JP3960184B2

JP3960184B2 - 表示装置及びその表示方法

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Publication number: JP3960184B2
Application number: JP2002289371A
Authority: JP
Inventors: 博基粟倉; 成彦笠井; 敏浩佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP2004126168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリックス状に配置された複数の画素を有し、表示データに対応する信号電圧を用いて各画素に表示データに応じた階調を表示させる表示装置及びその表示方法に係り、特に、画素が発光ダイオードや有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという。）等の自発光素子からなり、パルス幅変調(ＰＷＭ)方式を用いて各画素に表示データに応じた階調を表示させる表示装置及びその表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ等に代表される自発光素子において階調表示を行う手段として、「パルス幅変調(ＰＷＭ)方式」と呼ばれる方式がある。この方式は、階調信号に従って、画素に印加する電圧のパルス幅（印加時間）を制御する方式である。ＰＷＭ方式の一例として主にプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）において用いられているサブフィールドを用いた方式がある。この方式は、日経エレクトロニクス１９９９．１０．４号掲載の論文「新駆動法の採用でＰＤＰの画質を上げる」Ｐ１５６等に開示されている技術であり、ある単位時間（例えば１フレーム期間）をサブフィールドと呼ばれる期間に分割し、その分割した時間ごとにオン、オフを制御、組み合わせることにより、１フレーム内の発光時間を決定する方式である。
【０００３】
しかし、上記の１フレーム期間をサブフィールドに分割する方法では、画素が１フレーム期間内に複数回発光をするため、表示装置を見る目線を動かしたとき等に、もともと見ていた画素の発光時間と隣の画素の発光時間がつながって、本来中間調表示をすべき画素が明るく見えてしまうことがある。人間の肌など、輝度傾斜のあるものを表示するときには、この明るく見える画素が線状に連なって見え、本来見えるはずのない輪郭が見えてしまうため、この現象は擬似輪郭現象と呼ばれている。
【０００４】
そこで、１フレーム期間をサブフィールドに分割せず、１フレーム期間内に１回だけ連続して自発光素子を発光させることで、擬似輪郭現象を回避できる。これに合致する技術が特開２０００−２３５３７０号公報に開示されている。この方式は、階調信号電圧に従って、画素に印加する電圧のパルス幅（印加時間）を制御する方式である。この特開２０００−２３５３７０号公報の技術を実行すれば、擬似輪郭現象の無いパルス幅変調(ＰＷＭ)方式による自発光素子表示装置の階調制御が可能である。
【０００５】
ところで、マトリクス型表示装置において表示品位を高める技術が、特開２０００−２２１９４５号公報に開示されている。この特開２０００−２２１９４５号公報の技術は、表示画像の特徴に応じて表示装置の表示特性を制御するもので、具体的には、表示画像の平均輝度を測定し、この平均輝度に応じて表示素子に印加する電圧を制御するというものである。例えば、画面全体はそれほど明るくないが、一部に明るい領域のある場面を表示する場合には、一部の領域の表示を、通常のピーク輝度よりも明るくすれば迫力のある表示になることが知られている。また、逆に画面全体が概ね明るい領域で占められている場合、ピークの輝度を高めてもあまり画質は向上しない。そこで、平均輝度の低い画像を表示するときだけ、ピーク輝度を高め、画面内の一部の領域の輝度を高くするよう制御することで、表示品位を向上させることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２３５３７０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２１９４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
自発光素子表示装置において表示品位を高める技術として、特開２０００−２２１９４５号公報に、表示画像の平均輝度を測定し、この平均輝度に応じて表示素子に印可する電圧を制御する技術が開示されている。
【０００８】
しかし、平均輝度の測定だけでは画像の特徴をつかむには不十分な場合もあり、例えば、画面全体が暗くて一部だけ明るい画像と画面全体が薄暗いグレーのときでは平均輝度が同じとなってしまい、これらを区別することができない。
