JP3889695B2 - 自発光型ディスプレイの輝度制御回路および表示装置におけるコントラスト補正回路 - Google Patents
自発光型ディスプレイの輝度制御回路および表示装置におけるコントラスト補正回路 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機ＥＬディスプレイ等の自発光型ディスプレイの輝度制御回路および表示装置におけるコントラスト補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイには、単純マトリクス構造のパッシブ型と、ＴＦＴを用いるアクティブ型とがある。
【０００３】
図１は、アクティブ型の有機ＥＬディスプレイの基本画素構成を示している。
【０００４】
アクティブ型の有機ＥＬディスプレイの１画素分の回路は、スイッチング用ＴＦＴ３０１と、コンデンサ３０２と、駆動用ＴＦＴ３０３と、有機ＥＬ素子３０４とから構成されている。
【０００５】
スイッチング用ＴＦＴ３０１のドレインには、表示信号ライン３１１を介して表示信号Data(Vin) が印加される。スイッチング用ＴＦＴ３０１のゲートには、選択信号ライン３１２を介して選択信号SCANが印加される。スイッチング用ＴＦＴ３０１のソースは、駆動用ＴＦＴ３０３のゲートに接続されているとともに、コンデンサ３０２を介して接地されている。
【０００６】
駆動用ＴＦＴ３０３のドレインには、電源ライン３１３を介して駆動電源電圧Vdd が印加されている。駆動用ＴＦＴ３０３のソースは、有機ＥＬ素子３０４の陽極に接続されている。有機ＥＬ素子３０４の陰極は接地されている。
【０００７】
スイッチング用ＴＦＴ３０１は、選択信号SCANによってオンオフ制御される。コンデンサ３０２は、スイッチング用ＴＦＴ３０１がオンのときに、スイッチング用ＴＦＴ３０１を介して供給される表示信号Data(Vin) によって充電される。そして、スイッチング用ＴＦＴ３０１がオフのときには、充電電圧を保持する。駆動用ＴＦＴ３０３は、そのゲートに加えられるコンデンサ３０２の保持電圧に応じた電流を有機ＥＬ素子３０４に供給する。
【０００８】
図２は、図１に示す基本画素構成において、表示信号Data(Vin) と有機ＥＬ素子３０４の発光輝度（駆動電流）との関係を示している。
【０００９】
図２において、RefWは入力信号の白レベルに対する発光輝度を規定するための白側リファレンス電圧を、RefBは入力信号の黒レベルに対する発光輝度を規定するための黒側リファレンス電圧を、それぞれ示している。
【００１０】
【特許文献】 特開２０００−２６７６２８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなアクティブ型の有機ＥＬディスプレイでは、画面全体が明るい画像（輝度の高い画像）では、有機ＥＬ素子３０４に大きな電流が流れる。有機ＥＬ素子３０４に大きな電流が流れると、消費電力が多くなる。また、有機ＥＬ素子３０４に大きな電流が継続して流れると、いわゆる焼つき現象が発生したり、その性能の劣化を早める。
【００１２】
この発明は、焼きつき現象が発生するのを防止できるとともに自発光型素子の性能劣化を抑えることができる自発光型ディスプレイの輝度制御回路を提供することを目的とする。
【００１３】
また、この発明は、コントラスト感の向上化が図れる表示装置におけるコントラスト補正回路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、自発光型ディスプレイの輝度制御回路において、入力映像信号に基づいて輝度の度数分布を生成するとともにその分散を算出する手段、および得られた分散に基づいて自発光型ディスプレイに表示される画像の表示輝度を制御する制御手段を備え、該制御手段は、分散が大きくなるに連れて、自発光型ディスプレイに表示される画像の表示輝度を低下させることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔Ａ〕第１の実施の形態の説明
【００１９】
以下、図３〜図６を参照して、 この発明を携帯型電話機に適用した場合の第１の実施の形態について説明する。
【００２０】
〔１〕携帯型電話機の構成の説明
図３は、携帯型電話機の概略構成を示している。
【００２１】
ＭＰＵ１０９は、携帯型電話機の全体的な制御を行う。アンテナ１０１は、電波を送受信する。送受信部１０２は、電波を受信し、受信内容をＭＰＵ１０９に伝達する。また、送受信部１０２は、ＭＰＵ１０９から出力される送信信号を電波に乗せて発信する。
【００２２】
マイク１０３は、音声信号をＭＰＵ１０９に送る。スピーカ１０４は、ＭＰＵ１０９から出力される音声信号を音声として出力する。カメラ１０５は、有機ＥＬディスプレイ１１４が設けられている携帯型電話機本体の前面に取り付けられており、撮像した映像をＭＰＵ１０９に送る。撮像モード時には、通常モード時の表示映像に代わって、カメラ１０５によって撮像された映像が有機ＥＬディスプレイ１１４に表示される。
【００２３】
操作部１０８は、携帯型電話機本体に設けられており、各種ボタン、各種スイッチを含んでいる。フラッシュメモリ１１０には、電源オフ時においても保存すべきデータが格納される。
【００２４】
グラフィックスメモリ１１２には、ディスプレイに表示する画像データが格納される。ＭＰＵ１０９から出力される画像データと書き込み制御信号に基づいて、グラフィックスメモリ１１２の所定のアドレスに画像データが書き込まれる。また、グラフィックスメモリ１１２からは、有機ＥＬディスプレイ１１４の表示周期にあわせて、対応画素の画素データが走査タイミングに合わせて出力される。
【００２５】
タイミング制御ＩＣ１１３は、有機ＥＬディスプレイ１１４に画像データと、駆動信号を供給し、有機ＥＬディスプレイ１１４に映像を表示させる。
【００２６】
この実施の形態では、タイミング制御ＩＣ１１３内には、全体輝度制御回路が設けられている。
【００２７】
〔２〕タイミング制御ＩＣ１１３内の全体輝度制御回路の説明
【００２８】
図４は、タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられた全体輝度制御回路の構成を示している。
【００２９】
