表示データ信号処理部に供給する。
また上記表示データ信号処理部は、供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理を行った後に、表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う。
或いは上記表示データ信号処理部は、表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行った後に、供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理を行う。

本発明の表示データ処理方法は、表示データ信号のエッジ成分を抽出するエッジ抽出ステップと、供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理、及び表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う表示データ信号処理ステップと、上記表示データ信号処理ステップの処理を経て出力される表示データ信号による発光消費電力が、上記表示データ信号処理ステップの処理に供される表示データ信号の発光消費電力以下となるようにする上記レベル変換信号を生成するレベル変換信号生成ステップとを有する。

このような本発明では、エッジ強調処理と、全体輝度レベルのコントロール処理とを別々に行うことで、エッジ強調処理の視認性改善効果を維持しつつ、自発光ディスプレイ独自の課題である消費電力の増大を確実に防止する。
また視認性の低下を抑えられれば、さらに積極的に全体輝度を下げ、消費電力を抑制することもできるようになる。
さらには、入力される表示データ信号から推定計算される発光表示電力に対し、出力される表示データ信号から推定計算される発光表示電力が必ず低くなるように全体輝度のレベルがコントロールされることで、エッジ強調度、映像信号の内容によらず、消費電力の増加を防止できる。

先に述べたように、自発光ディスプレイでは、エッジ強調を行うことで画質は向上するが、エッジ部分の輝度の上昇により消費電力は上昇する。
但し、視点を変えれば、消費電力が上昇するのはエッジ部分に限られ、全体輝度を上昇させるより消費電力の面で効率的に視認性向上が図れているとも考えられる。
つまり、エッジ強調の程度はそのままに、全体輝度レベルの抑制を行えば、エッジ強調による視認性改善効果は、全体輝度の低下による視認性低下を打ち消すことが可能であると考えられる。
このためエッジ部のピーク輝度を同程度に維持しておけば、全体輝度を抑制しても視認性をある程度維持でき、消費電力を確実に抑制することが可能になる。

本発明によれば、エッジ強調処理における画質／視認性改善効果はそのままに、その際に伴ってしまう自発光ディスプレイ特有の課題である消費電力の上昇を、画像／エッジ強調程度によらず、確実に防止することができるという効果がある。
さらには、ターゲットとしたい電力抑制率を確実に達成することも可能になり、輝度低減での視認性低下を抑制しつつ積極的な電力低減を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．表示装置構成］
［２．表示データ処理部の構成］
［３．表示データ処理部による電力抑制エッジ強調］
［４．表示データ処理部の他の構成例］
［５．変形例］

［１．表示装置構成］

図１に実施の形態の表示装置の要部の構成を示す。本例の表示装置１は、有機ＥＬ素子を発光素子として用いる有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３を有する。
そして有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に対して供給する表示データ信号について処理を行う部位として、表示データ処理部２が設けられる。表示データ処理部２は、表示データ信号Ｄｉｎに対して後述する処理を行い、処理後の表示データ信号Ｄｏｕｔを有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に供給する。
また表示データ処理部２における処理動作の一部を制御する信号（電力抑制制御信号ＳＣ，エッジ量制御信号ＥＣ）を発生する制御信号発生部４が設けられる。制御信号発生部４は、表示装置１に対するユーザの操作、或いはアプリケーションプログラムによる処理などに応じて、所要の値の電力抑制制御信号ＳＣ，エッジ量制御信号ＥＣを発生させる。

図２、図３を参照して有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３について述べる。
図２に有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３の構成の一例を示す。この有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３は、有機ＥＬ素子を発光素子とし、アクティブマトリクス方式で発光駆動を行う画素回路１０を含むものである。

図２に示すように、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３は、画素回路１０が列方向と行方向にマトリクス状に配列された画素アレイ部２０を備える。なお、画素回路１０には「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」を付しているが、これはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の発光画素であることを示している。

そしてこの画素アレイ部２０の各画素回路１０を駆動するため、水平セレクタ（データドライバ）１１と、ライトスキャナ（書込スキャナ）１２と、ドライブスキャナ（駆動制御スキャナ）１３を備える。
また水平セレクタ１１により選択され、輝度情報に応じた映像信号を画素回路１０に対する入力信号として供給する信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・が、画素アレイ部２０に対して列方向に配されている。信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・は、画素アレイ部２０においてマトリクス配置された画素回路１０の列数分だけ配される。

