JP2021071680A - 表示装置、頭部装着型表示装置および表示方法 - Google Patents

表示装置、頭部装着型表示装置および表示方法 Download PDF

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Abstract

【課題】発光色が異なる複数の発光素子が配列された表示部を用いて表示を行なう際に、使用と共に生じる色の変化を抑制する。【解決手段】発光素子による発光色の照度の変化量を取得し、各発光色毎に取得した変化量に基づいて、この変化量を低減するために各発光色の発光素子に供給すべき駆動電力を算出する。その上で、算出された駆動電力で、各発光色の発光素子の発光を制御して、表示部の表示を制御する。【選択図】図2

Description

本開示は、自発光型素子を用いた表示装置および画像の表示方法に関する。
液晶や有機ELなどを用いた多色を表現可能な表示装置では、色バランスの調整が行なわれる。RGBなどの三原色を用いたカラーの表示装置では、RGBの各色の強度を調整して、表示装置として初期時のホワイトを調整し、その後、RGBを表現する各素子の経時変化によりカラーバランスが崩れる場合を想定して、各素子の発光を調整する仕組みを組み込んだものが知られている。例えば、下記特許文献1に記載の表示装置は、RGBのフィルターを備えた複数の液晶セルを用い、バックライトの照度変化を検出し、照度の変化に応じて各液晶セルの透過率を制御している。
特開2008−102499号公報
特許文献1記載の表示装置は、ディスプレイ上の色むらを抑制する優れたものであるが、各色の明るさを液晶セルの透過率で制御するため、バックライトが暗くなれば、透過率を100%にしても、その液晶セルに対応する色を明るくすることはできない。
本開示の表示装置は、発光色が異なる複数の発光素子を配列した表示部であって、前記発光素子は供給される電力に応じて照度が変化する、表示部と、前記発光素子による前記発光色の照度の変化量を取得する変化量取得部と、前記各発光色の前記発光素子毎に取得した前記変化量に基づいて、前記変化量を低減するために前記発光素子に供給すべき駆動電力を算出する算出部と、前記算出された駆動電力で、前記発光素子の発光を制御して、前記表示部の表示を制御する表示制御部とを備える。
第1実施形態の表示装置を両眼用に組み込んだ頭部装着型表示装置を示す概略構成図。 頭部装着型表示装置が備える光学系の構成を示す要部平面図。 表示装置の構成を示すブロック図。 表示部において画素を構成する発光素子とセンサーの配列の様子を示す説明図。 表示装置のデマルチプレックサとレベルシフト回路との構成を説明するための回路図。 表示装置の画素回路の構成を示す回路図。 照度センサーの回路構成を示す回路図。 発光部とセンサー部との構造を例示する説明図。 表示装置の動作を示すタイミングチャート。 制御部が実行する画像表示処理ルーチンを示すフローチャート。 照度調整部が実行する補償用LUT作成処理ルーチンを示すフローチャート。 R、Bの発光素子の累積使用時間と発光輝度との関係を例示するグラフ。 Gの発光素子の累積使用時間と発光輝度との関係を例示するグラフ。 画素を構成する発光素子とセンサーの他の配列例を示す説明図。 画素を構成する発光素子とセンサーの他の配列例を示す説明図。 第2実施形態の表示装置を組み込んだカメラの外観図。 第2実施形態の表示装置の要部を示す要部概略構成図。
A.第1実施形態:
A−1.表示装置の構成:
図1は、第1実施形態の表示装置である右左の表示装置22,24を右眼用と左眼用として備える頭部装着型表示装置(HMD)20の概略構成図である。この頭部装着型表示装置20は、端末装置50から送信された画像を受け取って、使用者により両眼視可能に表示する。頭部装着型表示装置20と端末装置50とは、WiFiによる通信により、相互にデータを送受信可能に構成されている。端末装置50は、カメラ52や表示パネル54を備える。
頭部装着型表示装置20は、眼鏡形状を有し、使用者の頭部に装着して用いられる。頭部装着型表示装置20は、右保持部21と、左保持部23と、前部フレーム27とを有する本体に、右眼表示装置22と、左眼表示装置24と、右導光板26と、左導光板28と、表示制御部70とを一体に備える。
右保持部21および左保持部23は、それぞれ、前部フレーム27の両端部から後方に延び、眼鏡のテンプル(つる)のように、使用者の頭部に頭部装着型表示装置20を保持する。ここで、前部フレーム27の両端部のうち、頭部装着型表示装置20の装着状態において使用者の右側に位置する端部を端部ERとし、使用者の左側に位置する端部を端部ELとする。右保持部21は、前部フレーム27の端部ERから、頭部装着型表示装置20の装着状態における使用者の右側頭部に対応する位置まで延伸して設けられている。左保持部23は、前部フレーム27の端部ELから、頭部装着型表示装置20の装着状態における使用者の左側頭部に対応する位置まで延伸して設けられている。
右導光板26および左導光板28は、前部フレーム27に設けられている。右導光板26は、頭部装着型表示装置20の装着状態における使用者の右眼の眼前に位置し、右眼に画像を視認させる。左導光板28は、頭部装着型表示装置20の装着状態における使用者の左眼の眼前に位置し、左眼に画像を視認させる。
前部フレーム27は、右導光板26の一端と左導光板28の一端とを互いに連結した形状を有する。この連結位置は、メガネ型の頭部装着型表示装置20の、いわゆるブリッジの位置に対応する。前部フレーム27には、右導光板26と左導光板28との連結位置において、頭部装着型表示装置20の装着状態において使用者の鼻に当接する鼻当て部が設けられていてもよい。この場合、鼻当て部と右保持部21と左保持部23とによって、頭部装着型表示装置20を使用者の頭部に保持できる。また、右保持部21および左保持部23に対して、頭部装着型表示装置20の装着状態において使用者の後頭部に接するベルトを連結してもよい。この場合、ベルトによって頭部装着型表示装置20を使用者の頭部に強固に保持できる。
右眼表示装置22は、右導光板26による画像の表示を行なう。右眼表示装置22は、右保持部21に設けられ、頭部装着型表示装置20の装着状態における使用者の右側頭部の近傍に位置する。左眼表示装置24は、左導光板28による画像の表示を行なう。左眼表示装置24は、左保持部23に設けられ、頭部装着型表示装置20の装着状態における使用者の左側頭部の近傍に位置する。
本実施形態の右導光板26および左導光板28は、光透過性の樹脂等によって形成される光学部(例えばプリズムやホログラム)であり、右眼表示装置22および左眼表示装置24が出力する画像光を使用者の眼に導く。なお、右導光板26および左導光板28の表面には、調光板が設けられてもよい。調光板は、光の波長域により透過率が異なる薄板状の光学素子であり、いわゆる波長フィルターとして機能する。調光板は、例えば、前部フレーム27の表面(使用者の眼と対向する面とは反対側の面)を覆うように配置される。調光板の光学特性を適宜選択することにより、可視光、赤外光、および紫外光等の任意の波長域の光の透過率を調整することができ、外部から右導光板26および左導光板28に入射し、右導光板26および左導光板28を透過する外光の光量を調整できる。
頭部装着型表示装置20は、右眼表示装置22および左眼表示装置24がそれぞれ生成する画像光を、右導光板26および左導光板28に導き、この画像光によって虚像を使用者に視認させる(これを「画像を表示する」とも呼ぶ)。使用者の前方から右導光板26および左導光板28を透過して外光が使用者の眼に入射する場合、使用者の眼には、虚像を構成する画像光と、外光とが入射する。
表示制御部70は、図1に示すように、周知のCPU71,メモリー72,通信部74の他、右眼表示部75、左眼表示部76、信号入出力部78等を備える。表示制御部70は、頭部装着型表示装置20全体の電力を供給するバッテリー(BAT)も備える。通信部74は、WiFiにより端末装置50とデータのやり取りを行なう。端末装置50の通信は、WiFiに代えて、BlueTooth(登録商標)や4Gあるいは5Gの通信網を用いてもよい。CPU71は、通信部74を介して、端末装置50から表示すべき画像のデータや画像の表示のために必要に情報を取得可能である。
表示制御部70には、所定のOSが組み込まれており、CPU71は、OSの管理の下で、メモリー72に記憶されたプログラムを実行することにより、上述した通信を含む種々の機能を実現する。実現される機能の例を、図1では、CPU71内に、映像分割部81,映像記憶部85等として表示した。映像分割部81は、通信部74が端末装置50から受け取った画像を、両眼視のために右眼用画像および左眼用画像に分割する。映像記憶部85は、端末装置50から受け取った画像を一時的に記憶する。
