JP2011100144A - Oled表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】OLED表示装置の解像度の低下を押さえつつ、消費電力を低減する。
【解決手段】RGB信号は、M値算出回路12に供給される。このM値算出回路12は、RGB信号の変化度合いからW(白)ドットの影響度合いを決定するM値を決定する。そして、RGB→RGBW変換回路10が、M値算出回路12から供給されるM値を利用してRGB→RGBW変換を行う。入力RGB信号のエッジ部分などではWの使用率を少なく、変化の少ない平坦部分ではWの使用率を多くして、解像度を維持しつつ消費電力を低減する。
【選択図】図8
【解決手段】RGB信号は、M値算出回路12に供給される。このM値算出回路12は、RGB信号の変化度合いからW(白)ドットの影響度合いを決定するM値を決定する。そして、RGB→RGBW変換回路10が、M値算出回路12から供給されるM値を利用してRGB→RGBW変換を行う。入力RGB信号のエッジ部分などではWの使用率を少なく、変化の少ない平坦部分ではWの使用率を多くして、解像度を維持しつつ消費電力を低減する。
【選択図】図8
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる表示装置であるOLED表示装置、特にその駆動を効率的行うことに関する。
図1に、通常のR(赤)、G(緑)、B(青)の3つのドットで1つのカラー画素を構成するマトリクス型OLEDパネルのドット配列の一例を、図2に、R、G、Bに加えて白(W)も使用するマトリクス型OLEDパネルのドット配列の一例を示す。
Wドットを加えるRGBW型は、R、G、Bよりも発光効率の高いWドットを使用することにより、パネルとしての消費電力の低減や輝度を向上することができるといわれている。
このような、RGBW型パネルを実現する方法として、各ドットにそれぞれの色(RGBWのそれぞれの色)を発光するOLEDを用いる方法と、特許文献1に述べられているような白色OLEDを用い、W以外のドットに赤、緑、青の光学フィルタ(カラーフィルタ)を重ねる方法とがある。
図3は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)1931色度図であり、R,G,Bの3原色に加えて白色ドットとして使用するW原色の色度の一例が示されている。なお、このW原色の色度は必ずしもディスプレイの基準白色と一致させる必要は無い。
図4に、R=1、G=1、B=1の時にディスプレイの基準白色が表示できるRGB入力信号を、RGBWの画像信号に変換する方法を示す。
ここで、R、G、Bは入力信号、Rn、Gn、Bn、はW原色に正規化された赤、緑、青信号であり、a,b,cはそれぞれR=1/a、G=1/b、 B=1/cを出力した時、W=1と同等な輝度及び色度となるように選んだ係数である。
次に、Rn,Gn,BnからWドットの表示の基礎となる値であるS=F1(Rn,Gn,Bn)を計算する。そして、得られたSに基づいてRGBについての補正量F2(S)と、Wについての値F3(S)を計算する。
そして、RGBの各値に補正量F2(S)を加算し、RGBW表示の際のRGBの値Rn’,Gn’,Bn’を得る。また、F3(S)は、そのままWの値として出力する。
すなわち、S=F1(Rn,Gn,Bn)、Rn’=Rn+F2(S)、Gn’=Gn+F2(S)、Bn’=Gn+F2(S)、W=F3(S)により、Rn’,Gn’,Bn’,Wが得られる。
ここで、最も基本的なS、F2、F3の演算式の例として、以下のようなものが考えられる。
S=min(Rn,Gn,Bn) 式1
F2(S)=−S 式2
F3(S)= S 式3
S=min(Rn,Gn,Bn) 式1
F2(S)=−S 式2
F3(S)= S 式3
すなわち、RGB(正規化されたRn,Gn,Bn)の最小値をSとして、これをそのままWの値とし、RGBの各値からはSをそのまま減算する。