また画素アレイ部２０に対して、行方向に書込制御線ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・、電源制御線ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・が配されている。これらの書込制御線ＷＳＬ及び電源制御線ＤＳＬは、それぞれ、画素アレイ部２０においてマトリクス配置された画素回路１０の行数分だけ配される。
書込制御線ＷＳＬ（ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・）はライトスキャナ１２により駆動される。ライトスキャナ１２は、設定された所定のタイミングで、行状に配設された各書込制御線ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・に順次、走査パルスＷＳ（ＷＳ１，ＷＳ２・・・）を供給して、画素回路１０を行単位で線順次走査する。
電源制御線ＤＳＬ（ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・）はドライブスキャナ１３により駆動される。ドライブスキャナ１３は、ライトスキャナ１２による線順次走査に合わせて、行状に配設された各電源制御線ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・に駆動電位（Ｖｃｃ）、初期電位（Ｖｉｎｉ）の２値に切り替わる電源電圧としての電源パルスＤＳ（ＤＳ１，ＤＳ２・・・）を供給する。
水平セレクタ１１は、ライトスキャナ１２による線順次走査に合わせて、列方向に配された信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・に対して、画素回路１０に対する入力信号としての信号電位（Ｖｓｉｇ）と基準電位（Ｖｏｆｓ）を供給する。

図３に画素回路１０の構成を示している。この画素回路１０が、図２の構成における画素回路１０のようにマトリクス配置される。なお、図３では簡略化のため、信号線ＤＴＬと書込制御線ＷＳＬ及び電源制御線ＤＳＬが交差する部分に配される１つの画素回路１０のみを示している。

この画素回路１０は、発光素子である有機ＥＬ素子１５と、１個の保持容量Ｃｓと、サンプリングトランジスタＴｒＳ、駆動トランジスタＴｒＤとしての２個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とで構成されている。サンプリングトランジスタＴｒＳ、駆動トランジスタＴｒＤはｎチャネルＴＦＴとされている。

保持容量Ｃｓは、一方の端子が駆動トランジスタＴｒＤのソースに接続され、他方の端子が同じく駆動トランジスタＴｒＤのゲートに接続されている。
画素回路１０の発光素子は例えばダイオード構造の有機ＥＬ素子１５とされ、アノードとカソードを備えている。有機ＥＬ素子１５のアノードは駆動トランジスタＴｒＤのソースｓに接続され、カソードは所定の接地配線（カソード電位Ｖｃａｔｈ）に接続されている。
サンプリングトランジスタＴｒＳは、そのドレインとソースの一端が信号線ＤＴＬに接続され、他端が駆動トランジスタＴｒＤのゲートに接続される。またサンプリングトランジスタＴｒＳのゲートは書込制御線ＷＳＬに接続されている。
駆動トランジスタＴｒＤのドレインは電源制御線ＤＳＬに接続されている。

有機ＥＬ素子１５の発光駆動は、基本的には次のようになる。
信号線ＤＴＬに信号電位Ｖｓｉｇが印加されたタイミングで、サンプリングトランジスタＴｒＳが書込制御線ＷＳＬによってライトスキャナ１２から与えられる走査パルスＷＳによって導通される。これにより信号線ＤＴＬからの入力信号Ｖｓｉｇが保持容量Ｃｓに書き込まれる。駆動トランジスタＴｒＤは、ドライブスキャナ１３によって駆動電位Ｖ１が与えられている電源制御線ＤＳＬからの電流供給により、保持容量Ｃｓに保持された信号電位に応じた電流ＩELを有機ＥＬ素子１に流し、有機ＥＬ素子１を発光させる。

つまり、各フレーム期間において、画素信号値（階調値）が保持容量Ｃｓに書き込まれる動作が行われるが、これにより、階調値によって駆動トランジスタＴｒＤのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが決まる。駆動トランジスタＴｒＤは飽和領域で動作することで有機ＥＬ素子１５に対して定電流源として機能し、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに応じた電流ＩELを有機ＥＬ素子１５に流す。これによって有機ＥＬ素子１５では、階調値に応じた輝度の発光が行われる。

［２．表示データ処理部の構成］

表示データ処理部２の構成を説明する。
本実施の形態では、図１に示したように、表示データ信号Ｄｉｎは、表示データ処理部２で必要な処理を施され、その処理後の表示データ信号Ｄｏｕｔが有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に供給される。
有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３においては、表示データ信号Ｄｏｕｔが図２の水平セレクタ１１に供給され、水平セレクタ１１は、表示データ信号Ｄｏｕｔに基づく各画素毎の信号値Ｖｓｉｇを、各画素回路１０に与えることになる。

ここで表示データ処理部２の処理は、特に表示データ信号に対するエッジ強調処理を行うことによる高画質化、視認性向上を図ると共に、フレーム全体輝度を低下させることで有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３における消費電力の削減を図るものである。