右眼表示部75は、右眼表示装置22により右導光板26を介して使用者の右眼に視認させる画像信号SRを出力する。同様に、左眼表示部76は、左眼表示装置24により左導光板28を介して使用者の左眼に視認させる画像信号SLを出力する。CPU71は、使用者に認識させる画像の位置を計算し、その位置に仮想的な画像が見えるように、両眼視の視差を演算し、視差を有する右左の画像を、右眼表示部75および左眼表示部76を介して、右眼表示装置22,左眼表示装置24に出力する。
信号入出力部78は、バッテリー80からの電力を含む頭部装着型表示装置20の動作に必要な諸信号CTRLを右眼表示装置22,左眼表示装置24とやり取りする。信号入出力部78からの信号CTRLは、右眼表示部75,左眼表示部76が出力する画像信号SR,SLと共に、コネクター77を介して、右眼表示装置22,左眼表示装置24に出力される。
右眼表示装置22および左眼表示装置24を用いて、使用者に画像を認識させる光学的な構成について説明する。図2は、頭部装着型表示装置20が備える光学系の構成を示す要部平面図である。説明の便宜上、図2には使用者の右眼REおよび左眼LEを図示する。図2に示すように、右眼表示装置22と左眼表示装置24とは、左右対称に構成されている。
右眼REに虚像を視認させる構成として、右画像表示部としての右眼表示装置22は、OLED(Organic Light Emitting Diode)ユニット221と、右光学系251と、制御回路303と、メモリー323を内蔵した照度調整部305と、を備える。OLEDユニット221は、画像光を発する。右光学系251は、レンズ群等を備え、OLEDユニット221が発する画像光Lを右導光板26へと導く。
OLEDユニット221は、OLEDパネル223と、OLEDパネル223を駆動するOLED駆動回路225とを有する。OLEDパネル223は、有機エレクトロルミネッセンスにより発光し、R(赤)、G(緑)、B(青)の色光をそれぞれ発する発光素子により構成される自発光型の表示パネルである。OLEDパネル223は、R、G、Bの素子を1個ずつ含む単位を1画素とした複数の画素が、マトリクス状に配置されている。なお、OLEDパネル223は、白色に発光する発光素子をマトリクス状に配置し、R、G、Bの各色に対応するカラーフィルターを重ねて配置する構成を採用してもよい。また、R、G、Bの色光をそれぞれ放射する発光素子に加えて、W(白)の光を放射する発光素子を備えるWRGB構成のOLEDパネル223が採用されてもよい。
OLED駆動回路225は、表示制御部70の右眼表示部75から送られる信号に従って、OLEDパネル223が備える発光素子の選択および通電を実行し、発光素子を発光させる。OLED駆動回路225は、OLEDパネル223の裏面、すなわち発光面の裏側に、ボンディング等により固定されている。OLED駆動回路225は、例えばOLEDパネル223を駆動する半導体デバイスで構成され、OLEDパネル223の裏面に固定される基板に実装されてもよい。OLED駆動回路225の詳細は、制御回路303および照度調整部305と共に後述する。
右光学系251は、OLEDパネル223から射出された画像光Lを並行状態の光束にするコリメートレンズを有する。コリメートレンズにより並行状態の光束にされた画像光Lは、右導光板26に入射する。右導光板26の内部において光を導く光路には、画像光Lを反射する複数の反射面が形成される。画像光Lは、右導光板26の内部で複数回の反射を経て右眼RE側に導かれる。右導光板26には、右眼REの眼前に位置するハーフミラー261(反射面)が形成される。画像光Lは、ハーフミラー261で反射後、右導光板26から右眼REへと射出され、この画像光Lが右眼REの網膜で像を結ぶことで、使用者に虚像を視認させる。
左眼LEに虚像を視認させる構成として、左画像表示部としての左眼表示装置24は、OLEDユニット241と、左光学系252と、制御回路313と、メモリー331を内蔵した照度調整部315と、を備える。OLEDユニット241は画像光を発する。左光学系252は、レンズ群等を備え、OLEDユニット241が発する画像光Lを左導光板28へと導く。OLEDユニット241は、OLEDパネル243と、OLEDパネル243を駆動するOLED駆動回路245を有する。各部の詳細は、OLEDユニット221、OLEDパネル223、OLED駆動回路225と同じである。また、左光学系252の詳細は右光学系251と同じである。左眼用の制御回路313とメモリー333を内蔵した照度調整部315とは、右眼用の制御回路303および照度調整部305と同じである。
以上説明した構成によれば、頭部装着型表示装置20は、シースルー型の表示装置として機能することができる。すなわち使用者の右眼REには、ハーフミラー261で反射した画像光Lと、右導光板26を透過した外光OLとが入射する。使用者の左眼LEには、ハーフミラー281で反射した画像光Lと、左導光板28を透過した外光OLとが入射する。このように、頭部装着型表示装置20は、内部で処理した画像の画像光Lと外光OLとを重ねて使用者の眼に入射させる。この結果、使用者にとっては、右導光板26および左導光板28を透かして外景(実世界)が見えると共に、この外景に重なるようにして画像光Lによる虚像が視認される。つまり、頭部装着型表示装置20の頭部装着型表示装置20は、外景を透過することで、使用者に対して外景に虚像に加えて視認させる。
なお、ハーフミラー261およびハーフミラー281は、右眼表示装置22および左眼表示装置24がそれぞれ出力する画像光を反射して画像を取り出す。また、右光学系251および右導光板26を総称して「右導光部」とも呼び、左光学系252および左導光板28を総称して「左導光部」とも呼ぶ。右導光部および左導光部の構成は、上述した例に限定されず、画像光を用いて使用者の眼前に虚像を形成する限りにおいて任意の方式を用いることができる。例えば、右導光部および左導光部には、回折格子を用いてもよいし、半透過反射膜を用いてもよい。
A−2.表示装置の回路構成:
図3Aは、実施形態に係る右眼表示装置22の電気的な構成を示すブロック図である。上述のとおり、右眼表示装置22は、OLEDユニット221と、制御回路303と、照度調整部305と、を備える。OLEDユニット221は、制御回路303および照度調整部305と協働して、OLEDパネル223を駆動するOLED駆動回路225を備える。このOLED駆動回路225は、走査線駆動回路320と、データ線駆動回路380とを備える。なお、左眼表示装置24も同じ構成を備え、動作も同一なので、その説明は省略する。
まず、簡単にOLEDパネル223側の構成について説明する。OLEDパネル223は、図3Aの上段に示したように、縦M個、横(3・N)個の画素回路110と1つの電圧検出部301とを備える。図3Aにおいて横方向に3個ずつ一組とされた画素回路110のそれぞれには、三原色であるRGBに対応する波長の光を発光する発光素子130が設けられている。OLEDパネル223における発光素子の配置を図3Bに例示した。図示するように、図3Aにおいて横方向に配列して示された3つの画素回路110と1つの照度センサー190とは、2×2の矩形に配置されている。3つの画素回路110は、その内部備える発光素子130が発するRGBの各波長の光が合成されて、特定の色相を表現する最小単位となるから、この2×2の領域を、ここでは画素PXと呼ぶ。OLEDパネル223には、そうすると、縦方向にM個、横方向にN個の画素PXが配置されていることになる。各画素PXには、1つの照度センサー190が設けられ、各画素回路110の発光素子130の照度を検出する。この照度センサー190の構成とその働きについては後で説明する。
縦M個、横3N個に亘って配列されたに各画素回路110には、走査線駆動回路320から出力されるM本の走査線L12と、データ線駆動回路380から出力される3N本の第1データ転送線L141および給電線L16とが接続されている。また、各画素回路110には、電圧検出部301からの検出信号線L19も接続されている。M本の走査線L12には、それぞれ、走査線駆動回路320から走査信号Gwr(1)〜Gwr(M)が排他的に出力される。他方、3N本の第1データ転送線L141には、データ線駆動回路380からシフト信号が同様に排他的に出力される。シフト信号は、各発光素子130の発光輝度に対応した駆動電圧信号である。このため、縦M個、横3N個の画素回路110および内蔵された発光素子130は、時分割で、かつ駆動電圧信号により特定される発光輝度で点灯される。
第1データ転送線L141に出力されるシフト信号は、データ線駆動回路380内のレベルシフト回路LSから出力される信号である。データ線駆動回路380は、3N個のレベルシフト回路LS、その前段のN個のデマルチプレックサDM、その前段のデータ信号供給回路370を備える。データ信号供給回路370は、照度調整部305が時系列的に出力する駆動電圧信号Vd1(r,g,b)〜VdN(r,g,b)を受け取ると、これを分離して、順次、1番目のデマルチプレックサDM(1)、2番目のデマルチプレックサDM(2)・・・・N番目のデマルチプレックサDM(N)に出力する。各デマルチプレックサDM(1)〜DM(N)は、これをRGB毎の信号に分離して、後段のレベルシフト回路LSに出力する。デマルチプレックサは、DM(j)として代表させることがある。