全体輝度制御回路は、リファレンス電圧制御回路１とＤＡＣ２とを備えている。
【００３０】
デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿inは、リファレンス電圧制御回路１に送られるとともにＤＡＣ２に送られる。リファレンス電圧制御回路１は、ＤＡＣ２に供給されるリファレンス電圧を制御する。ＤＡＣ２に供給されるリファレンス電圧には、R,G,B それぞれについて、黒側リファレンス電圧R ＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefB( これらを総称するときには RefB と記載する) と、白側リファレンス電圧R ＿RefW, G ＿RefW, B ＿RefW( これらを総称するときには RefW と記載する) とがある。
【００３１】
黒側リファレンス電圧RefBとは、入力信号の黒レベルに対する発光輝度を規定するための基準電圧であり、この実施の形態では、固定されている。白側リファレンス電圧RefWとは、入力信号の白レベルに対する発光輝度を規定するための基準電圧であり、この実施の形態では、リファレンス電圧制御回路１によって制御される。
【００３２】
ＤＡＣ２は、リファレンス電圧制御回路１から供給される黒側リファレンス電圧RefBと白側リファレンス電圧RefW' とによって規定される入出力特性に基づいて、デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿inをアナログ映像出力信号R ＿out ，G ＿out ，B ＿out に変換する。ＤＡＣ２によって得られるアナログ映像出力信号R ＿out ，G ＿out ，B ＿out は、有機ＥＬディスプレイ１１４に供給される。このアナログ映像出力信号R ＿out ，G ＿out ，B ＿out は、図１の表示信号Data(Vin) に相当する。
【００３３】
リファレンス電圧制御回路１は、輝度生成回路１１、ヒストグラム生成回路１２、分散算出回路１３、ゲイン算出回路１４、リファレンス電圧調整回路（Ref 電圧調整回路）１５および複数のＤＡＣ１６〜２１を備えている。
【００３４】
輝度生成回路１１は、デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿inから輝度信号Ｙを生成する。ヒストグラム生成回路１２は、輝度信号Ｙに基づいて、輝度の度数分布（ヒストグラム）を生成する。この例では、輝度範囲０〜２５５が８個の区間に分けられ、各区間毎の度数が求められる。第１〜第８の区間は、次の通りである。
【００３５】
第１の区間：０≦Ｙ≦３１
第２の区間：３２≦Ｙ≦６３
第３の区間：６４≦Ｙ≦９５
第４の区間：９６≦Ｙ≦１２７
第５の区間：１２８≦Ｙ≦１５９
第６の区間：１６０≦Ｙ≦１９１
第７の区間：１９２≦Ｙ≦２２２
第８の区間：２２３≦Ｙ≦２５５
【００３６】
図５は、ヒストグラム生成回路１２の構成を示している。
【００３７】
輝度信号は、第１〜第８の比較器Ａ１〜Ａ８に送られる。第１の比較器Ａ１は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第１の区間内であるときにパルスを出力する。第２の比較器Ａ２は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第２の区間内であるときにパルスを出力する。第３の比較器Ａ３は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第３の区間内であるときにパルスを出力する。第４の比較器Ａ４は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第４の区間内であるときにパルスを出力する。
【００３８】
第５の比較器Ａ５は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第５区間内であるときにパルスを出力する。第６の比較器Ａ６は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第６の区間内であるときにパルスを出力する。第７の比較器Ａ７は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第７の区間内であるときにパルスを出力する。第８の比較器Ａ８は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第８の区間内であるときにパルスを出力する。
【００３９】
各比較器Ａ１〜Ａ８の後段には、それぞれ第１〜第８のカウンタＢ１〜Ｂ８が設けられている。各カウンタＢ１〜Ｂ８は、パルスが入力する毎にカウント値を１だけインクリメントする。各カウンタＢ１〜Ｂ８は、１フレーム毎にカウント値を後段のバッファＣ１〜Ｃ８にロードするとともに、リセットされる。バッファＣ１〜Ｃ８にロードされたカウント値は、各区間毎の度数を表している。したがって、例えば、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すような輝度の度数分布が得られることになる。
【００４０】
分散算出回路１３は、１フレーム毎に、バッファＣ１〜Ｃ８にロードされたカウント値（各区間ごとの度数）に基づいて、分散値σ2 を算出する。
【００４１】
分散値σ2 は、各区間の度数をＴ（ｉ）（ｉ＝１，２，…，８）とし、平均をＴ’とすると、次式（１）で表される。
【００４２】
【数１】
【００４３】
ゲイン算出回路１４は、分散算出回路１３によって算出された分散値σ2 に基づいて、ゲインを算出する。後述するように、ゲインＧａｉｎが小さいほど全体輝度は小さくなる。ゲイン算出回路１４は、分散値σ2 が小さいときには、つまり、度数のばらつきが少ない場合には、ゲインＧａｉｎを一定値（例えば、１．０）に保持する。分散値σ2 が大きいときには、つまり、度数のばらつきが大きい場合には、ゲインＧａｉｎを下げる。
【００４４】
たとえば、文字画面からなるメール画面等においては、度数分布は図６（ｂ）に示すようになり、分散値σ2 が大きくなるため、ゲインＧａｉｎが下げられる。この結果、後述するように、全体輝度が小さくされる。メール画面においては、全体輝度が小さくなっても、コントラスト感が保たれるからである。