図４に表示データ処理部２の構成例を示す。
表示データ処理部２は、映像信号変換部２１，加算回路２２、エッジ抽出フィルタ２３、エッジ量可変部２４、電力量算出部２５，変換量算出部２６を備える。

表示データ信号Ｄｉｎは、映像信号変換部２１、エッジ抽出フィルタ２３、電力量算出部２５にそれぞれ入力される。
映像信号変換部２１は、表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理を行う。例えば１フレーム毎に、変換量算出部２６から供給されるレベル変換信号ＤＧに基づいて、表示データ信号Ｄｉｎのフレーム全体を輝度値が低下する方向にレベル変換する。
例えばレベル変換信号ＤＧはゲイン係数値とされ、映像信号変換部２１は表示データ信号Ｄｉｎにレベル変換信号ＤＧを乗算する乗算回路として形成されることで、レベル変換を行う。
或いはレベル変換信号ＤＧはオフセット値とされ、映像信号変換部２１は表示データ信号Ｄｉｎにレベル変換信号ＤＧを減算する減算回路として形成されることで、レベル変換を行うようにしてもよい。

エッジ抽出フィルタ２３は、表示データ信号Ｄｉｎのエッジ成分（高周波成分）を抽出する。
図５（ａ）にエッジ抽出フィルタ２３によるエッジ抽出の例を示す。一般的にエッジ（高周波成分）を抽出するフィルタは、プリシュート、オーバーシュートの双方の強調を行うため、２次微分フィルタ（ＨＰＦ）が使用される。エッジ抽出フィルタ２３は、図示するように入力信号（表示データ信号Ｄｉｎ）のエッジについて、２次微分波形を取り出すものとなる。
２次微分フィルタの例としては図５（ｂ）のように、対象画素に対し周囲の近傍データが使われるが、空間方向で考えて、横方向のみ：横方向２次微分、縦方向のみ：縦方向２次微分、縦横方向：ラプラシアン（４近傍）、縦横斜め方向：ラプラシアン（８近傍）のディジタルフィルタが使用されることが一般的となっている。

エッジ量可変部２４は、エッジ抽出フィルタ２３から出力されるエッジ量のレベルを、図１の制御信号発生部４から供給されるエッジ量制御信号ＥＣに基づいて可変する。
図６（ａ）はエッジ量可変部２４の一例を示している。
エッジ量可変部２４は、非線形関数補正回路２４ａとゲイン演算回路２４ｂを有する。
非線形関数補正回路２４ａは、ノイズ強調の抑制とプリシュート／オーバーシュート（大振幅エッジ強調）の抑制の２つが主な目的になっている。前者はコアリング、後者はクリッピングと呼ばれる。
図６（ｂ）にコアリング及びクリッピングの様子を示す。
図示するように、抽出したエッジ量の大きさに応じて出力するエッジを「ｃｏｒｅ」「ｃｌｉｐ」の２つのパラメータで制限する。
コアリングのパラメータ「ｃｏｒｅ」は、ノイズ量に応じて決定される。
クリッピングのパラメータ「ｃｌｉｐ」は、大振幅エッジの強調を抑えるように決定される。
両パラメータは可変させることも考えられるが、一般的には固定値として与えられ、エッジ強調による画質悪化を抑制する役目を担っており、画像を見て適値が決められる。

ゲイン演算回路２４ｂは、非線形関数補正回路２４ａで補正されたエッジ成分と、入力されるエッジ量制御信号ＥＣの乗算を行う。このゲイン演算回路２４ｂの出力が、エッジデータＥｇとして図４の加算回路２２に供給されることになる。

加算回路２２は、映像信号変換部２１から出力された表示データ信号にエッジデータＥｇを加算する処理を行う。
即ち、表示データ信号にエッジデータＥｇを付加し、エッジ強調された表示データ信号Ｄｏｕｔを得る。この表示データ信号Ｄｏｕｔが、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に供給される。つまり有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に供給される表示データ信号Ｄｏｕｔとは、映像信号変換部２１で全体レベルが低減された上で、エッジ強調された信号となる。
なお、図６で述べたようにエッジデータＥｇは、エッジ抽出フィルタ２３で得られた２次微分成分についてエッジ量制御信号ＥＣを乗算した値となる。つまり表示データ信号におけるエッジ強調の度合いは、エッジ量制御信号ＥＣによって制御できるものとなる。