データ線駆動回路380のデマルチプレックサDM(j)やレベルシフト回路LS等は、制御回路303が出力する信号を用いて動作するので、以下、制御回路303が出力する信号について簡単に説明する。
右眼表示装置22の制御回路303は、表示制御部70から出力されるデジタルの画像信号SRと制御信号CTRLとを受けて動作する。画像信号SRは、OLEDパネル223で表示すべき画像の画素の階調レベルを例えば8ビットで規定するシリアルデータである。また、制御信号CTRLは、シリアルデータである画像信号SRの表示位置(アドレス)を指定する信号を含む。表示位置は、OLEDパネル223に配列された発光素子130の位置を直接指定する信号であってもよいし、OLEDパネル223の原点(左上)からの走査線(ロウ)番号とカラム番号を指定する信号の組合わせ、あるいは走査線(ロウ)番号と各走査線上の何番目かを特定するための同期信号の組合わせ等であってもよい。制御信号CTRLは、必要に応じて、右眼表示装置22側から、表示制御部70に送られる信号、例えばエラー信号や後述する照度センサーにより測定された照度信号などを含みうる。
OLED駆動回路225の制御回路303は、制御信号CTRLに基づいて、OLEDパネル223を駆動する各種制御信号を生成し、これをOLEDパネル223に対して供給する。具体的には、OLED駆動回路225は、OLEDパネル223に対して、制御信号ctrと、正論理の制御信号Giniと、これと論理反転の関係にある負論理の制御信号/Giniと、正論理の制御信号Gcplと、これと論理反転の関係にある負論理の制御信号/Gcplと、制御信号Sel(1)、Sel(2)、Sel(3)と、これらの信号に対して論理反転の関係にある制御信号/Sel(1)、/Sel(2)、/Sel(3)と、を供給する。ここで、制御信号ctrとは、パルス信号や、クロック信号、イネーブル信号など、複数の信号を含む信号である。なお、制御信号Sel(1)、Sel(2)、Sel(3)を制御信号Selと総称し、これを論理反転した制御信号/Sel(1)、/Sel(2)、/Sel(3)を、制御信号/Selと総称する場合がある。
制御回路303は、電圧生成回路331を含む。電圧生成回路331は、OLEDパネル223に対して、各種電位を供給する。具体的には、電圧生成回路331は、OLEDパネル223に対してリセット電位Vorst及び初期電位Vini等を供給する。
さらに、制御回路303は、画像信号SRに基づいて、アナログの画像信号Vidを生成する。制御回路303は、画像信号SRに応じて、その画像信号SRにより駆動される発光素子130の輝度電位を示す画像信号Vidを生成し、これを照度調整部305に出力する。照度調整部305は、内部に、補正量演算部321、メモリー323、修正部325を備える。補正量演算部321は、後述する照度センサー190からの信号を用いて、個々の発光素子130の照度の変化に基づいて補正量を演算し、これをメモリー323にルックアップテーブルとして記憶している。修正部325は、制御回路303から画像信号Vidを受け取ると、制御信号ctrにより、画像信号Vidに対応する発光素子130の位置によりメモリー323に記憶されたルックアップテーブルを参照して、画像信号Vidを修正し、実際に発光素子130に対して出力される駆動電圧信号Vdを出力する。
この駆動電圧Vdは、実際には、三原色であるRGBに対応する3つの信号が組になった信号であり、駆動電圧信号Vdは、OLEDパネル223に用意されたN個の画素PXに対応して駆動電圧信号Vd1(r,g,b)〜VdN(r,g,b)を時系列的に含んでいることは既に説明した。この駆動電圧信号Vdj(r,g,b)は、データ信号供給回路370に出力され、既に説明したデマルチプレックサDM(j)およびレベルシフト回路LSにより処理されて、第1データ転送線L141に出力される。
デマルチプレックサDM(j)とレベルシフト回路LSの回路構成を図4に示した。図4は、j番目のグループに属するデマルチプレックサDM(j)と、当該デマルチプレックサDM(j)に接続された3個のレベルシフト回路LSとを、代表的に表している。
図4に示すように、デマルチプレックサDM(j)は、列毎に設けられたトランスミッションゲート284の集合体であり、各グループを構成する3列に、駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を順番に供給するものである。ここで、j番目のグループに属する(3j−2)、(3j−1)、(3j)列に対応したトランスミッションゲート284の入力端は互いに共通接続されて、その共通端子にそれぞれ駆動電圧信号Vdj(r,g,b)が供給される。j番目のグループにおいて図示左端列である(3j−2)列に設けられたトランスミッションゲート284は、制御信号Sel(1)がHレベルであり、かつ制御信号/Sel(1)がLレベルであるときにオン状態、つまり導通状態となる。同様に、j番目のグループにおいて(3j−1)列に設けられたトランスミッションゲート284は、制御信号Sel(2)がHレベルであり、かつ制御信号/Sel(2)がLレベルであるときにオン状態となり、(3j)列に設けられたトランスミッションゲート284は、制御信号Sel(3)がHレベルであり、かつ制御信号/Sel(3)がLレベルであるときにオン状態となる。こうしてデマルチプレックサDM(j)は、駆動電圧信号Vdj(r,g,b)から、RGBに対応した駆動電圧信号Vdを分離する。
デマルチプレックサDM(j)の後段に設けられたレベルシフト回路LSは、容量値Crfの保持容量291、トランスミッションゲート295、及び、トランスミッションゲート292の組を列毎に有し、各列のトランスミッションゲート284の出力端から出力されるRGBのそれぞれの駆動電圧信号Vdの電位をシフトする。
各列のトランスミッションゲート295のソース又はドレインは、第1データ転送線L141に電気的に接続される。また、制御回路303は、各列のトランスミッションゲート295のゲートに対して、制御信号/Giniを共通に供給する。トランスミッションゲート295は、第1データ転送線L141と、初期電位Viniの供給線とを、制御信号/GiniがLレベルのときに電気的に接続し、制御信号/GiniがHレベルのときに電気的に非接続とする。なお、初期電位Viniの供給線L61には、制御回路303から所定の初期電位Viniが供給される。
保持容量291の一方の電極は、ノードhを介してトランスミッションゲート292の入力端に電気的に接続される。また、トランスミッションゲート292の出力端は、第1データ転送線L141に電気的に接続される。制御回路303は、各列のトランスミッションゲート292に対して、制御信号Gcpl及び制御信号/Gcplを共通に供給する。このため、各列のトランスミッションゲート292は、制御信号GcplがHレベルであり、制御信号/GcplがLレベルであるときに一斉にオン状態となる。各列の保持容量291の一方の電極は、ノードhを介して、トランスミッションゲート284の出力端にも接続される。そして、トランスミッションゲート284がオンした際、保持容量291の一方の電極には、トランスミッションゲート284の出力端を介して駆動電圧信号Vdjが供給される。
また、各列の保持容量291の他方の電極は、固定電位である電位Vssが供給される給電線L63に共通に接続される。ここで、電位Vssは、論理信号である走査信号や制御信号のLレベルに相当するものであってもよい。
次に、図5を参照して、画素回路110等について説明する。画素回路110が配列する行を一般的に示すために、1以上M以下の任意の整数をmと表す。また、1以上M以下であって、連続する任意の整数をm1、m2と表す。すなわち、mは、m1やm2を包含する一般化した概念である。各画素回路110については電気的にみれば互いに同一構成なので、ここでは、m行目に位置し、且つ、J番目のグループのうち左端列の(3J−2)列目に位置する、m行(3J−2)列の画素回路110を例にとって説明する。
各画素回路110は、画素容量132、第1トランジスター121、第2トランジスター122、第3トランジスター123、第4トランジスター124および発光素子130を備える。第1〜第4トランジスター121〜124は、いずれもPチャネルMOS型のトランジスターである。m行目の画素回路110には、走査信号Gwr(m)、制御信号Gcmp(m)、Gel(m)、Gorst(m)が供給される。ここで、走査信号Gwr(m)、制御信号Gcmp(m)、Gel(m)、Gorst(m)は、それぞれm行目に対応して走査線駆動回路320によって供給される。