【００４５】
リファレンス電圧調整回路１５は、R,G,B 毎に予め設定された黒側リファレンス電圧( 以下、基準黒側リファレンス電圧という)R＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefBと、R,G,B 毎に予め設定された白側リファレンス電圧( 以下、基準白側リファレンス電圧という)R＿RefW, G ＿RefW, B ＿RefWと、ゲイン算出回路１４から与えられたゲインGainとに基づいて、R,G,B 毎の調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW', G＿RefW', B＿RefW' を生成する。
【００４６】
各基準黒側リファレンス電圧R ＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefB および各基準白側リファレンス電圧R ＿RefW, G ＿RefW, B ＿RefWは、デジタル信号として与えられている。
【００４７】
リファレンス電圧調整回路１５は、R,G,B それぞれに対するリファレンス電圧調整回路を含んでいるが、それぞれの構成は同じであるので、ここでは、Ｒに対するリファレンス電圧調整回路について説明する。
【００４８】
図７は、Ｒに対するリファレンス電圧調整回路を示している。
【００４９】
このリファレンス電圧調整回路は、減算器３１、乗算器３２および減算器３３を備えている。
【００５０】
減算器３１は、Ｒに対する基準黒側リファレンス電圧R ＿RefBと、Ｒに対する基準白側リファレンス電圧R ＿RefWとの差（R ＿RefB−R ＿RefW）を演算する。乗算器３２は、減算器３１の出力（R ＿RefB−R ＿RefW）にゲインGainを乗算する。減算器３３は、基準黒側リファレンス電圧R ＿RefBから乗算器３２の出力（ Gain ×（R ＿RefB−R ＿RefW）) を減算することにより、調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW' を算出する。
【００５１】
ゲインGainが１．００である場合には、調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW' は、基準白側リファレンス電圧R ＿RefW（図２のRefW）と等しくなる。そして、ゲインGainが小さくなるほど、調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW' が大きくなり、基準黒側リファレンス電圧R ＿RefB（図２のRefB）側に近づく。つまり、ゲインGainが小さくなるほど、入力信号の白レベルに対する有機ＥＬ素子の発光輝度（駆動電流）が低下する。
【００５２】
各基準黒側リファレンス電圧R ＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefB は、それぞれＤＡＣ１６、１７、１８によってアナログ信号に変換されて、ＤＡＣ２に供給される。各調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW', G＿RefW', B＿RefW' は、それぞれＤＡＣ１９、２０、２１によってアナログ信号に変換されて、ＤＡＣ２に供給される。
【００５３】
図８は、ＤＡＣ２の入出力特性を示している。
【００５４】
図８において、RefW’１は、ゲインGainが大きい場合（Gain＝１）にＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧（＝基準白側リファレンス電圧RefW) を示している。RefW’３は、ゲインGainが小さい場合にＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧を示している。RefW’２は、ゲインGainが中程度である場合にＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧を示している。
【００５５】
ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’１である場合には、ＤＡＣ２の入出力特性は、直線Ｌ１で示される特性となる。この場合に、黒レベルから白レベルまで変化する入力信号をＤＡＣ２に周期的に入力すると、曲線Ｓ１に示すような出力波形が得られる。したがって、全体輝度が高くなる。
【００５６】
ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’３である場合には、ＤＡＣ２の入出力特性は、直線Ｌ３で示される特性となる。この場合に、黒レベルから白レベルまで変化する入力信号をＤＡＣ２に周期的に入力すると、曲線Ｓ３に示すような出力波形が得られる。したがって、全体輝度が低くなる。
【００５７】
ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’２である場合には、ＤＡＣ２の入出力特性は、直線Ｌ２で示される特性となる。この場合に、黒レベルから白レベルまで変化する入力信号をＤＡＣ２に周期的に入力すると、曲線Ｓ２に示すような出力波形が得られる。したがって、全体輝度は、ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’1 の場合とRefW’３の場合の中間となる。
【００５８】
〔Ｂ〕第２の実施の形態の説明
【００５９】
以下、図３、図９〜図１１を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００６０】
携帯型電話機の構成は、図３に示したものと同じである。この実施の形態ではタイミング制御ＩＣ１１３内には、コントラスト制御回路が設けられている。
【００６１】
図９は、タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられたコントラスト制御回路を示している。
【００６２】