電力量算出部２５には、表示データ信号Ｄｉｎと、表示データ信号Ｄｏｕｔが供給される。そして電力量算出部２５は、１フレーム毎に、入力される表示データ信号Ｄｉｎ、Ｄｏｕｔのそれぞれについて、発光消費電力を推定算出する。そして算出した発光消費電力Ｐα、Ｐβを変換量算出部２６に出力する。
変換量算出部２６は、電力量算出部２５から供給される表示データ信号Ｄｉｎでの推定発光消費電力Ｐαと、表示データ信号Ｄｏｕｔでの推定発光消費電力Ｐβと、さらに制御信号発生部４からの電力抑制制御信号ＳＣを用いた演算で、レベル変換信号ＤＧを算出する。電力抑制制御信号ＳＣは、表示データ信号の全体輝度の低下具合を決める制御値となる。
例えば変換量算出部２６は、推定消費電力Ｐα、Ｐβを比較し、消費電力増減率を算出する。これに対し、外部から入力されるターゲットとなる電力抑制率に相当する係数である電力抑制制御信号ＳＣを乗算し、その電力抑制率を実現しうる全体輝度低減率を算出する。これをレベル変換信号ＤＧとして映像信号変換部２１に出力する。

電力量算出部２５及び変換量算出部２６による、レベル変換信号ＤＧを得るための具体的な演算処理例については後述するが、レベル変換信号ＤＧは、映像信号変換部２１でのレベル低減のためのゲイン値又はオフセット値とされる。
そして、このレベル変換信号ＤＧを用いて映像信号変換部２１でレベル低減を行うことで、エッジ強調度、映像信号の内容によらず、入力表示データ信号から推定計算される発光表示電力に対し、出力表示データ信号から推定計算される発光表示電力が必ず低くなるように全体輝度のレベルがコントロールされるものである。

なお図４の構成の場合について言えば、映像信号変換部２１と加算回路２２が、本発明請求項でいう「表示データ信号処理部」に相当する。
またエッジ抽出フィルタ２３とエッジ量可変部２４が本発明請求項でいう「エッジ処理部」に相当する。
また電力量算出部２５と変換量算出部２６が、本発明請求項でいう「レベル変換信号生成部」に相当する。

［３．表示データ処理部による電力抑制エッジ強調］

以上のような表示データ処理部２では、エッジ強調処理と、全体輝度レベルコントロール処理とを別々に行うことで、エッジ強調処理の視認性改善効果を維持しつつ、自発光ディスプレイ独自の課題である消費電力の増大を確実に防止できるようにする。
また、視認性の低下を抑えられれば、さらに積極的に全体輝度を下げ、消費電力を抑制することができるようにもするものである。

このための表示データ処理部による電力抑制エッジ強調処理について説明する。
上述したように電力量算出部２５は、表示データ信号Ｄｉｎ及びＤｏｕｔのそれぞれについて、一画面の消費電力量（発光消費電力）を推定計算する。ここでいう、表示データ信号Ｄｉｎについての発光消費電力とは、表示データ信号Ｄｉｎを有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に与えて発光駆動した場合を想定した、１フレームでの消費電力である。また表示データ信号Ｄｏｕｔについての発光消費電力とは、表示データ信号Ｄｏｕｔを有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に与えて発光駆動した場合を想定した、１フレームでの消費電力である。
まず、この発光消費電力の推定計算の手法について説明する。

先に図３により説明したように、有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３の画素回路１０では、有機ＥＬ素子１５に電流を流すことによって発光が行われる。
発光電流と輝度との関係はＩ−Ｌ特性として表されるが、一般的に比例関係にある。そのため、必要輝度に対して流さなければならない電流は一意的に決まってしまう。
この発光に必要な電流ＩELを電圧源Ｖｃｃ（図３の電源制御線ＤＳＬに与えられる駆動電位Ｖｃｃ）からカソード（Ｖｃａｔｈのノード）に対し流すことで有機ＥＬ素子１５は発光が行われる。このため、有機ＥＬ素子１５の発光に関わる消費電力ＰELは、
ＰEL＝（Ｖｃｃ−Ｖｃａｔｈ）×ＩEL
として表される。

駆動電位Ｖｃｃならびにカソード電位Ｖｃａｔｈは一般的に定値であるため、映像データ（階調値）に応じた電流ＩELが導出できれば、消費電力の推定計算は可能ということになる。

映像データに対する発光電流の関係は、ディスプレイデバイスの場合、一般的に図７のようにべき乗の関数になるように調整される。テレビジョンモニタでは２．２乗が一般的である。
即ち、このガンマ特性の情報（ｎ乗）をあらかじめ入手しておけば、映像データから電流に相当するデータへの変換計算は可能になる。変換計算は演算で行うかテーブル変換で行うかのどちらかの手法が採択される。