図2では図示省略したが、OLEDパネル223には、図5に示すように、行方向に延在するM行の第1制御線143、横方向に延在するM行の第2制御線144、横方向に延在するM行の第3制御線145が設けられる。走査線駆動回路320は、m行目の第1制御線143に対して制御信号Gcmp(m)を供給し、m行目の第2制御線144に対して制御信号Gel(m)を供給し、m行目の第3制御線145に対して制御信号Gorst(m)を供給する。すなわち、走査線駆動回路320は、m行目に位置する画素回路に対して、走査信号Gwr(m)、第1制御信号Gel(m)、第2Gcmp(m)、第3Gorst(m)を、それぞれ、m行目の走査線12、第1〜第3制御線143、144、145を介して供給する。
各画素回路110の外部には、転送容量133が設けられている。転送容量133は、図5に示されるように、第1データ転送線L141と第2データ転送線L142との間に並列に接続される。また、画素回路110は、第2データ転送線L142に対して接続される。すなわち、画素回路110には、第1データ転送線L141及び第2データ転送線L142を介して、指定階調に応じた駆動電圧信号Vdjが供給される。本実施形態では、2個の画素回路110が、一本の第2データ転送線L142と、一つの転送容量133とを共用するものとしたが、一本の第2データ転送線L142に対して接続される画素回路110の個数(Nb)は2個に限られず、1個以上であれば何個でもよい。
画素容量132は、2つの電極を有する。第2トランジスター122は、ゲートがm行目の走査線L12に電気的に接続され、ソース又はドレインの一方が、第2データ転送線L142に電気的に接続されている。また、第2トランジスター122は、ソースまたはドレインの他方が、第1トランジスター121のゲートと、画素容量132の一方の電極とに、それぞれ電気的に接続されている。すなわち、第2トランジスター122は、第1トランジスター121のゲートと転送容量133との間を接続されている。そして、第2トランジスター122は、第1トランジスター121のゲートと、(3n−2)列目の第2データ転送線L142に接続された転送容量133との間の電気的な接続を制御するトランジスターとして機能する。
第1トランジスター121は、そのソースが給電線L116に電気的に接続され、そのドレインは、第3トランジスター123のソースまたはドレインの一方と、第4トランジスター124のソースとに電気的に接続されている。ここで、給電線L116には、画素回路110において電源の高位側となる電位Velが給電される。第1トランジスター121は、第1トランジスター121のゲート及びソース間の電圧に応じた電流を流す駆動トランジスターとして機能する。第3トランジスター123は、ゲートが制御線143に電気的に接続され、制御信号Gcmp(m)が供給される。この第3トランジスター123は、第1トランジスター121のゲートとドレインとの間の電気的な接続を制御するスイッチングトランジスターとして機能する。よって、第3トランジスター123は、第2トランジスター122を介して第1トランジスター121のゲート及びドレインの間を導通させるためのトランジスターである。
第4トランジスター124は、ゲートが制御線144に電気的に接続され、制御信号Gel(m)が供給される。また、第4トランジスター124は、ドレインが第5トランジスター125のソースと発光素子130のアノード130aとにそれぞれ電気的に接続されている。この第4トランジスター124は、第1トランジスター121のドレインと、発光素子130のアノード130aとの間の電気的な接続を制御する、スイッチングトランジスターとして機能する。さらに、第1トランジスター121のドレインと発光素子130のアノード130aとの間には第4トランジスター124が接続されている。つまり、第1トランジスター121のドレインは、第4トランジスター124を介して、発光素子130のアノード130aに電気的に接続されている。
第5トランジスター125は、ゲートが制御線145に電気的に接続され、制御信号Gorst(m)が供給される。また、第5トランジスター125のドレインは(3n−2)列目の給電線L16に電気的に接続されて、リセット電位Vorstに保たれている。この第5トランジスター125は、給電線L16と、発光素子130のアノード130aとの間の電気的な接続を制御するスイッチングトランジスターとして機能する。
以上説明した画素回路110の第1〜第5トランジスター121〜125のソース、ドレインは、第1〜第5トランジスター121〜125のチャネル型、電位の関係に応じて入れ替わってもよい。また、トランジスターは薄膜トランジスターであっても電界効果トランジスターであってもよい。
発光素子130のアノード130aは、画素回路110毎に個別に設けられる画素電極である。これに対して、発光素子130のカソードは、画素回路110のすべてにわたって共通に設けられる共通電極118に接続されている。共通電極118は、画素回路110において電源の低位側となる電位Vctに保たれている。発光素子130は、上記シリコン基板において、アノード130aと光透過性を有するカソードとで所定材料の有機EL層を挟持した素子である。発光素子130は、図3Bに示したように、RGBの各々に対応する波長の光を発光する。
このような発光素子130において、アノード130aからカソードに電流が流れると、アノード130aから注入された正孔とカソードから注入された電子とが有機EL層で再結合して励起子が生成され、有機EL層として選択された材料に応じた波長の光が発生する。このときに発生したRGBのいずれかの光は、シリコン基板(アノード130a)とは反対側のカソードを透過して外部に射出し、視認される構成となっている。本実施形態では、発光色をRGBのいずれかにするために、発光素子130毎に用いる有機EL層の材料を選択したが、有機EL層として、同一分子系から成る3層構造の有機薄膜を用い、中間層の膜厚を変えることで、発光波長を変えるような構造を採用しても良い。このタイプの有機EL層は、電子供与性(ドナー)分子からなる有機薄膜層と、電子受容性(アクセプター)分子からなる有機薄膜層との間に、これらの有機分子の励起エネルギーよりも高い励起エネルギーを持つ分子から成る有機薄膜の中間層を介在させ、この中間層の厚みを変えることで、発光色を所定の波長に設定できる。他の画素回路110、例えば図5に示したm2行目の画素回路110なども同様の構成を備え、同様に発光する。
以上、OLEDパネル223の構成、m1行の画素回路110の回路構成、画素回路110含まれる発光素子130について説明した。かかる回路構成を用いて、OLEDパネル223に画像を表示する場合には、表示制御部70の右眼表示部75から送信された画像信号SRから、画素PXで表現すべき色に対応した駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を、照度調整部305からデータ線駆動回路380に出力し、走査線駆動回路320によって指定されたロウとの交点に位置する3つの画素回路110の各発光素子130を、駆動電圧信号Vdj(r,g,b)に応じた輝度で発光させる。
図3Bに示したように、RGB各色に対応した画素回路110を含む画素PXには、照度センサー190が配置されている。この照度センサー190の回路構成を図6に示した。照度センサー190は、フォトダイオードであり、外部から入射する光の強さ、つまり照度を検出する。この照度センサー190は、給電線L16と回路の固定電位である電位Vssとの間に、第6トランジスター181と共に直列に接続されている。照度センサー190のカソードの電位は、検出信号線L19により取り出され、保持容量182に保持され、直列に接続された第7トランジスター184,第8トランジスター185を介して、検出ラインL91に取り出される。
第6トランジスター181のゲートは、OLEDパネル223のいずれのロウ(行)を選択する走査信号Gwr(m)が入力されており、第8トランジスター185のゲートには、OLEDパネル223のいずれか3つのカラム(n−2,nー1,nの列)を選択するレベルシフト回路LSからの選択信号GSEL が入力されている。従って、照度センサー190は、1つの画素PXに含まれる3つの画素回路110が選択されたときに、検出した照度に対応する電圧検出信号Sを、第8トランジスター185を介して、検出ラインL91に出力する。ここで、走査線(ロウ)を指定する変数mは値1からMまでであり、カラムの指定nは値1からNまでなので、照度センサー190により検出された照度は、電圧検出信号S(1,1)からS(M,N)までとして、照度調整部305に出力される。1つの電圧検出信号はS(m,n)は、3つのカラム(n−2,nー1,nの列)に対応する画素回路110からの検出結果が時分割で含まれる。なお、各発光素子130を一つずつ順次点灯する際に、各カラムに含まれる複数の照度センサー190をアクティブにしても測定を行なうことができる。この場合は、第6トランジスター181のゲートに、ロウ(行)を選択する走査信号Gwr(m)に代えて、各発光素子130を点灯させるタイミングを示す信号GRST を入力すればよい。照度センサー190がアクティブになっても、発光する一つの発光素子130に対応した照度センサー190以外の照度センサー190からは出力が得られないので、発光した発光素子130による照度を測定することができる。こうすれば、トランジスター181に共通の信号GRST を入力すればよいので、回路構成を簡略化できる。