コントラスト制御回路は、デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿in毎に設けられている。デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿in毎の各コントラスト制御回路は、ヒストグラム生成回路５１R 、５１G 、５１B 、入出力特性制御回路５２R 、５２G 、５２B および入力信号補正回路５３R 、５３G 、５３B を備えている。
【００６３】
デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿in毎の各コントラスト制御回路 の構成および動作は同様であるので、ここでは、入力信号R ＿inに対応するコントラスト制御回路（５１R 、５２R 、５３R ）についてのみ説明する。
【００６４】
入力信号R ＿inを補正するための入力信号補正回路５３R は、ＤＡＣ２の前段に設けられている。ヒストグラム生成回路５１R は、入力信号R ＿inに基づいて、入力信号R ＿inの度数分布（ラスト制御部から構成されている度数分布（ヒストグラム）を生成する。ヒストグラム生成回路５１R の構成は、図５に示したヒストグラム生成回路１２と入力信号が異なるだけなのて、その説明を省略する。
【００６５】
ヒストグラム生成回路５１R では、ヒストグラム生成回路１２と同様に、信号範囲０〜２５５が８個の区間に分けられ、各区間毎の度数が求められる。図１０は、入力信号R ＿inの度数分布の一例を示している。
【００６６】
入出力特性制御回路５２R は、１フレーム毎に、ヒストグラム生成回路５１R で得られた度数分布に基づいて、入力信号補正回路５３R の入出力特性を生成する。入出力特性制御回路５２R の動作について説明する。
【００６７】
入力信号補正回路５３R の出力最大値Ｚは予め決定されているものとする。各区間ｉ（ｉ＝１，２，…，８）毎の度数をＴ（ｉ）とする。総度数をＴとする。各区間ｉの信号値の最大値をＸ（ｉ）とし、Ｘ（ｉ）に対する出力値Ｙ（ｉ）を次式（２）に基づいて、算出する。
【００６８】
Ｙ（ｉ）＝（Ｚ＊Ｔ（ｉ）／Ｔ｝＋Ｙ（ｉ−１） …（２）
【００６９】
ただし、Ｙ（０）＝０である。
【００７０】
次に、各区間ｉにおける傾き（入力信号に対する出力信号の傾き）α（ｉ）を、次式（３）に基づいて算出する。
【００７１】
α（ｉ）＝｛Ｙ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１）｝／｛Ｘ（ｉ）−Ｘ（ｉ−１）｝…（３）
【００７２】
ただし、Ｘ（０）＝０である。
【００７３】
このようにして、全ての区間での傾きが求まると、各区間ｉでの入出力特性は次式（４）のようにして求められる。ただし、ｘが入力信号であり、ｙが出力信号である。
【００７４】
ｉ＝１：ｙ＝α（１）＊ｘ
ｉ＝２：ｙ＝α（２）＊ｘ＋Ｙ（１）
ｉ＝３：ｙ＝α（３）＊ｘ＋Ｙ（２）
ｉ＝４：ｙ＝α（４）＊ｘ＋Ｙ（３）
ｉ＝５：ｙ＝α（５）＊ｘ＋Ｙ（４）
ｉ＝６：ｙ＝α（６）＊ｘ＋Ｙ（５）
ｉ＝７：ｙ＝α（７）＊ｘ＋Ｙ（６）
ｉ＝８：ｙ＝α（８）＊ｘ＋Ｙ（７）
【００７５】
このような方法で入出力特性を決定すると、度数が大きい区間ほど、入出力特性の傾きが大きくなる。例えば、度数分布が図１０に示すような度数分布である場合には、入出力特性は図１１の折れ線で示すようになる。なお、図１１の破線は、補正をしない場合の特性を示している。
【００７６】
入出力特性制御回路５２R は、決定した入出力特性を入力信号補正回路５３R に与える。入力信号補正回路５３R は、入出力特性制御回路５２R によって与えられた入出力特性に基づいて、入力信号R ＿inを補正する。入出力特性制御回路５２R によって得られた信号は、ＤＡＣ２を介して有機ＥＬディスプレイ１１４に与えられる。
【００７７】
この実施の形態では、例えば、度数が大きい区間ほど、入力信号補正回路５３R の入出力特性の傾きが大きくなるので、例えば、低い階調側に入力信号が偏っている場合には低階調部での入出力特性の傾きが大きくなり、高い階調側に入力信号が偏っている場合には高階調部での入出力特性の傾きが大きくなる。この結果、コントラスト感が向上する。
【００７８】
【発明の効果】
この発明によれば、焼きつき現象が発生するのを防止できるとともに自発光型素子の性能劣化を抑えることができるようになる。
【００７９】
また、この発明によれば、コントラスト感の向上化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクティブ型の有機ＥＬディスプレイの基本画素構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示す基本画素構成において、表示信号Data(Vin) と有機ＥＬ素子の発光輝度（駆動電流）との関係を示すグラフである。
【図３】携帯型電話機の概略構成を示すブロック図である。
【図４】タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられた全体輝度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】ヒストグラム生成回路の構成を示すブロック図である。
【図６】ヒストグラム生成回路によって生成されるヒストグラムの例を示すグラフである。
【図７】Ｒに対するリファレンス電圧調整回路を示す回路図である。
【図８】ＤＡＣ２の入出力特性を示すグラフである。
【図９】タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられたコントラスト制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】ヒストグラム生成回路によって生成されるヒストグラムの例を示すグラフである。
【図１１】ヒストグラムが図１０に示すような場合に、入出力特性制御回路５２R によって生成される入出力特性の例を示す特性図である。
【符号の説明】
１ リファレンス電圧制御回路
２ ＤＡＣ
１１ 輝度生成回路
１２ ヒストグラム生成回路
１３ 分散算出回路
１４ ゲイン算出回路
１５ リファレンス電圧調整回路（Ref 電圧調整回路）
１１４ 有機ＥＬディスプレイ