またディスプレイの画素は一般的にＲＧＢの３色のサブピクセル構成になっているため、基準ホワイトで発光させたときの必要電流比の情報を入手しておく必要もある。
（階調／１００％階調）ⁿの計算をしたそれぞれのサブピクセルでの算出結果を基準ホワイト電流比で足し合わせ、平均値を算出することで１画素の電力に相当する量を算出できる。これを全画素分行い、平均値を算出する。
この値を相対値比較計算することで電力量の増減率を算出することができる。

図８により、電力量算出部２５での発光消費電力の算出、及び変換量算出部２６でのレベル変換信号ＤＧの算出の具体例を説明する。
この図８では、図４の構成のうちで電力量算出部２５と変換量算出部２６での演算処理内容を示している。なおエッジ抽出フィルタ２３とエッジ量可変部２４の記載は省略している。

電力量算出部２５は、処理ＳＴ１として、表示データ信号Ｄｉｎについての発光消費電力Ｐαの推定計算を行う。
また処理ＳＴ２として、表示データ信号Ｄｏｕｔについての発光消費電力Ｐβの推定計算を行う。
ここでは発光消費電力Ｐα、Ｐβは、表示データ信号Ｄｉｎ、並びに表示データ信号Ｄｏｕｔそれぞれから、一画面分の電力パラメータの推定計算を行う。
具体的には、（階調／１００％階調）ⁿの全画素分の積算値（Σ｛（階調／１００％階調）ⁿ｝）を画素数で割って平均値を算出する。つまり、
Ｐα＝（Σ｛（階調／１００％階調）ⁿ｝）／画素数
Ｐβ＝（Σ｛（階調／１００％階調）ⁿ｝）／画素数
を計算する。
階調とは、各画素に対応する表示データ信号値、１００％階調とは、最大輝度としての表示データ信号値である。ｎは、図７に示したｎ乗の値である。

従って、１フレーム内の各画素の信号値（階調）について、（階調／１００％階調）ⁿにより、１画素の消費電力を推定し、これを全画素について積算する。そして画素数で割って平均値をとることで、１画素あたりの発光消費電力を求めることになる。

ここで変換計算は上記式の演算を行っても良いし、べき乗計算の部分のみあらかじめ用意したテーブルを使用しての変換計算を行っても良い。
因みにここで、ＲＧＢサブピクセルの場合の計算は次のようなものになる。
仮に基準ホワイトを発光するためのＲＧＢの電流比が１：２：３だったとすると、
Ｐα＝（Σ（[１×｛（Ｒ階調／１００％階調）ｎ｝＋２×｛（Ｇ階調／１００％階調）ｎ｝＋３×｛（Ｂ階調／１００％階調）ｎ｝]／（１＋２＋３）））／画素数
となる。

このようにして発光消費電力Ｐα、Ｐβを算出したら、次に、変換量算出部２６において、発光消費電力Ｐα、Ｐβを用いてレベル変換信号ＤＧを算出する。
まず処理ＳＴ３として、発光消費電力Ｐα、Ｐβを比較し、Ｐα＝Ｐβとなる電力抑制率ＰＳＧを算出する。即ち、
ＰＳＧ＝（Ｐα／Ｐβ）
とする。

仮に、映像信号変換部２１で表示データ信号Ｄｉｎに対する全体輝度レベルの低減を行わずに、加算回路２２でエッジ強調を行って表示データ信号Ｄｏｕｔを出力するとすると、表示データ信号Ｄｏｕｔによる発光消費電力は、表示データ信号Ｄｉｎによる発光消費電力より高くなる。
ここで（Ｐα／Ｐβ）として算出される電力抑制率ＰＳＧとは、この電力抑制率ＰＳＧだけ映像信号変換部２１で表示データ信号Ｄｉｎの全体輝度レベルの低減を行うと、表示データ信号Ｄｏｕｔと表示データ信号Ｄｉｎによる発光消費電力が同等となる値である。

次に処理ＳＴ４として変換量算出部２６は、電力抑制率ＰＳＧに電力抑制制御信号ＳＣを乗算することで、レベル変換信号ＤＧを算出する。
ＤＧ＝ＰＳＧ・ＳＣ
電力抑制制御信号ＳＣは、制御信号発生部４から供給される。例えば最大値が「１」である乗算係数とされる。

変換量算出部２６は、このように算出したレベル変換信号ＤＧを映像信号変換部２１に供給する。映像信号変換部２１は例えば乗算回路２１ａで構成され、レベル変換信号ＤＧをゲイン係数として表示データ信号Ｄｉｎに乗算し、表示データ信号Ｄｉｎのレベル変換（全体の輝度レベルの低下）を行う。
このレベル変換された表示データ信号が、加算回路２２でエッジ成分付加され、表示データ信号Ｄｏｕｔとして出力される。