この場合、表示する画素の色が無彩色に近いほどWドットを点灯させる割合が多くなる。従って、表示する画像の中に無彩色に近い色の割合が多いほどWドットを点灯させる率が多くなり、RGBドットのみを使用する時に比べてパネルの消費電力は低くなる。
通常、純色のみで構成された画像は少なく、Wドットが使用される場合がほとんどなので、RGBドットのみを使用した時に比べて平均的には消費電力が低くなる。
RGBドットを縦横に並べて配置するパネルでは、見た目の水平解像度を向上させたい時は、図5に示すように各入力信号の位相とパネルのドットの位置とを一致させる。すなわち、RGBの3ドットを同一のタイミングの信号とはせず、各映像信号からのサンプリングタイミングをドットの位置に応じてずらす。これにより、1画素を構成するRGBの3ドットをともに同じ位相の入力信号で駆動するよりも見た目の解像度の高い表示画像が得られる。
RGBWを使用した場合も同様に図6に示すように各信号の位相とパネルのドットの位置とを一致させることで、見た目の解像度を上げることが可能である。ただ、式1〜3の例では、無彩色に近い画像であればあるほどRGBの発光量が少ないために効果が少ない。特に、W原色が基準白色と同じ場合、白黒画像を表示した時にRGBドットを全く使用しないことになるので、図7に示すように、解像度はWのドット数と同じになる。
また、F2、F3として次式を用いた場合は、Mの値によってWドットの使用率が変わる。
F2(S)=−MS 式4
F3(S)=MS 式5
ここで、Mは0≦M≦1の定数である。
F2(S)=−MS 式4
F3(S)=MS 式5
ここで、Mは0≦M≦1の定数である。
消費電力の点からはM=1を用いるのが一番よい。しかし、解像度の点からはできるだけRGBW全てが点灯するようなMの値を選ぶ方がよい。
本発明は、OLED表示装置において、解像度の低下を押さえつつ、消費電力を低減することを目的とする。
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)からなるR(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)の4種類のドットを持つOLED表示装置において、入力画像データに応じた表示を行うOLED表示パネルに流れる電流を検出し、その値に応じてWの使用率を適応的に変化させることを特徴とする。
本発明によれば、パネルに流れる電流に基づき、Wの使用率を適応的に変更することで、適正な表示を維持しつつ大電流を防止できる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図8は、実施形態の構成を示すブロック図であり、R信号、G信号、B信号は、RGB→RGBW変換回路10に入力されるとともに、M値算出回路12に供給される。M値算出回路12は、入力されてくるRGB信号の所定の複数の画素(部分)についての画像信号から高周波成分をリアルタイムで検出し、その高周波成分の量に応じてRGBからRGBWへの変換係数Mを算出する。画像のエッジ部分や輝度変化の多い部分ではRGBW全てが点灯するような係数M(例えば0.5)を出力し、平坦な部分や輝度変化の少ない部分ではMは1またはそれに近い値を出力する。
そして、算出したMをRGB→RGBW変換回路10に供給する。RGB→RGBW変換回路10は、供給された変換係数Mを用い、F2(S)、F3(S)を算出し、そのF2(S)、F3(S)を用いて、RGBWの信号を算出する。
RGB→RGBW変換回路10の出力であるR’,G’,B’,Wの信号は、ガンマ補正回路14においてガンマ変換を受けた後、D/A変換器16においてアナログ信号に変換されてOELDパネル18に供給される。OLEDパネル18は、水平ドライバおよび垂直ドライバを有し、マトリクス状に配置された画素回路におけるOLED素子に入力されてくる各画素のデータ信号を供給する。すなわち、本実施形態のOLEDパネル18は、アクティブマトリクスタイプのパネルであり、各画素回路に選択トランジスタ、駆動トランジスタ、保持容量およびOLED素子が設けられている。各画素のデータ信号は対応する画素の選択トランジスタを介し保持容量に書き込まれ、保持容量に書き込まれたデータ電圧に応じて駆動トランジスタがOLED素子に駆動電流を供給することで、OLED素子が発光する。