５１R 、５１G 、５１B ヒストグラム生成回路
５２R 、５２G 、５２B 入出力特性制御回路
５３R 、５３G 、５３B 入力信号補正回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機ＥＬディスプレイ等の自発光型ディスプレイの輝度制御回路および表示装置におけるコントラスト補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイには、単純マトリクス構造のパッシブ型と、ＴＦＴを用いるアクティブ型とがある。
【０００３】
図１は、アクティブ型の有機ＥＬディスプレイの基本画素構成を示している。
【０００４】
アクティブ型の有機ＥＬディスプレイの１画素分の回路は、スイッチング用ＴＦＴ３０１と、コンデンサ３０２と、駆動用ＴＦＴ３０３と、有機ＥＬ素子３０４とから構成されている。
【０００５】
スイッチング用ＴＦＴ３０１のドレインには、表示信号ライン３１１を介して表示信号Data(Vin) が印加される。スイッチング用ＴＦＴ３０１のゲートには、選択信号ライン３１２を介して選択信号SCANが印加される。スイッチング用ＴＦＴ３０１のソースは、駆動用ＴＦＴ３０３のゲートに接続されているとともに、コンデンサ３０２を介して接地されている。
【０００６】
駆動用ＴＦＴ３０３のドレインには、電源ライン３１３を介して駆動電源電圧Vdd が印加されている。駆動用ＴＦＴ３０３のソースは、有機ＥＬ素子３０４の陽極に接続されている。有機ＥＬ素子３０４の陰極は接地されている。
【０００７】
スイッチング用ＴＦＴ３０１は、選択信号SCANによってオンオフ制御される。コンデンサ３０２は、スイッチング用ＴＦＴ３０１がオンのときに、スイッチング用ＴＦＴ３０１を介して供給される表示信号Data(Vin) によって充電される。そして、スイッチング用ＴＦＴ３０１がオフのときには、充電電圧を保持する。駆動用ＴＦＴ３０３は、そのゲートに加えられるコンデンサ３０２の保持電圧に応じた電流を有機ＥＬ素子３０４に供給する。
【０００８】
図２は、図１に示す基本画素構成において、表示信号Data(Vin) と有機ＥＬ素子３０４の発光輝度（駆動電流）との関係を示している。
【０００９】
図２において、RefWは入力信号の白レベルに対する発光輝度を規定するための白側リファレンス電圧を、RefBは入力信号の黒レベルに対する発光輝度を規定するための黒側リファレンス電圧を、それぞれ示している。
【００１０】
【特許文献】 特開２０００−２６７６２８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなアクティブ型の有機ＥＬディスプレイでは、画面全体が明るい画像（輝度の高い画像）では、有機ＥＬ素子３０４に大きな電流が流れる。有機ＥＬ素子３０４に大きな電流が流れると、消費電力が多くなる。また、有機ＥＬ素子３０４に大きな電流が継続して流れると、いわゆる焼つき現象が発生したり、その性能の劣化を早める。
【００１２】
この発明は、焼きつき現象が発生するのを防止できるとともに自発光型素子の性能劣化を抑えることができる自発光型ディスプレイの輝度制御回路を提供することを目的とする。
【００１３】
また、この発明は、コントラスト感の向上化が図れる表示装置におけるコントラスト補正回路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、自発光型ディスプレイの輝度制御回路において、入力映像信号に基づいて輝度の度数分布を生成するとともにその分散を算出する手段、および得られた分散に基づいて自発光型ディスプレイに表示される画像の表示輝度を制御する制御手段を備え、該制御手段は、分散が大きくなるに連れて、自発光型ディスプレイに表示される画像の表示輝度を低下させることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔Ａ〕第１の実施の形態の説明
【００１９】
以下、図３〜図６を参照して、 この発明を携帯型電話機に適用した場合の第１の実施の形態について説明する。
【００２０】
〔１〕携帯型電話機の構成の説明
図３は、携帯型電話機の概略構成を示している。
【００２１】
ＭＰＵ１０９は、携帯型電話機の全体的な制御を行う。アンテナ１０１は、電波を送受信する。送受信部１０２は、電波を受信し、受信内容をＭＰＵ１０９に伝達する。また、送受信部１０２は、ＭＰＵ１０９から出力される送信信号を電波に乗せて発信する。
【００２２】
マイク１０３は、音声信号をＭＰＵ１０９に送る。スピーカ１０４は、ＭＰＵ１０９から出力される音声信号を音声として出力する。カメラ１０５は、有機ＥＬディスプレイ１１４が設けられている携帯型電話機本体の前面に取り付けられており、撮像した映像をＭＰＵ１０９に送る。撮像モード時には、通常モード時の表示映像に代わって、カメラ１０５によって撮像された映像が有機ＥＬディスプレイ１１４に表示される。
【００２３】
操作部１０８は、携帯型電話機本体に設けられており、各種ボタン、各種スイッチを含んでいる。フラッシュメモリ１１０には、電源オフ時においても保存すべきデータが格納される。
【００２４】
グラフィックスメモリ１１２には、ディスプレイに表示する画像データが格納される。ＭＰＵ１０９から出力される画像データと書き込み制御信号に基づいて、グラフィックスメモリ１１２の所定のアドレスに画像データが書き込まれる。また、グラフィックスメモリ１１２からは、有機ＥＬディスプレイ１１４の表示周期にあわせて、対応画素の画素データが走査タイミングに合わせて出力される。
【００２５】
タイミング制御ＩＣ１１３は、有機ＥＬディスプレイ１１４に画像データと、駆動信号を供給し、有機ＥＬディスプレイ１１４に映像を表示させる。
【００２６】
この実施の形態では、タイミング制御ＩＣ１１３内には、全体輝度制御回路が設けられている。
【００２７】
〔２〕タイミング制御ＩＣ１１３内の全体輝度制御回路の説明
【００２８】
図４は、タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられた全体輝度制御回路の構成を示している。
【００２９】
全体輝度制御回路は、リファレンス電圧制御回路１とＤＡＣ２とを備えている。
【００３０】
デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿inは、リファレンス電圧制御回路１に送られるとともにＤＡＣ２に送られる。リファレンス電圧制御回路１は、ＤＡＣ２に供給されるリファレンス電圧を制御する。ＤＡＣ２に供給されるリファレンス電圧には、R,G,B それぞれについて、黒側リファレンス電圧R ＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefB( これらを総称するときには RefB と記載する) と、白側リファレンス電圧R ＿RefW, G ＿RefW, B ＿RefW( これらを総称するときには RefW と記載する) とがある。
【００３１】
黒側リファレンス電圧RefBとは、入力信号の黒レベルに対する発光輝度を規定するための基準電圧であり、この実施の形態では、固定されている。白側リファレンス電圧RefWとは、入力信号の白レベルに対する発光輝度を規定するための基準電圧であり、この実施の形態では、リファレンス電圧制御回路１によって制御される。
【００３２】
ＤＡＣ２は、リファレンス電圧制御回路１から供給される黒側リファレンス電圧RefBと白側リファレンス電圧RefW' とによって規定される入出力特性に基づいて、デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿inをアナログ映像出力信号R ＿out ，G ＿out ，B ＿out に変換する。ＤＡＣ２によって得られるアナログ映像出力信号R ＿out ，G ＿out ，B ＿out は、有機ＥＬディスプレイ１１４に供給される。このアナログ映像出力信号R ＿out ，G ＿out ，B ＿out は、図１の表示信号Data(Vin) に相当する。
【００３３】
リファレンス電圧制御回路１は、輝度生成回路１１、ヒストグラム生成回路１２、分散算出回路１３、ゲイン算出回路１４、リファレンス電圧調整回路（Ref 電圧調整回路）１５および複数のＤＡＣ１６〜２１を備えている。
【００３４】
輝度生成回路１１は、デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿inから輝度信号Ｙを生成する。ヒストグラム生成回路１２は、輝度信号Ｙに基づいて、輝度の度数分布（ヒストグラム）を生成する。この例では、輝度範囲０〜２５５が８個の区間に分けられ、各区間毎の度数が求められる。第１〜第８の区間は、次の通りである。
【００３５】
第１の区間：０≦Ｙ≦３１
第２の区間：３２≦Ｙ≦６３
第３の区間：６４≦Ｙ≦９５
第４の区間：９６≦Ｙ≦１２７
第５の区間：１２８≦Ｙ≦１５９
第６の区間：１６０≦Ｙ≦１９１
第７の区間：１９２≦Ｙ≦２２２
第８の区間：２２３≦Ｙ≦２５５
【００３６】
図５は、ヒストグラム生成回路１２の構成を示している。
【００３７】
輝度信号は、第１〜第８の比較器Ａ１〜Ａ８に送られる。第１の比較器Ａ１は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第１の区間内であるときにパルスを出力する。第２の比較器Ａ２は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第２の区間内であるときにパルスを出力する。第３の比較器Ａ３は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第３の区間内であるときにパルスを出力する。第４の比較器Ａ４は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第４の区間内であるときにパルスを出力する。
【００３８】
第５の比較器Ａ５は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第５区間内であるときにパルスを出力する。第６の比較器Ａ６は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第６の区間内であるときにパルスを出力する。第７の比較器Ａ７は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第７の区間内であるときにパルスを出力する。第８の比較器Ａ８は、入力された輝度信号Ｙの輝度値が第８の区間内であるときにパルスを出力する。
【００３９】
各比較器Ａ１〜Ａ８の後段には、それぞれ第１〜第８のカウンタＢ１〜Ｂ８が設けられている。各カウンタＢ１〜Ｂ８は、パルスが入力する毎にカウント値を１だけインクリメントする。各カウンタＢ１〜Ｂ８は、１フレーム毎にカウント値を後段のバッファＣ１〜Ｃ８にロードするとともに、リセットされる。バッファＣ１〜Ｃ８にロードされたカウント値は、各区間毎の度数を表している。したがって、例えば、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すような輝度の度数分布が得られることになる。
【００４０】
分散算出回路１３は、１フレーム毎に、バッファＣ１〜Ｃ８にロードされたカウント値（各区間ごとの度数）に基づいて、分散値σ2 を算出する。
【００４１】
分散値σ2 は、各区間の度数をＴ（ｉ）（ｉ＝１，２，…，８）とし、平均をＴ’とすると、次式（１）で表される。
【００４２】
【数１】
ゲイン算出回路１４は、分散算出回路１３によって算出された分散値σ2 に基づいて、ゲインを算出する。後述するように、ゲインＧａｉｎが小さいほど全体輝度は小さくなる。ゲイン算出回路１４は、分散値σ2 が小さいときには、つまり、度数のばらつきが少ない場合には、ゲインＧａｉｎを一定値（例えば、１．０）に保持する。分散値σ2 が大きいときには、つまり、度数のばらつきが大きい場合には、ゲインＧａｉｎを下げる。
【００４４】
たとえば、文字画面からなるメール画面等においては、度数分布は図６（ｂ）に示すようになり、分散値σ2 が大きくなるため、ゲインＧａｉｎが下げられる。この結果、後述するように、全体輝度が小さくされる。メール画面においては、全体輝度が小さくなっても、コントラスト感が保たれるからである。
【００４５】