上記処理ＳＴ４で用いる電力抑制制御信号ＳＣは、上記のように表示データ信号Ｄｉｎ、Ｄｏｕｔの推定発光消費電力を同等とする電力抑制率ＰＳＧに対する係数となるため、消費電力をどの程度低減させるかを決める値となる。
例えば電力抑制制御信号ＳＣ＝１であれば、ＤＧ＝ＰＳＧとなり、この場合、エッジ強調を行って視認性向上を図りながらも、表示データ信号Ｄｉｎと同等の消費電力量となる表示データ信号Ｄｏｕｔを得ることができる。
また電力抑制制御信号ＳＣが、０．９，０．８・・・等の１未満の値であれば、エッジ強調を行って視認性向上を図りながらも、表示データ信号Ｄｉｎよりも低い消費電力量となる表示データ信号Ｄｏｕｔを得ることができる。
電力抑制制御信号ＳＣの値は、１以下の所定値として、ユーザが選択できるものとしても良いし、アプリケーションもしくはファームウエア等が設定するものでもよい。

図９により、エッジ強調処理と電力の関係、及び本例による電力増加の防止効果を説明する。
例えば画面上のある箇所で、図９（ａ）のようにＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ移行するエッジが存在したとする。
これに対して通常のエッジ強調処理を行うと、図９（ｂ）のように、Ｌｏｗレベルに対しプリシュート、Ｈｉｇｈレベルに対しオーバーシュート（プリシュートとオーバーシュートのエッジ量は同量）が加わるような処理結果となる。
このような場合、前述したようにガンマ特性が２．２乗に近い（１乗より大きい）特性をしているため、マイナスエッジの１ステップの電力に対して、プラスエッジの１ステップの電力の方が必ず高くなってしまう。
つまり図示するように、マイナスエッジによる電力減少分をΔＰｄ、プラスエッジの電力上昇分をΔＰｕとすると、ΔＰｕ＞ΔＰｄであることは自明であり、通常エッジ強調処理を行うと消費電力の増加も伴っていることになる。
従って、エッジ強調前の消費電力をＰａ、エッジ強調後の消費電力をＰｂとすると、Ｐａ＜Ｐｂとなる。

これに対して本実施の形態では、電力増加を抑制しつつエッジ強調を行うことになる。
即ち図９（ｃ）のように、エッジ強調量はそのままに、全体輝度の低減コントロールを行うことで、視認性の低下を抑制しつつ、消費電力の増加を確実に防止する。
全体輝度の低減を行うことで、プラスエッジでの電力上昇分は図９（ｃ）のΔＰｕ’となる。また電力低減分はΔＰｄ’として、マイナスエッジによる電力低減分ΔＰｄ’１と、さらにエッジ以外の部分で電力減少分ΔＰｄ’２，ΔＰｄ’３が発生する（ΔＰｄ’＝ΔＰｄ’１＋ΔＰｄ’２＋ΔＰｄ’３）。
つまり、全体輝度の低減を行いながらエッジ強調を行うことで、電力上昇分ΔＰｕ’は、ΔＰｕ’＜ΔＰｕとなるように抑制される。さらに、電力減少分ΔＰｄ’としては、ΔＰｕ’≦ΔＰｄ’となるように調整することが可能になる。
即ち、電力抑制エッジ強調の処理後の消費電力をＰｃとすると、Ｐａ≧Ｐｃを実現することが可能になる。

このような本例の場合、エッジ部分のピーク輝度と、エッジ部のコントラスト感向上効果が、ほぼ同程度に維持されることで視認性の低下を抑制しつつ電力の低減を図ることが可能になる。
さらには、視認性が著しく低下してしまうまでは積極的に電力の低減を図るようなことも可能となる。

例えばこの図９でいう消費電力Ｐａは、表示データ信号Ｄｉｎの発光消費電力Ｐαに相当し、消費電力Ｐｃは、表示データ信号Ｄｏｕｔの発光消費電力Ｐβに相当する。従って、図８の処理において電力抑制制御信号ＳＣ＝１であれば、エッジ強調を行って視認性向上を図りながらも、エッジ強調前と比べて発光消費電力が増大しないようにできることになる。
エッジ強調によって消費電力が上昇するのはエッジ部分に限られ、これは、全体輝度を上昇させるより消費電力の面で効率的に視認性向上が図れていると考えられる。つまり、エッジ強調の程度はそのままに、全体輝度レベルの抑制を行えば、エッジ強調による視認性改善効果は、全体輝度の低下による視認性低下を打ち消すことが可能である。そしてその上で、全体輝度の低下によって、消費電力の増大を防止できる。
また、画質や視認可能性が良好に保たれる範囲であれば、電力抑制制御信号ＳＣを１未満の係数としていくことで、積極的な消費電力の削減を実現できる。