【０００９】
また、自発光素子表示装置において、鮮明な表示を行うには、単純に自発光素子表示装置の最大表示輝度を高めて表示コントラストを高めることが有効であるが、自発光素子の劣化特性や発光効率すなわち消費電力の問題等を勘案すると、最大表示輝度・表示コントラストはある値で頭打ちとなってしまう。さらに、表示画像がもし明るい領域ばかりであったり、逆に暗い領域ばかりであった場合、表示にメリハリがないので、画面の中に表示されている物体を認識しづらい不鮮明な表示になってしまうことがある。
【００１０】
そこで、表示画像の輝度分布を測定することで、平均輝度を測定するより表示画像の特徴をより正確に把握することができる。ゆえに、表示画像の輝度分布を測定し、表示画像の輝度分布に応じて表示装置の階調特性を制御すれば、表示品位をより向上することが可能である。
【００１１】
本発明は、ＰＷＭ方式によって階調表示を行う自発光素子表示装置において、表示画像の輝度分布を測定することと、その表示画像の輝度分布に応じて表示装置の階調特性を制御し表示品位を向上すること、目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パルス幅変調方式によって点燈、消燈する複数の画素に供給する電流量を、１フレーム期間内に、階調順に画素が消燈又は点燈するタイミングに応じて複数回測定することにより、階調間での電流変化量を求め、階調間での電流変化量を階調の出現頻度とみなして、１画面中の階調の出現頻度分布情報を生成する。
【００１３】
そして、輝度分布情報に基づいて、表示データの階調と表示輝度の関係を制御する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は自発光素子表示装置をＰＷＭ(パルス幅変調)方式を用いて階調表示したときにおける、(a)各階調の画素の点燈−消燈タイミングと、(b)画面全体の自発光素子を流れる電流量の総和の変化と、(c)輝度分布の関係を表したものである。図１では各画素の濃淡値の階調数が６４であるとして表している。
【００１５】
ＰＷＭ方式で階調をかける方法について説明する。時刻Ｔ０において、階調番号が０(黒表示)である画素を除く階調番号１〜６３である画素がいっせいに点燈を開始する。所定の時間間隔をおいて、階調番号１である画素から順に消燈してゆき、最後に階調番号６３である画素が消燈する。ＰＷＭ方式では、このように、1フレーム期間内における各画素の点燈時間の長さを制御することで階調表示を行う。階調番号ｘである画素が消燈するタイミングを時刻Ｔｘとする。
【００１６】
このようなＰＷＭ方式において、各画素の点燈期間における発光輝度は同一であり、各画素の発光期間中に各画素を流れる電流量も同一である。ゆえに、画面全体の発光電流量の総和は、その電流量を測定した瞬間に点燈している画素の数に比例する。図１(a)に示すように時刻Ｔ０からＴ６３へと時間が進行すると低い階調である画素から順に消燈してゆく、点燈している画素の数が減少すると共に図１(b)に示すように発光電流量も減少してゆく。ここで、例えば、時刻Ｔ３２における発光電流の総和と、時刻Ｔ４０における発光電流の総和を測定し、これらの差を算出することで、階調番号が３２〜４０である画素の数を推定することができる。以上のように、１フレーム期間内における時間区間ごとの発光電流の総和の変化量を測定することで、図１(c)に示すような表示画像内の階調毎の画素の出現頻度すなわち輝度分布を推定することが可能である。
【００１７】
上記のようにして得られた表示画像の輝度分布に応じて、表示装置の階調特性を制御すれば、表示画質を向上することが可能である。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、有機ＥＬ素子表示装置を例に取り説明する。
【００１９】
本発明の第１の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図２は本発明の一実施形態である有機ＥＬ素子表示装置の例である。図２において、１〜５は外部から入力される映像デジタル信号で、１は映像データ信号、２は垂直同期信号、３は水平同期信号、４はデータイネーブル信号、５はデータ同期クロックである。映像データ信号１は画像の各画素の濃淡値を表す信号である。垂直同期信号２は表示一画面周期（１フレーム）の信号で映像データ信号１の１フレーム分の始まりを示す。水平同期信号３は一水平周期の信号で表示データデジタル信号１の１水平ライン分の始まりを示す。データイネーブル信号４は映像データ信号１が有効である期間を示す信号である。１〜４は全てデータ同期クロック５に同期して入力される。本実施形態では、映像データ信号１は、一画面分が左上端の画素から順次ラスタスキャン形式で転送されるものとして以下説明する。６は表示制御部、７は表示データ信号、８はデータ信号駆動回路制御信号、９は走査信号駆動回路制御信号、２９は階調特性制御部制御信号である。