リファレンス電圧調整回路１５は、R,G,B 毎に予め設定された黒側リファレンス電圧( 以下、基準黒側リファレンス電圧という)R＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefBと、R,G,B 毎に予め設定された白側リファレンス電圧( 以下、基準白側リファレンス電圧という)R＿RefW, G ＿RefW, B ＿RefWと、ゲイン算出回路１４から与えられたゲインGainとに基づいて、R,G,B 毎の調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW', G＿RefW', B＿RefW' を生成する。
【００４６】
各基準黒側リファレンス電圧R ＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefB および各基準白側リファレンス電圧R ＿RefW, G ＿RefW, B ＿RefWは、デジタル信号として与えられている。
【００４７】
リファレンス電圧調整回路１５は、R,G,B それぞれに対するリファレンス電圧調整回路を含んでいるが、それぞれの構成は同じであるので、ここでは、Ｒに対するリファレンス電圧調整回路について説明する。
【００４８】
図７は、Ｒに対するリファレンス電圧調整回路を示している。
【００４９】
このリファレンス電圧調整回路は、減算器３１、乗算器３２および減算器３３を備えている。
【００５０】
減算器３１は、Ｒに対する基準黒側リファレンス電圧R ＿RefBと、Ｒに対する基準白側リファレンス電圧R ＿RefWとの差（R ＿RefB−R ＿RefW）を演算する。乗算器３２は、減算器３１の出力（R ＿RefB−R ＿RefW）にゲインGainを乗算する。減算器３３は、基準黒側リファレンス電圧R ＿RefBから乗算器３２の出力（ Gain ×（R ＿RefB−R ＿RefW）) を減算することにより、調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW' を算出する。
【００５１】
ゲインGainが１．００である場合には、調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW' は、基準白側リファレンス電圧R ＿RefW（図２のRefW）と等しくなる。そして、ゲインGainが小さくなるほど、調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW' が大きくなり、基準黒側リファレンス電圧R ＿RefB（図２のRefB）側に近づく。つまり、ゲインGainが小さくなるほど、入力信号の白レベルに対する有機ＥＬ素子の発光輝度（駆動電流）が低下する。
【００５２】
各基準黒側リファレンス電圧R ＿RefB, G ＿RefB, B ＿RefB は、それぞれＤＡＣ１６、１７、１８によってアナログ信号に変換されて、ＤＡＣ２に供給される。各調整後の白側リファレンス電圧R ＿RefW', G＿RefW', B＿RefW' は、それぞれＤＡＣ１９、２０、２１によってアナログ信号に変換されて、ＤＡＣ２に供給される。
【００５３】
図８は、ＤＡＣ２の入出力特性を示している。
【００５４】
図８において、RefW’１は、ゲインGainが大きい場合（Gain＝１）にＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧（＝基準白側リファレンス電圧RefW) を示している。RefW’３は、ゲインGainが小さい場合にＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧を示している。RefW’２は、ゲインGainが中程度である場合にＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧を示している。
【００５５】
ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’１である場合には、ＤＡＣ２の入出力特性は、直線Ｌ１で示される特性となる。この場合に、黒レベルから白レベルまで変化する入力信号をＤＡＣ２に周期的に入力すると、曲線Ｓ１に示すような出力波形が得られる。したがって、全体輝度が高くなる。
【００５６】
ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’３である場合には、ＤＡＣ２の入出力特性は、直線Ｌ３で示される特性となる。この場合に、黒レベルから白レベルまで変化する入力信号をＤＡＣ２に周期的に入力すると、曲線Ｓ３に示すような出力波形が得られる。したがって、全体輝度が低くなる。
【００５７】
ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’２である場合には、ＤＡＣ２の入出力特性は、直線Ｌ２で示される特性となる。この場合に、黒レベルから白レベルまで変化する入力信号をＤＡＣ２に周期的に入力すると、曲線Ｓ２に示すような出力波形が得られる。したがって、全体輝度は、ＤＡＣ２に供給される白側リファレンス電圧がRefW’1 の場合とRefW’３の場合の中間となる。
【００５８】
〔Ｂ〕第２の実施の形態の説明
【００５９】
以下、図３、図９〜図１１を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００６０】
携帯型電話機の構成は、図３に示したものと同じである。この実施の形態ではタイミング制御ＩＣ１１３内には、コントラスト制御回路が設けられている。
【００６１】
図９は、タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられたコントラスト制御回路を示している。
【００６２】
コントラスト制御回路は、デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿in毎に設けられている。デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿in毎の各コントラスト制御回路は、ヒストグラム生成回路５１R 、５１G 、５１B 、入出力特性制御回路５２R 、５２G 、５２B および入力信号補正回路５３R 、５３G 、５３B を備えている。