なお、ガンマ補正回路14において、黒レベル、コントラスト、ブライトネスの調整のためのデータ処理を行うことも好適である。さらに、D/A変換器16を省略し、OLEDパネル18にデジタルデータを入力し、OLEDパネルの各画素回路をデジタル駆動してもよい。
ここで、RGBからRGBWへの変換をフローチャートで表すと図9のようになる。すなわち、RGB→RGBW変換回路10においては、入力信号であるRGB(この例では、上述のようにRn,Gn,Bnに変換している)に基づき、S=F1(Rn,Gn,B)を算出する。一方、M値算出回路12においては、縦横方向における所定数の画素ブロックから注目画素(横i番目,縦j番目)についてのその部分における高周波成分の量に応じた係数Mijを算出し、これをRGB→RGBW変換回路10に供給する。
RGB→RGBW変換回路10は、供給された係数Mijを用いて、F2(S,Mij)、F3(S,Mij)を演算する。そして、F3(S,Mij)をそのままWとして出力するとともに、F2(S,Mij)をRn,Gn,Bnに加算して、Rn’,Gn’,Bn’を出力する。
このようにして、RGBからRGBWへの変換が行われる。
なお、Mijの演算には、所定数の画像データが必要であり、入力データをある程度記憶しておく必要がある。例えば、入力RGB信号についてのフレームメモリを設けておき、ここから必要なデータを出力するように構成すればよい。
ここで、(i,j):処理を行うドットの空間的位置(横方向にi番目、縦方向にj番目)、h(k1,k2):単位インパルスδ(k1,k2)に対する二次元ハイパスフィルタの応答特性、l(k1,k2):単位インパルスδ(k1,k2)に対する二次元ローパスフィルタの応答特性、C(i−k1,j−k2):(i−k1,j−k2)の位置のドットに対応する信号レベル、f(X)は任意の関数であるが、例えば図10のようなXの増加に伴い1から0.5へ近づいていく特性をもつ。
信号CはRn,Gn,Bnまたは輝度(Y)など任意に選択可能であるが、解像度に寄与する輝度成分を用いることが好適である。また、F2、F3の代表的な例としては以下の式があげられる。
F2 =−Mij × S 式7
F3 = Mij × S 式8
F2 =−Mij × S 式7
F3 = Mij × S 式8
図2のような縦ストライプ状にドットが並んでいる場合は、水平方向の解像度のみに着目して一次元のハイパスフィルタおよびローパスフィルタを考えてもよい。この場合、式6〜8は以下のようになる。
F2 =−Mi × S 式10
F3 = Mi × S 式11
F3 = Mi × S 式11
[実施例]
次に、具体的な例を取り上げて、上述のような変換について説明する。
次に、具体的な例を取り上げて、上述のような変換について説明する。
縦ストライプ状にドットが並んでいる場合を考え、式9〜11を用いる。h(k), l(k)は以下の式とし、Miが1を超えないようにする。
h(k)は、h(−1)=−1/2、h(0)=1、h(1)=−1/2、k>1、k<−1においてh(k)=0とする。
また、l(k)は、l(−1)=1,l(0)=2、l(1)=1、k>1,k<−1においてl(k)=0とする。
信号Cとして、iの位置での輝度Yiを使用すると式9は、
Mi=f(|(−Yi-1+2Yi−Yi+1)/2(Yi-1+2Yi+Yi+1)|)となる。
Mi=f(|(−Yi-1+2Yi−Yi+1)/2(Yi-1+2Yi+Yi+1)|)となる。
f(X)=1−Xとすれば、
Mi=1−|(−Yi-1+2Yi−Yi+1)/2(Yi-1+2Yi+Yi+1)|となり、Miは常に0≦Mi≦1を満たす変数となる(ただしYi-1+2Yi+Yi+1=0の時はMi=1とする)。