なお図８では、映像信号変換部２１で乗算処理を行うものとし、変換量算出部２６ではレベル変換信号ＤＧとして、その乗算係数（表示データ信号Ｄｉｎに対するゲイン）を算出するものとした。このようにゲイン乗算により全体輝度レベルの低減を図るようにすれば、低階調を潰さずに全体輝度の低下を行うことができ、表示の階調性を損なわない。

また、映像信号変換部２１では、表示データ信号Ｄｉｎに対してマイナスオフセットを与える構成としてもよい。
例えば変換量算出部２６では、レベル変換信号ＤＧとして、発光消費電力Ｐαが発光消費電力Ｐβ以下となるようにするオフセット値を算出する。そして映像信号変換部２１で、表示データ信号Ｄｉｎに対してオフセット値の減算を行う。
このようにすると、低輝度階調の領域において、多少、階調性が損なわれることが発生するが、エッジ強調による視認可能性の向上と消費電力増大の防止もしくは消費電力低減という効果は同様に得ることができる。

［４．表示データ処理部の他の構成例］

図１０で表示データ処理部２の他の構成例を示す。なお図４と同一部分は同一符号を付している。この図１０は、加算回路２２と映像信号変換部２１の位置が図４とは逆となった構成例である。

即ち、表示データ信号Ｄｉｎは、まず加算回路２２に供給され、この加算回路２２においてエッジ量可変部２４からのエッジデータＥｇが付加される。
このように加算回路２２で、エッジ強調した表示データ信号が生成された後、その表示データ信号が映像信号変換部２１に供給される。
映像信号変換部２１には、変換量算出部２６からのレベル変換信号ＤＧが供給されており、例えばこのレベル変換信号ＤＧをゲイン係数として表示データ信号に乗算することで、全体輝度レベルの低減を行う。そしてこの映像信号変換部２１の出力が表示データ信号Ｄｏｕｔとして有機ＥＬディスプレイパネルモジュール３に供給される。
なお電力量算出部２５、変換量算出部２６によるレベル変換信号ＤＧの算出や、エッジ抽出フィルタ２３、エッジ量可変部２４によるエッジデータＥｇの生成は、上記図４の構成と同様である。

この構成例では、表示データ信号について、先にエッジ強調を行ってから全体輝度レベルの低減を行うものとしている。
このため映像信号変換部２１でレベル変換信号ＤＧを表示データ信号に乗算する構成の場合は、エッジ成分も抑制されてしまうことになるが、この構成でも視認性向上とともに消費電力の増大防止（もしくは消費電力低減）という効果を得ることができる。

なお、付加されるエッジ成分の抑制を見越して、エッジ量制御信号ＥＣによりエッジ成分レベルを上げておくようなことも考えられる。
また、変換量算出部２６がレベル変換信号ＤＧとしてオフセット値を算出するようにし、映像信号変換部２１が、レベル変換信号ＤＧとしてのオフセット値を減算することで全体輝度レベルの低減を行う場合は、エッジ成分は抑制されない。

［５．変形例］

以上、実施の形態について説明してきたが、本発明は実施の形態の例に限られず、多様な変形例が考えられる。
表示データ処理部２では、レベル変換信号ＤＧの算出の際に電力抑制制御信号ＳＣを外部（制御信号発生部４）から与えているが、このような構成は採らずに、電力抑制制御信号ＳＣを固定値としたり、演算に使用しなくてもよい。
例えば、表示データ信号Ｄｉｎ、Ｄｏｕｔで発光消費電力を同等とする（つまりエッジ加算を行っても消費電力を増大させない）という目的であれば、単にレベル変換信号ＤＧ＝（Ｐα／Ｐβ）として算出すればよい。また表示データ信号Ｄｏｕｔの発光消費電力を常に例えば１割下げるようにする場合、電力抑制制御信号ＳＣ＝０．９の固定値とし、レベル変換信号ＤＧ＝０．９・（Ｐα／Ｐβ）として算出すればよい。

また、発光消費電力Ｐα、Ｐβとして推定を行い、これに基づいて算出したレベル変換信号ＤＧで全体輝度レベルの低減を行っているが、このような推定を行わずに、常に固定のゲイン（又は固定のオフセット量）で全体輝度レベルの低減を行うようにしてもよい。