上述した保持容量182,第6,第7,第8トランジスター181,184,185からなる回路は、照度センサー190のカソード電圧を検出する回路であり、図3Aでは、ひとまとめに電圧検出部301として示した。もとより、図6に示した回路は、各画素PXの各照度センサー190毎に必要になるため、各照度センサー190の近傍に、半導体プロセスを用いて作り込まれている。この様子を、図7に例示した。
図7は、画素PXにおける1つの発光素子130と1つの各照度センサー190との構成を例示する説明図である。この例では、発光素子130を含む発光部と、各照度センサー190を含むセンサー部とは、隣接して設けられている。発光部には、射出する光から余分な波長の光をカットするフィルターFTが設けられている。発光部とセンサー部とは、各種電子回路を作り込んだ下層(アンダーレイヤー)UL上に、半導体プロセスを利用して、それぞれ形成されている。
発光部では、有機ELのアノードが接続される陽極電極ELA(図5参照)が形成された層の上に発光層LLと、有機ELのカソードが接続される共通電極118(図5参照)とが形成されている。
他方、センサー部には、照度センサー190のカソードが接続される検出信号線L19の陰極電極SEと、アノードが接続される陽極電極SLAが設けられ、照度センサー190は両電極間に形成されている。陽極電極SLAの上には絶縁層INが積層され、その上には、発光素子130のための発光層LL、同じく陰極電極SEが形成されている。陰極電極SEの上には、更に封止層F1、平坦化層TL、封止層F2が設けられている。
A−3.右眼表示装置の動作:
図8を参照して右眼表示装置22の動作について説明する。図8は、右眼表示装置22における各部の動作を説明するためのタイミングチャートである。図示するように、走査線駆動回路320は、走査信号Gwr(1)〜Gwr(M)を順次Lレベルに切り替えて、1フレームの期間において1〜M行目の走査線L12を1水平走査期間(H)毎に順番に走査する。1水平走査期間(H)での動作は、各行の画素回路110にわたって共通である。そこで以下については、m1行目が水平走査される水平走査期間において、特にm1行(3n−2)列の画素回路110について着目して動作を説明する。
本実施形態ではm1行目の水平走査期間は、大別すると、図8において(c)で示される補償期間と、(d)で示される書込期間とに分けられる。また、水平走査期間以外の期間は、(a)で示される発光期間と、(b)で示される初期化期間とに分けられる。そして、(d)の書込期間の後、再び、(a)で示される発光期間となり、1フレームの期間経過後に再びm1行目の水平走査期間に至る。このため、時間の順でいえば、発光期間→初期化期間→補償期間→書込期間→発光期間というサイクルの繰り返しとなる。
以下、説明の便宜上、初期化期間の前提となる発光期間から説明する。図8は、発光期間における画素回路110などの動作を説明する図である。なお、図8においては、動作説明で重要となる電流経路を太線で示し、オフ状態のトランジスター又はトランスミッションゲート上には太線で「X」印を付している。
<発光期間>
図8のタイミングチャートに示されるように、m1行目の発光期間では、走査信号Gwr(m1)がHレベルであり、制御信号Gel(m1)はLレベルであり、制御信号Gcmp(m1)はHレベルであり、制御信号Gfix(k)はHレベルである。このため、図8されるようにm1行(3n−2)列の画素回路110においては、第4トランジスター124がオンする一方、トランジスター122、123,125,126がオフする。これにより、第1トランジスター121は、画素容量132によって保持された電圧、すなわちゲート・ソース間の電圧Vgsに応じた駆動電流Idsを、発光素子130に供給する。つまり、発光素子130は、第1トランジスター121によって各画素の指定階調に応じた階調電位に応じた電流が供給され、当該電流に応じた輝度で発光する。
ここで、発光期間においてレベルシフト回路LSでは、制御信号/GiniがHレベルになるので、図8に示されるようにトランスミッションゲート295がオフし、制御信号GcplがLレベルになるので、図8に示されるようにトランスミッションゲート292がオフする。また、発光期間におけるデマルチプレックサDM(n)では、制御信号Sel(1)がLレベルになるので、トランスミッションゲート284がオフする。
m1行目の発光期間は、m1行目以外が水平走査されている期間であるから、トランスミッションゲート284、トランスミッションゲート292、トランスミッションゲート295はこれらの行の動作に合わせてオン又はオフするので、第1データ転送線L141及び第2データ転送線L142の電位は適宜変動する。ただし、m1行目の画素回路110においては、第2トランジスター122がオフしているので、ここでは、第1データ転送線L141及び第2データ転送線L142の電位変動を考慮していない。
<初期化期間>
次にm1行目の初期化期間が開始する。図8に示されるように、m1行目の初期化期間では、走査信号Gwr(m1)はHレベルであり、制御信号Gel(m1)はHレベルであり、制御信号Gcmp(m1)はHレベルであり、制御信号Gfix(k)はLレベルである。このため、m1行(3n−2)列の画素回路110においてはトランジスター125がオンする一方、トランジスター122、123、124がオフする。これにより、発光素子130に供給される電流の経路が遮断されるので、発光素子130は、オフ(非発光)状態となる。
ここで、初期化期間においてレベルシフト回路LSでは、制御信号/GiniがLレベルになるので、トランスミッションゲート295がオンし、制御信号GcplがLレベルになるのでトランスミッションゲート292がオフする。このため、転送容量133に接続された第1データ転送線L141が初期電位Viniに設定される。 また、初期化期間におけるデマルチプレックサDM(n)では、制御信号Sel(1)がHレベルになるので、トランスミッションゲート284がオンする。これにより、容量値Crfの保持容量291に階調電位が書き込まれる。
<補償期間>
上述した(b)の初期化期間を終えると水平走査期間が開始する。まず、図8に示す(c)の補償期間が開始する。m1行目の補償期間では、走査信号Gwr(m1)がLレベルであり、制御信号Gel(m1)はHレベルであり、制御信号Gcmp(m1)はLレベルであり、制御信号Gfix(k)はHレベルである。このため、m1行(3n−2)列の画素回路110においてはトランジスター122、123、125がオンする一方、第4トランジスター124がオフする。このとき、第1トランジスター121のゲートgは、第2トランジスター122と第3トランジスター123とを介して自身のドレインに接続(ダイオード接続)され、第1トランジスター121にはドレイン電流が流れてゲートgを充電する。すなわち、第1トランジスター121のドレインとゲートgとは、第2データ転送線L142に接続され、第1トランジスター121の閾値電圧をVthとすると、第1トランジスター121のゲートgの電位Vgは、(Vel−Vth)に漸近していく。
ここで、補償期間のレベルシフト回路LSにおいては、制御信号/GiniがLレベルになるので、トランスミッションゲート295がオンし、制御信号GcplがLレベルになるので、トランスミッションゲート292がオフする。このとき、上述したように従来の構成と比較して第2データ転送線L142が短いため、第2データ転送線L142に付随する寄生容量への充電又は放電に要する時間が短縮され、補償期間自体が短縮される。
また、補償期間におけるデマルチプレックサDM(n)では、制御信号Sel(1)がHレベルになるので、トランスミッションゲート284がオンする。これにより、容量値Crfの保持容量291に階調電位が書き込まれる。
このとき、第4トランジスター124はオフしているため、第1トランジスター121のドレインは発光素子130と電気的に非接続である。また、初期化期間と同様、第5トランジスター125がオンすることによって、発光素子130のアノード130aと給電線16とが電気的に接続され、アノード130aの電位がリセット電位Vorstに設定される。
<書込期間>
m1行目の水平走査期間では、上述した(c)の補償期間を終えると、(d)の書込期間が開始する。m1行目の書込期間では、走査信号Gwr(m1)がLレベルであり、制御信号Gel(m1)はHレベルであり、制御信号Gcmp(m1)はHレベルであり、制御信号Gfix(k)はHレベルである。このため、m1行(3n−2)列の画素回路110においてはトランジスター122、125がオンする一方、トランジスター123、124がオフする。