Mi=1−|(−Yi-1+2Yi−Yi+1)/2(Yi-1+2Yi+Yi+1)|となり、Miは常に0≦Mi≦1を満たす変数となる(ただしYi-1+2Yi+Yi+1=0の時はMi=1とする)。
このように、本実施形態によれば、部分的な高周波成分の大きさに応じて、係数Mを適応的に変更することができる。従って、エッジ部分などにおいて、Wの使用率を比較的少なくして、クリアな表示を行い、かつ画像の変化の少ない部分においてはWの利用率を上昇して効率的な表示が行える。
[他の実施例]
上述のようにして、M値算出回路12において、係数Mを算出するが、ここで算出された係数M(Mij)は、ドット毎の変化が大きすぎる場合もある。そこで、M値算出回路12からのMijの演算出力の後にローパスフィルタを入れることで、Wの使用率がドットごとに敏感に変化して不自然な画像となることを防ぐことができ、好適である。
上述のようにして、M値算出回路12において、係数Mを算出するが、ここで算出された係数M(Mij)は、ドット毎の変化が大きすぎる場合もある。そこで、M値算出回路12からのMijの演算出力の後にローパスフィルタを入れることで、Wの使用率がドットごとに敏感に変化して不自然な画像となることを防ぐことができ、好適である。
さらに、
F2 =−Ai × S
F3 = Ai × S
とすることも好適である。ここで、Aiはあらかじめ決められた係数(A1、A2、A3、・・・An)で、Mi(またはMij)の値に応じて選択する。このようにすることで、係数Mをそのまま利用するのに比べ、冗長性が増し、実際の表示の見やすさを考慮したRGB→RGBW変換が行える。また、この係数Aiのテーブルを書き換えることで、変換の特性も簡単に調整できる。このため、Aiについてのテーブルを書き換え可能とすることも好適である。
F2 =−Ai × S
F3 = Ai × S
とすることも好適である。ここで、Aiはあらかじめ決められた係数(A1、A2、A3、・・・An)で、Mi(またはMij)の値に応じて選択する。このようにすることで、係数Mをそのまま利用するのに比べ、冗長性が増し、実際の表示の見やすさを考慮したRGB→RGBW変換が行える。また、この係数Aiのテーブルを書き換えることで、変換の特性も簡単に調整できる。このため、Aiについてのテーブルを書き換え可能とすることも好適である。
また、上記実施例において、次のような簡単なフィルタを用いることもできる。
h(k):h(−1)=−1、h(0)=1、k>0,k<−1でh(k)=0
l(k):m
h(k):h(−1)=−1、h(0)=1、k>0,k<−1でh(k)=0
l(k):m
ここで、mは、常に0≦Mi≦1を満たすように選んだ定数である。このような構成であれば、フィルタの構成が簡単になり、かつ入力画像データに応じた適応制御は一応確保できる。
[さらに、他の実施例]
このように、OLEDパネルの各ドットに流れる電流はそのドットの輝度に比例し、画像全体の消費電力はそれらの総和となる。従って、画像の平均輝度が高いほどパネルの消費電力が大きくなる。表示装置の最大電源電流が限られている場合などは、平均輝度の上昇とともにWの使用率を増すように大きなMを用いるとよい。
このように、OLEDパネルの各ドットに流れる電流はそのドットの輝度に比例し、画像全体の消費電力はそれらの総和となる。従って、画像の平均輝度が高いほどパネルの消費電力が大きくなる。表示装置の最大電源電流が限られている場合などは、平均輝度の上昇とともにWの使用率を増すように大きなMを用いるとよい。
そこで、このような平均輝度を考慮した実施例を図11に示す。この例では、入力RGB信号は、平均輝度計算部30に入力される。この平均輝度計算部30は、入力RGB信号1画面分のデータから平均輝度を計算する(総和でもよい)。そして、計算結果の平均輝度は、ローパスフィルタ(LPF)32により、急激な変動分を除去して、M値算出回路34に供給される。M値算出回路34は、平均輝度に対するM値についてのテーブルや式を記憶しており、入力されてくる平均輝度に対し、M値を算出して、これをRGB→RGBW変換回路10に供給する。