また、図４，図１０の例ではエッジ量制御信号ＥＣでエッジ成分のレベルをコントロールする構成としたが、エッジ成分に対するゲインは固定値としてもよい。
またエッジ量制御信号ＥＣでエッジ成分レベルを可変する場合、そのエッジ量制御信号ＥＣの値に応じて電力抑制制御信号ＳＣの値を変化させることなどで、ユーザが求めるコントラスト感の増減に対応して適切な全体輝度レベルの低減を行うということも考えられる。

また、例えばユーザの使用状況や好みに応じて実施の形態でいう電力抑制エッジ強調処理（図９（ｃ））と、通常のエッジ強調処理（図９（ｂ））を切り替えることができるようにすることも考えられる。
例えば電力抑制エッジ強調処理を行う場合は、上述のように発光消費電力Ｐα、Ｐβに基づいて算出したレベル変換信号ＤＧを映像信号変換部２１に与える。一方、通常のエッジ強調処理を行う場合は、ゲイン値＝１（もしくはオフセット値＝０）としてのレベル変換信号ＤＧを映像信号変換部２１に与え、全体輝度レベルの低減を行わないようにする。

本発明の実施の形態の表示装置の要部のブロック図である。 実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルモジュールの説明図である。 実施の形態の有機ＥＬディスプレイパネルモジュールの画素回路の説明図である。 実施の形態の表示データ処理部のブロック図である。 実施の形態のエッジ抽出フィルタの説明図である。 実施の形態のエッジ量可変部の説明図である。 実施の形態の電力算出手法の説明図である。 実施の形態のレベル変換信号の算出処理例の説明図である。 実施の形態の電力抑制エッジ強調の効果の説明図である。 実施の形態の表示データ処理部の他の構成例のブロック図である。

符号の説明

１ 表示装置、２ 表示データ処理部、３ 有機ＥＬディスプレイパネルモジュール、４ 制御信号発生部、１０ 画素回路、１５ 有機ＥＬ素子、２１ 映像信号変換部、２２ 加算回路、２３ エッジ抽出フィルタ、２４ エッジ量可変部、２５ 電力量算出部２６ 変換量算出部

Claims (8)

1. 表示データ信号のエッジ成分を抽出するエッジ処理部と、
   供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理、及び表示データ信号に上記エッジ処理部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う表示データ信号処理部と、
   上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号による発光消費電力が、上記表示データ信号処理部に入力される表示データ信号の発光消費電力以下となるようにする上記レベル変換信号を、上記表示データ信号処理部に出力するレベル変換信号生成部と、
   上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号に基づいて表示動作を行う表示部と、
   を備えた表示装置。
2. 上記レベル変換信号生成部は、上記表示データ信号処理部に入力される表示データ信号と、上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号のそれぞれについての発光消費電力を算出し、各発光消費電力の算出結果を用いて、上記レベル変換信号を生成する請求項１に記載の表示装置。
3. 上記レベル変換信号生成部は、上記各発光消費電力の算出結果の比の値に、係数値を乗算することで、上記レベル変換信号を生成する請求項２に記載の表示装置。
4. 上記エッジ処理部は、抽出したエッジ成分のレベルを、供給されるエッジ量制御信号に基づいて可変して、上記表示データ信号処理部に供給する請求項１に記載の表示装置。
5. 上記表示データ信号処理部は、
   供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理を行った後に、表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う請求項１に記載の表示装置。
6. 上記表示データ信号処理部は、
   表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行った後に、供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理を行う請求項１に記載の表示装置。
7. 表示データ信号のエッジ成分を抽出するエッジ抽出部と、
   供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理、及び表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う表示データ信号処理部と、
   上記表示データ信号処理部から出力される表示データ信号による発光消費電力が、上記表示データ信号処理部に入力される表示データ信号の発光消費電力以下となるようにする上記レベル変換信号を、上記表示データ信号処理部に出力するレベル変換信号生成部と、
   を備えた表示データ処理装置。
8. 表示データ信号のエッジ成分を抽出するエッジ抽出ステップと、
   供給されるレベル変換信号に基づいて表示データ信号の全体の輝度レベルを低下させる処理、及び表示データ信号に上記エッジ抽出部で抽出されたエッジ成分を付加する処理を行う表示データ信号処理ステップと、
   上記表示データ信号処理ステップの処理を経て出力される表示データ信号による発光消費電力が、上記表示データ信号処理ステップの処理に供される表示データ信号の発光消費電力以下となるようにする上記レベル変換信号を生成するレベル変換信号生成ステップと、
   を有する表示データ処理方法。

Images