ここで、書込期間のレベルシフト回路LSにおいては、制御信号/GiniがHレベルになるので、トランスミッションゲート295がオフし、制御信号GcplがHレベルになるので、トランスミッションゲート292がオンする。このため、第1データ転送線L141及び転送容量133への初期電位Viniの供給が解除されると共に、第1データ転送線L141及び転送容量133に対して容量値Crfの保持容量291の一方の電極が接続され、転送容量133ら階調電位が供給される。そして、階調電位がレベルシフトされた信号が、第1トランジスター121のゲートに供給され、画素容量Cpixに書き込まれる。なお、書込期間におけるデマルチプレックサDM(n)では、制御信号Sel(1)がLレベルになるので、トランスミッションゲート284がオフする。このとき、第4トランジスター124はオフしているため、補償期間と同様、アノード130aの電位がリセット電位Vorstに初期化される。
m行目の書込期間において、OLED駆動回路225は、n番目のグループでいえば、データ信号Vd(n)を順番に、m行の(3n−2)列、m行の(3n−1)列、m行の(3n)列の画素回路110の階調レベルに応じた電位に切り替える。一方、OLED駆動回路225は、データ信号の電位の切り替えに合わせて制御信号Sel(1)、Sel(2)、Sel(3)を順番に排他的にHレベルとする。OLED駆動回路225は、図示は省略しているが、制御信号Sel(1)、Sel(2)、Sel(3)とは論理反転の関係にある制御信号/Sel(1)、/Sel(2)、/Sel(3)についても出力している。これによって、デマルチプレックサDMでは、各グループにおいてトランスミッションゲート34がそれぞれ左端列、中央列、右端列の順番でオンする。
A−4.画像表示処理:
以上、OLEDパネル223を採用した右眼表示装置22の回路構成や各部の動作について詳しく説明した。左眼表示装置24も、右眼表示装置22と同一の構成を備える。そこで、頭部装着型表示装置20を用いた画像表示について、以下説明する。図9は、頭部装着型表示装置20を用いて画像を表示する際の表示制御部70における画像表示処理ルーチンを示すフローチャートである。
表示制御部70は、画像の表示を開始すると、まず、通信により、端末装置50から表示すべき画像データを受信し、これを映像記憶部85に記憶する(ステップS50)。続いて、一旦記憶した画像データを、両眼視のために分割する処理を行なう(ステップS60)。この処理が、映像分割部81の処理に相当する。頭部装着型表示装置20は、図1に示したように、使用者の右眼と左眼に虚像を表示することにより、挙動を立体視させることができる。立体視のためには、右眼表示装置22と左眼表示装置24とに表示する画像は、眼幅に対応した修正や、視差を生じさせるための修正を行なう必要がある。このため、受信した画像データを右眼用画像データと左眼用画像データに分割した後、これらの画像を修正する処理を行なう(ステップS70)。
表示制御部70は、その後、右眼表示装置22および左眼表示装置24において、照度補償のための処理が完了したかを確認し(ステップS80)、照度補償処理の完了が確認出来たら、修正した右眼用画像データと左眼用画像データとを、右眼表示部75から右眼用の画像信号SRとして、また左眼表示部76から左眼用の画像信号SLとして、さらに信号入出力部78からこれらの画像信号SR,SLの表示に必要に制御信号CTRLを、右眼表示装置22および左眼表示装置24に出力する(ステップS90)。画像信号SR,SL等の右眼表示装置22,左眼表示装置24への出力は、画像表示の終了が指示されるまで(ステップS95)継続される。
表示制御部70からの右左の画像信号SR,SLおよび制御信号CTRLを受け取った右眼表示装置22および24は、画像信号SR,SLおよび制御信号CTRLに従って、OLEDパネル223,243に、両眼視用の画像を表示する。表示が開始される前に、右眼表示装置22および左眼表示装置24は、発光素子130の輝度が変化した場合に、これを補償するためのデータ、つまり照度の変量を取得し、実際の表示の際には、この変化量を補償するように、駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を、修正している。修正は、既に説明した様に、照度調整部305,315において、予め取得された照度の変化量に対応して作成されたルックアップテーブルを参照することにより行なわれる。ルックアップテーブルは、メモリー323内に保存されている。
このルックアップテーブル(LUT)を作成する処理について、図10を用いて詳しく説明する。この処理は、図2,図3に示した照度調整部305,315において実行される。本実施形態では、この補償用LUT作成処理は、頭部装着型表示装置20の電源投入時に実行されるが、画像表示の開始前に毎回行なうものとしてもよい。あるいは、OLEDパネル223,243の使用時間が、予め定めた所定時間に達する毎に実行するものとしてもよい。
この補償用LUT作成処理ルーチンが電源投入自に開始されると、全画素について処理が終了するまで、以下の処理を繰り返す(ステップS100s〜S100e)。まず、画素iのRGBの各色を発光する発光素子130を順次点灯させる(ステップS120)。画素を指定する変数iとは、OLEDパネル223,245の左上をi=1とし、右下をi=M×Nとする変数である。画素PXiには、3つの画素回路110および画素回路110に組み込まれた発光素子130が存在することは、図3Bに示した通りである。そこで、この3つの画素回路110を順次駆動し、予め変更量取得用に用意された駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を用いて、各色の発光素子130を駆動・点灯する。なお、図3Aに示した右眼表示装置22の回路構成図において、駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を特定するのに用いた変数jと、画素PXを指定する変数iとは、
i=m・j :m=1〜M
と言う関係が成り立っている。
続くステップS130では、予め変更量取得用に用意された駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を用いて、各色の発光素子130を駆動・点灯した際の照度を、その画素PXiに設けられた照度センサー190により検出する。具体的には、発光素子130が点灯した際の照度センサー190の電圧出力値を取得する。このとき取得した電圧出力値から求められる照度は、各発光素子130の発光輝度に対応している。各発光素子130の発光輝度は、個体差が存在する上、累積使用時間に応じて通常低下する。そこで、予め用意された駆動電圧信号Vdj(r,g,b)で点灯し、その際の照度センサー190の検出値を読取れば、各発光素子130の輝度が、使用開始の際の標準的な輝度からどの程度低下したかを知ることが出来る。
そこで、次に、この輝度の低下を補償するための補正量を、各発光素子130毎に演算する(ステップS140)。発光素子130の定格電流が、例えばFFミリアンペアであるとする。この発光素子130を、0〜80%の出力範囲で用いるものとする。つまり、使用開始時(以下、デフォルトという)の最大輝度を、0.8×FFミリアンペアに対応させる。本実施形態では、RGBの各色のバランスを取って、使用開始時のホワイトバランスを使用期間に亘って維持しようとしているので、デフォルトのホワイトバランスが実現されている際のRGBの各色発光素子130の最大電流を、RGBの定格電流FFr,FFg,FFbを用いて、
R:0.8・FFr
G:0.8・FFg
B:0.8・FFb
と規定する。
この状態で使用を開始し、ある時点の各色の発光素子130の輝度が、標準状態の輝度から、それぞれΔr,Δg,Δb%だけ低下していたとすれば、各色発光素子130毎の補正量αr,αg,αbは、それぞれ、
αr=100/(100−Δr)
αg=100/(100−Δg)
αb=100/(100−Δb)
として求めることができる。この処理が、補正量演算部321により実現される。
そこで、こうして求めた補正量αr,αg,αbを、メモリー323,333の変数iに対応する番地に順次書込んでいく(ステップS150)。かかる処理を、全画素PXについて完了するまで繰り返すと、メモリー323,333の所定のアドレス範囲には、変数iに対応付けられて、ルックアップテーブルが形成される。
かかるルックアップテーブルがメモリー323,333に記憶されると、その後の画像表示において、制御回路303,313がアナログの画像信号Vidを出力すると、照度調整部305,315は、これを受けて、メモリー323,333に記憶されたルックアップテーブルのうち、画素位置iに対応するアドレスを参照して、補正量αr,αg,αbを取得し、画像信号Vidを修正して、駆動電圧信号Vdj(r,g,b)として出力する。
以上説明した処理を行なうことにより、使用に伴って、各色発光素子130の発光輝度が低下しても、低下した分だけ各色発光素子130に流す電流量を増加するよう駆動電圧信号Vdj(r,g,b)を修正するので、電流量が定格電流に達するまでは、各色の照度をデフォルトの照度に向けて補正することができ、OLEDパネル223,243が表示する画像のホワイトバランスを維持することができる。