ここで、平均輝度対Mの特性の設定例を図12に示す。このように、輝度が大きくなるに従って、Mを0.5から徐々に大きくする。この方式を用いた時のある画像における平均輝度対消費電力の一例を図13に示す。このように、M=0.5一定とする場合に比べ、画像の平均輝度が高い場合におけるパネル消費電流量の増加を抑制することができる。
また、図14のようにR、G、B、Wのドットの発光効率を考慮して変換後のRGBWデータからCV電流を予測し、Mの値の計算に用いることもできる。すなわち、RGB→RGBW変換回路10のRGBWの各出力は、CV電流計算部40に供給される。このCV電流計算部40は、RGBWの各データ信号に応じて、OLEDパネル18における全画素の電流(CV電流)を予測する。そして、その結果が、ローパスフィルタ(LPF)42を介し、M値算出回路44に供給され、このM値算出回路44がCV電流に対応するMを算出して、RGB→RGBW変換回路10に供給する。
この場合のCV電流計算値対Mの特性の設定例を図15に、ある画像における平均輝度対パネルの消費電力との関係の一例を図16に示す。この構成によっても、パネル電流の増加を効果的に抑制することができる。
さらに、上述のような制御と同様な効果は、OLEDパネル18のCV電流を実際に検出し、Mの値にフィードバックをかけることによっても実現できる。この場合の実施例を図17に示す。すなわち、CV電流は、電流検出回路50によって検出される。この電流検出回路50の出力は、A/D変換器52によって、デジタルデータに変換され、それがローパスフィルタ54を介し、M値算出回路56に供給される。このような回路においても、上述の構成と同様の制御が行える。
また、簡単化のため、画像の内容による制御ではなく次のように制御を行うことも考えられる。画質を重視する時には見た目の解像度が最も高くなるMを選択し、消費電力を重視する時にはWの使用率を増すため大きなMを用いるように切り替える。例えば、省電力表示についての入力手段(例えば、入力ボタン)を設けておき、これがオンの時には、省電力指令信号がM値算出回路12にMを大きくするように、指令することが考えられる。図18には、このための構成が示されている。
また、OLED表示装置を備えた携帯機器(例えば、携帯電話、デジタルスチルカメラ、携帯AV機器など)において、電池の容量が減少した時には、消費電力を少なくしたいという要求がある。
このための構成例を図19に示す。バッテリー60の容量(例えば、電圧)はバッテリー容量検出回路62によって検出される。そして、このバッテリー容量検出回路62における検出結果において、バッテリー容量が所定値より小さくなったことを検出した場合には、M値決定回路64がM値を大きな値に変更する。これによって、バッテリー容量が小さくなったときに、十分にある時に比べてMを大きくし、消費電力を減らすように制御することができる。このとき、バッテリー容量は、複数段階で判定し、M値を複数段階で増加させていくことも好適である。
なお、上述した構成を適宜組み合わせて、表示装置を構成することも好適である。
10 RGB→RGBW変換回路、12、34,44,56 M値算出回路、14 ガンマ補正回路、16 D/A変換器、18 OLEDパネル、30 平均輝度計算部、32,54 ローパスフィルタ、40 CV電流計算部、50 電流検出回路、52 A/D変換器、60 バッテリー、62 バッテリー容量検出回路、64 M値決定回路。
Claims (1)
- 有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)からなるR(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)の4種類のドットを持つOLED表示装置において、
入力画像データに応じた表示を行うOLED表示パネルに流れる電流を検出し、その値に応じてWの使用率を適応的に変化させる
ことを特徴とするOLED表示装置。
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