【００６３】
デジタル映像入力信号R ＿in，G ＿in，B ＿in毎の各コントラスト制御回路 の構成および動作は同様であるので、ここでは、入力信号R ＿inに対応するコントラスト制御回路（５１R 、５２R 、５３R ）についてのみ説明する。
【００６４】
入力信号R ＿inを補正するための入力信号補正回路５３R は、ＤＡＣ２の前段に設けられている。ヒストグラム生成回路５１R は、入力信号R ＿inに基づいて、入力信号R ＿inの度数分布（ラスト制御部から構成されている度数分布（ヒストグラム）を生成する。ヒストグラム生成回路５１R の構成は、図５に示したヒストグラム生成回路１２と入力信号が異なるだけなのて、その説明を省略する。
【００６５】
ヒストグラム生成回路５１R では、ヒストグラム生成回路１２と同様に、信号範囲０〜２５５が８個の区間に分けられ、各区間毎の度数が求められる。図１０は、入力信号R ＿inの度数分布の一例を示している。
【００６６】
入出力特性制御回路５２R は、１フレーム毎に、ヒストグラム生成回路５１R で得られた度数分布に基づいて、入力信号補正回路５３R の入出力特性を生成する。入出力特性制御回路５２R の動作について説明する。
【００６７】
入力信号補正回路５３R の出力最大値Ｚは予め決定されているものとする。各区間ｉ（ｉ＝１，２，…，８）毎の度数をＴ（ｉ）とする。総度数をＴとする。各区間ｉの信号値の最大値をＸ（ｉ）とし、Ｘ（ｉ）に対する出力値Ｙ（ｉ）を次式（２）に基づいて、算出する。
【００６８】
Ｙ（ｉ）＝（Ｚ＊Ｔ（ｉ）／Ｔ｝＋Ｙ（ｉ−１） …（２）
【００６９】
ただし、Ｙ（０）＝０である。
【００７０】
次に、各区間ｉにおける傾き（入力信号に対する出力信号の傾き）α（ｉ）を、次式（３）に基づいて算出する。
【００７１】
α（ｉ）＝｛Ｙ（ｉ）−Ｙ（ｉ−１）｝／｛Ｘ（ｉ）−Ｘ（ｉ−１）｝…（３）
【００７２】
ただし、Ｘ（０）＝０である。
【００７３】
このようにして、全ての区間での傾きが求まると、各区間ｉでの入出力特性は次式（４）のようにして求められる。ただし、ｘが入力信号であり、ｙが出力信号である。
【００７４】
ｉ＝１：ｙ＝α（１）＊ｘ
ｉ＝２：ｙ＝α（２）＊ｘ＋Ｙ（１）
ｉ＝３：ｙ＝α（３）＊ｘ＋Ｙ（２）
ｉ＝４：ｙ＝α（４）＊ｘ＋Ｙ（３）
ｉ＝５：ｙ＝α（５）＊ｘ＋Ｙ（４）
ｉ＝６：ｙ＝α（６）＊ｘ＋Ｙ（５）
ｉ＝７：ｙ＝α（７）＊ｘ＋Ｙ（６）
ｉ＝８：ｙ＝α（８）＊ｘ＋Ｙ（７）
【００７５】
このような方法で入出力特性を決定すると、度数が大きい区間ほど、入出力特性の傾きが大きくなる。例えば、度数分布が図１０に示すような度数分布である場合には、入出力特性は図１１の折れ線で示すようになる。なお、図１１の破線は、補正をしない場合の特性を示している。
【００７６】
入出力特性制御回路５２R は、決定した入出力特性を入力信号補正回路５３R に与える。入力信号補正回路５３R は、入出力特性制御回路５２R によって与えられた入出力特性に基づいて、入力信号R ＿inを補正する。入出力特性制御回路５２R によって得られた信号は、ＤＡＣ２を介して有機ＥＬディスプレイ１１４に与えられる。
【００７７】
この実施の形態では、例えば、度数が大きい区間ほど、入力信号補正回路５３R の入出力特性の傾きが大きくなるので、例えば、低い階調側に入力信号が偏っている場合には低階調部での入出力特性の傾きが大きくなり、高い階調側に入力信号が偏っている場合には高階調部での入出力特性の傾きが大きくなる。この結果、コントラスト感が向上する。
【００７８】
【発明の効果】
この発明によれば、焼きつき現象が発生するのを防止できるとともに自発光型素子の性能劣化を抑えることができるようになる。
【００７９】
また、この発明によれば、コントラスト感の向上化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクティブ型の有機ＥＬディスプレイの基本画素構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１に示す基本画素構成において、表示信号Data(Vin) と有機ＥＬ素子の発光輝度（駆動電流）との関係を示すグラフである。
【図３】携帯型電話機の概略構成を示すブロック図である。
【図４】タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられた全体輝度制御回路の構成を示すブロック図である。
【図５】ヒストグラム生成回路の構成を示すブロック図である。
【図６】ヒストグラム生成回路によって生成されるヒストグラムの例を示すグラフである。
【図７】Ｒに対するリファレンス電圧調整回路を示す回路図である。
【図８】ＤＡＣ２の入出力特性を示すグラフである。
【図９】タイミング制御ＩＣ１１３内に設けられたコントラスト制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】ヒストグラム生成回路によって生成されるヒストグラムの例を示すグラフである。
【図１１】ヒストグラムが図１０に示すような場合に、入出力特性制御回路５２R によって生成される入出力特性の例を示す特性図である。
【符号の説明】
１ リファレンス電圧制御回路
２ ＤＡＣ
１１ 輝度生成回路
１２ ヒストグラム生成回路
１３ 分散算出回路
１４ ゲイン算出回路
１５ リファレンス電圧調整回路（Ref 電圧調整回路）
１１４ 有機ＥＬディスプレイ
５１R 、５１G 、５１B ヒストグラム生成回路
５２R 、５２G 、５２B 入出力特性制御回路
５３R 、５３G 、５３B 入力信号補正回路
Claims (1)
- 自発光型ディスプレイの輝度制御回路において、
入力映像信号に基づいて輝度の度数分布を生成するとともにその分散を算出する手段、および
得られた分散に基づいて自発光型ディスプレイに表示される画像の表示輝度を制御する制御手段、
を備え、
該制御手段は、分散が大きくなるに連れて、自発光型ディスプレイに表示される画像の表示輝度を低下させることを特徴とする自発光型ディスプレイの輝度制御回路。
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