図11は、本実施形態で用いた発光色RおよびBの発光素子130の輝度が、使用開始時を100%として、使用累積時間tが増加するにつれて低下していく様子を示すグラフである。また、図12は、本実施形態で用いた発光色Gの発光素子130の輝度が、使用開始時を100%として、使用累積時間tが増加するにつれて低下していく様子を示すグラフである。両者を比較すると、発光色Gの発光素子130の輝度の方が、発光色R,Bの発光素子130の輝度より、累積使用時間tにより、大きく低下していることが分かる。もとより、こうした相違は、発光素子130の構造や使用している有機材料により異なる。
いずれの場合でも、各発光素子130の輝度が低下すれば、照度センサー190により低下の度合いを検出し、これを補償するための補正量を、メモリー323,333のルックアップテーブルに書込むから、画像を表示する際には、累積使用時間tによる輝度の低下分は修正される。同様に、各発光素子130の使用開始時の輝度のバラツキ(個体差)についても修正される。なお、使用開始時のホワイトバランスを修正する場合には、ホワイトバランス調整用の各色用の係数Wr,Wg,Wbを用意し、使用開始時の各色発光素子130の最大電流を、
R:0.8・FFr・Wr
G:0.8・FFg・Wg
B:0.8・FFb・Wb
のように定めればよい。
本実施形態では、頭部装着型表示装置20に右左眼用の表示装置22,24を右眼用と左眼用として組み込んでいる。このため2つの表示装置22,24それぞれについて発光素子130の輝度の変化を補償してホワイトバランスを維持するだけでなく、両者の画面の明るさや色味を近づけたいという要請も存在する。この場合、右眼用の照度調整部305および左眼用の照度調整部315は、制御回路303および313を介して、それぞれのOLEDパネル223および243における照度センサー190の検出結果である電圧検出信号S(1,1)からS(M,N)を表示制御部70に出力し、両OLEDパネル223および243の明るさやホワイトバランスを近づけるような補正量を演算するものとすればよい。
また、本実施形態では、発光素子130の輝度の変化は、表示装置22,24に組み込まれた照度調整部305,315により補償するものとしたが、照度調整部305,315内で行なった処理は、制御回路303,313内で行なうものとしてもよい。更には、照度調整部305,315内の処理を、表示制御部70で行なうものとしてもよい。後者の場合には、表示制御部70内で、予め画像信号SR,SLを発光素子130の輝度変化を補償した信号に処理する。
B.第2実施形態:
上記の第1実施形態では、照度センサー190を用いて、各色発光素子130の輝度の変化を検出して補正量αr,αg,αbを求めたが、累積使用時間tと各色発光素子130の輝度との間に、図11や図12の関係が成り立っており、再現性が期待できる場合であれば、照度調整部305,315では、照度センサー190を用いることなく、各色発光素子130についての累積使用時間tにより補正量αr,αg,αbを求めるものとして良い。補正量αr,αg,αbは、上記実施形態同様、累積使用時間tにより参照されるルックアップテーブルにより求めてもよいし、図11や図12に示した関係を表わす関数を用いて求めるようにしてもよい。
第2実施形態では、照度センサー190を設ける必要がないので、回路構成を簡易な者とすることができる。また、全画素PXにおける照度センサー190のための面積を必要としないので、発光部の面積をお置きすることができ、OLEDパネル223,243の輝度を高くできる。計測しているのが、累積使用時間なので、照度センサー190自体の精度の低下による誤差の影響を受けることがない。
C.第3実施形態:
第1実施形態のRGB各色用の画素回路110と照度センサー190とは、図3Bに示す配置としたが、これらの配置は、任意である。例えば第3実施形態では、図13に示すように、照度センサー190Aの大きさを小さくし、その分、画素を構成するRGB用の画素回路110のうち、発光色G用の画素回路110の面積を大きくしている。また、照度センサー190Bの配置を、図14に例示するように、RGB用の画素回路110の全てに隣接する中央付近としてもよい。こうすれば、発光部の面積を大きくできるので、OLEDパネル223,243の輝度を高くできる。
D.第4実施形態:
上記の第1から第3実施形態では、2つの表示装置を、両眼視可能な頭部装着型表示装置20に組み込んだが、表示装置は単独で用いてもよい。第4実施形態の表示装置410は、図15に示すように、カメラ400の電子ファインダーとして組み込まれている。この表示装置410は、図16に示すように、RGB各色の画像を個別に表示する表示パネル421,422,423と、ダイクロイックプリズム430と、接眼レンズ450とを備える。各表示パネル421,422,423は、第1実施形態でのOLEDパネル223と同様の構成を備えるが、表示パネル421は発光色Rの波長の光を発光する発光素子130のみが配列されており、表示パネル422は発光色Gの波長の光を発光する発光素子130のみが配列されており、表示パネル423は発光色Bの波長の光を発光する発光素子130のみが配列されている。このため、表示パネル421,422,423のそれぞれは、RGB各色の画像を単独で表示する。
3つの表示パネル421,422,423からの光は、ダイクロイックプリズム430に個別に入射し、ダイクロイックプリズム430で合成される。従って図示しない表示制御部から出力された画像信号により、各表示パネル421,422,423上に形成され画像は、ダイクロイックプリズム430により1つの画像に合成される。これを接眼レンズ450を介して視認することで、表示装置410は、カメラ400の電子ファインダーとして機能する。
この第4実施形態としての表示装置410でも、第1実施形態同様に、照度調整部が組み込まれているので、発光素子130の輝度が、経年劣化した場合でも、これを補償して、発光色毎の照度の変化を抑制することができる。電子ファインダーは表示色が正確であることが求められるので、発光色毎の発光素子130の輝度の変化を補償して、表示色を正確に再現できることのメリットは大きい。第1実施形態では、発光素子の定格電流に対するデフォルトでの最大輝度の割合を80%としたが、電子ファインダー等の用途では、最大輝度を高くすることより、表示色の再現性を高めることが求められるので、最大輝度の割合を更に下げ、発光素子の輝度の低下に対応し得る範囲を広げることも望ましい。また、第1実施形態では、発光素子130の輝度が、標準状態の輝度から、それぞれΔr,Δg,Δb%だけ低下している場合の補正量αr,αg,αbを比例関係により求めたが、両者は必ずしも線形の関係とは限らないので、予め輝度の低下の割合とこれを補償する補正量との関係を求めてルックアップテーブルとし、発光素子の輝度の低下を、ルックアップテーブルを参照して、正確に補償することも望ましい。
本実施形態では、RGBの各発光色を合成するのに、ダイクロイックプリズムを用いたが、三原色の合成は他の手法、例えば、ハーフミラーの組合わせによって実現しても良い。また、電子ファインダーに限らず、第1実施形態の頭部装着型表示装置として利用してもよく、テレビやプロジェクターなどの表示装置として利用しても良い。
上記の各実施形態において、合成する発光色は三原色に限らず、2種類以上の発光色であればどのように波長の光であっても差し支えない。
E.その他の実施形態:
本開示には以下の実施の態様も含まれる。
(1)本開示の1つの態様は、表示装置であり、発光色が異なる複数の発光素子を配列した表示部であって、前記発光素子は供給される電力に応じて照度が変化する、表示部と、前記発光素子による前記発光色の照度の変化量を取得する変化量取得部と、前記各発光色の前記発光素子毎に取得した前記変化量に基づいて、前記変化量を低減するために前記発光素子に供給すべき駆動電力を算出する算出部と、前記算出された駆動電力で、前記発光素子の発光を制御して、前記表示部の表示を制御する表示制御部とを備える。
こうすれば、発光色の異なる複数の発光素子の照度が変化しても、この変化による表示部の表示色の変化を抑制することができる。発光素子に生じる変化は輝度の変化、特に輝度の低下として生じやすいが、視認されるのは表示部としての照度の変化である。従って、この表示装置は、照度の変化量を取得している。照度の変化量は、センサーを設けて検出しても良いし、発光素子の消費電力と発熱量から、間接的に光に変ったエネルギーを求めて照度の変化量を推定してもよい。あるいは、発光素子の輝度が累積使用時間に強い相関を持てば、この相関を利用指定、累積使用時間から推定しても良い。
(2)こうした表示装置において、前記複数の発光素子の前記発光色は三原色であり、予め定めたタイミングで、前記各発光素子に供給する電力を調整し、前記表示部に表示される白色を所定の色温度とするホワイトバランス部を備え、前記変化量取得部は、前記変化量を前記タイミングの前記発光色の照度からの変化量として取得するものとしてもよい。こうすれば、発光素子の輝度が変化した際の表示部のホワイトバランスの変化を抑制できる。表示のホワイトバランスは、三原色をそれぞれ表示する発光素子の輝度の設計値によるホワイトバランスでもよく、色温度計を用いて、各発光素子の輝度を調整したホワイトバランスでもよい。こうして調整された各発光素子の輝度に対応した供給電力を記憶し、これをデフォルトの供給電力として、その後の照度の変化量によって駆動電力を算出するようにすればよい。
(3)こうした表示装置において、前記変化量取得部は、前記発光素子の前記発光色毎の照度を検出するセンサーを備え、前記算出部は、前記検出された照度と、前記照度を検出した時の前記発光素子に供給された電力とから、前記駆動電力を算出するものとしてもよい。こうすれば、センサーを用いているので照度の変化量を精度良く検出することができる。
(4)こうした表示装置において、前記センサーは、前記表示部に配列された前記複数の発光色の各発光素子に隣接する位置に設けるものとしてもよい。発光素子に隣接する位置にもうけることで、照度の変化量をより精度よく検出できる。もとより、センサーは、発光素子の照度を検出できれば発光素子から離して設けてもよい。例えば表示部の周辺などに設け、特定の発光色の発光素子のみを点灯し、その際の照度を検出して、照度の変化量を求めるものとしてもよい。特定の発光色の発光素子は、全てを一度に点灯して、センサーによる検出を行なっても良いし、複数のセンサーを設け、特定の発光色の全発光素子を複数のグループに分割し、グループ毎に点灯して、グループに対応して設けられたセンサーにより照度の変化量を求めるものとしてもよい。
(5)こうした表示装置において、前記変化量取得部は、前記発光色毎の発光素子の累積使用時間と前記照度との関係を予め記憶した経時変化記憶部と、前記発光素子の累積使用時間により、前記変化量を求める変化量算出部とを備えるものとしてよい。こうすれば、累積使用時間から照度の変化量を求めることができ、表示部にセンサーを組み込むといって構成を採用する必要がなく、装置構成を簡略できる。
(6)こうした表示装置において、前記表示部は、前記複数の発光色の発光素子を、前記発光色毎に分離して配列した複数の発光パネルと、前記複数の発光パネルからの前記各発光色の光を重畳して出力する光合成部とを備えるものとしてよい。こうすれば、各発光色の発光素子をまとめて形成することができるので、特定の発光色の発光素子を狭いピッチで配列することができ、表示の解像度を高くすることができる。
(7)本開示は、頭部装着型表示装置として態様を含む。この頭部装着型表示装置では、上述した表示装置を、右眼用と左眼用とにそれぞれ備え、前記算出部は、前記駆動電力を、前記右眼用の表示装置によって使用者に視認される映像の明るさと、前記左眼用の表示装置によって使用者に視認される映像の明るさとを近づけるように修正する。こうすれば両眼視可能な頭部装着型表示装置における右眼用の表示装置と左眼用の表示装置との表示色の変化を抑制し、かつ両者の表示色を近付けることができる。
(8)本開示は、発光色が異なる複数の発光素子が配列された表示部を用いて表示を行なう表示方法として実施することを含む。この表示方法では、前記発光素子による前記発光色の照度の変化量を取得し、前記各発光色毎に取得した前記変化量に基づいて、前記変化量を低減するために前記各発光色の発光素子に供給すべき駆動電力を算出し、前記算出された駆動電力で、前記各発光色の発光素子の発光を制御して、前記表示部の表示を制御する。こうすれば、発光色の異なる複数の発光素子の照度が変化しても、この変化による表示部の表示色の変化を抑制することができる。
こうした表示方法は、コンピュータによる算術論理演算等を通して実現してもよい。従って、本開示は、上記表示方法をコンピュータにより実現させるプログラムやそのプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記録媒体などの形態での実施を含む。記録媒体としては、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気記録媒体、CD−ROMやDVDなどの光磁気記録媒体、フラッシュROMやバックアップされたRAMなどの半導体記憶媒体、など種々の形態が含まれる。
上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア(コンピュータプログラム)は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやCD−ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のRAMやROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
20…頭部装着型表示装置、22…右眼表示装置、24…左眼表示装置、26…右導光板、27…前部フレーム、28…左導光板、34…トランスミッションゲート、50…端末装置、52…カメラ、54…表示パネル、70…表示制御部、71…CPU、72…メモリー、74…通信部、75…右眼表示部、76…左眼表示部、77…コネクター、78…信号入出力部、80…バッテリー、81…映像分割部、85…映像記憶部、110…画素回路、130…発光素子、190,190A,190B…照度センサー、221,241…OLEDユニット、223,243…OLEDパネル、225,245…OLED駆動回路、251…右光学系、252…左光学系、261,281…ハーフミラー、301…電圧検出部、303,313…制御回路、305,315…照度調整部、321…補正量演算部、323,333…メモリー、325…修正部、410…表示装置

Claims (8)

  1. 発光色が異なる複数の発光素子を配列した表示部であって、前記発光素子は供給される電力に応じて照度が変化する、表示部と、
    前記発光素子による前記発光色の照度の変化量を取得する変化量取得部と、
    前記各発光色の前記発光素子毎に取得した前記変化量に基づいて、前記変化量を低減するために前記発光素子に供給すべき駆動電力を算出する算出部と、
    前記算出された駆動電力で、前記発光素子の発光を制御して、前記表示部の表示を制御する表示制御部と
    を備える、表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記複数の発光素子の前記発光色は三原色であり、
    予め定めたタイミングで、前記各発光素子に供給する電力を調整し、前記表示部に表示される白色を所定の色温度とするホワイトバランス部を備え、
    前記変化量取得部は、前記変化量を前記タイミングの前記発光色の照度からの変化量として取得する
    表示装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の表示装置であって、
    前記変化量取得部は、前記発光素子の前記発光色毎の照度を検出するセンサーを備え、
    前記算出部は、前記検出された照度と、前記照度を検出した時の前記発光素子に供給された電力とから、前記駆動電力を算出する
    表示装置。
  4. 前記センサーは、前記表示部に配列された前記複数の発光色の各発光素子に隣接する位置に設けられた、請求項3に記載の表示装置。
  5. 請求項1または請求項2に記載の表示装置であって、
    前記変化量取得部は、
    前記発光色毎の発光素子の累積使用時間と前記照度との関係を予め記憶した経時変化記憶部と、
    前記発光素子の累積使用時間により、前記変化量を求める変化量算出部と
    を備える表示装置。
  6. 前記表示部は、
    前記複数の発光色の発光素子を、前記発光色毎に分離して配列した複数の発光パネルと、
    前記複数の発光パネルからの前記各発光色の光を重畳して出力する光合成部と
    を備える、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の表示装置を、右眼用と左眼用とにそれぞれ備え、
    前記算出部は、前記駆動電力を、前記右眼用の表示装置によって使用者に視認される映像の明るさと、前記左眼用の表示装置によって使用者に視認される映像の明るさとを近づけるように修正する
    頭部装着型表示装置。
  8. 発光色が異なる複数の発光素子が配列された表示部を用いて表示を行なう表示方法であって、
    前記発光素子による前記発光色の照度の変化量を取得し、
    前記各発光色毎に取得した前記変化量に基づいて、前記変化量を低減するために前記各発光色の発光素子に供給すべき駆動電力を算出し、
    前記算出された駆動電力で、前記各発光色の発光素子の発光を制御して、前記表示部の表示を制御する
    表示方法。
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