表示制御部６は表示装置全体をコントロールする部分で、外部から入力される１〜５の映像信号に応じて所定のタイミングで表示データ信号７、データ信号駆動回路制御信号８、走査信号駆動回路制御信号９を出力する。また、表示制御部６は、表示制御部６と階調特性制御部２７の動作タイミングを同期させるための信号である階調特性制御部制御信号２９を出力する。１０はデータ信号駆動回路で、１１はデータ線、１２は走査信号駆動回路で１３は走査線、１４は表示部である。データ信号駆動回路１０は、データ信号駆動回路制御信号８によって制御され、データ線１１を介して表示部１４内の各画素にアナログ信号で表示データを書き込む。走査信号駆動回路１２は、走査信号駆動回路制御信号９によって制御され、走査線１３を介して表示部１４に書き込み選択信号を送る。１５は陽極電源部、１６は発光電力供給線、１９は電流測定部、２０は発光電流信号、２７は階調特性制御部、２８はＰＷＭ制御信号である。陽極電源部１５は有機ＥＬ素子の陽極側の電源である。陽極電源部１５は、有機ＥＬ素子が発光するために必要な電力を、発光電力供給線１６を介して表示部１４に供給する。電流測定部１９は発光電力供給線１６を流れる電流を測定することにより、表示部１４内の有機ＥＬ素子を流れる電流の総量を測定する。電流測定部１９はその電流測定値を信号化して、発光電流信号２０として階調特性制御部２７に入力する。階調特性制御部２７は、発光電流信号２０に応じて、表示装置に入力される映像信号の階調に対する実際の表示輝度すなわち階調特性を制御する。ＰＷＭ制御信号２８は、階調特性制御部２７が表示装置の階調特性を制御するために表示装置１４に入力する信号で、画素回路内のＰＷＭ回路の動作タイミングを制御する。１７は陰極電源部で、１８は陰極電源線である。陰極電源部１７は表示部１４内各画素の有機ＥＬ素子の陰極側に陰極電源線１８を介して接続されている。
【００２１】
図３は表示部１４の内部構成を示している。図３において、１１１は第１データ線、１１２は第２データ線であり、これらは端部でデータ信号駆動回路１０に接続されている。１３１は第１走査線、１３２は第２走査線であり、これらは端部で走査信号駆動回路１２に接続されている。画素の内部の構成を第１行第１列画素１４１にのみ示しているが、第１行第２列画素１４２、第２行第１列画素１４３、第２行第２列画素１４４についても同様の構成である。
【００２２】
以下、第１行第１列画素１４１について説明する。２１はスイッチングＴＦＴであり、２２はデータ記憶容量、２４が有機ＥＬ素子、２５はＰＷＭ回路、２６は点燈スイッチである。有機ＥＬ素子２４の陽極側は点燈スイッチ２６をはさんで発光電力供給線１６に接続されている。また、有機ＥＬ素子２４の陰極側は陰極電源線１８に接続されている。スイッチングＴＦＴ２１のゲートは第１走査線１３１に接続されており、ドレインは第１データ線１１１に接続されている。走査信号駆動回路１２によって、第１走査線に選択信号が出力されると、スイッチングＴＦＴ２１はオン状態になり、データ信号駆動回路１０が第１データ線１１１に出力するアナログ電圧による表示データ信号電圧がデータ記憶容量２２に記録される。データ記憶容量２２に記録された表示データ信号は、走査信号駆動回路１２によって、スイッチングＴＦＴ２１がオフされた後も保持されつづける。
【００２３】
有機ＥＬ素子２４の表示輝度は、有機ＥＬ素子２４に印加する電圧をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、１フレーム期間内における点燈時間と消灯時間の割合を変化させることで、制御される。
【００２４】
ＰＷＭ回路２５は、ＰＷＭ制御信号２８の点燈開始パルスを受けて点燈スイッチ２６をＯＮにして有機ＥＬ素子２４に所定の電圧を印加し、有機ＥＬ素子２４に電流が流れるようにして点燈を開始させ、ＰＷＭ制御信号２８の与えるパルスをカウントし、データ記憶容量２２に記録された電圧に応じて所定のタイミングで点燈スイッチ２６をＯＦＦにして有機ＥＬ素子２４に流れる電流を停止し有機ＥＬ素子２４を消燈させる。
【００２５】
図４は、データ信号線を通してデータ記憶容量２２に信号電圧(Ｖsig)を記録することで階調値を指定された各画素が、点燈・消燈するタイミングを表している。各画素は時刻Ｔ０において一斉に点燈を開始する。各画素はＰＷＭ制御信号２８のパルスを指定された階調に応じた回数カウントした時に消燈する。ここでも、階調値ｘである画素が消燈する時刻をＴｘとしている。
【００２６】
図５は、ＰＷＭ制御信号２８の波形と階調−表示輝度特性の関係を示している。図５(a)のようにＰＷＭ制御信号２８のパルス発生の時間間隔を一定にした場合、階調がｘである画素が消燈する時刻Ｔｘと、階調がｘ＋１である画素が消燈する時刻Ｔｘ＋１の時間差は常に一定で、階調がｘである画素と階調がｘ＋１である画素の表示輝度の差は常に一定になる。よって、このときの階調−輝度特性のグラフは図５(a)のように直線になる。一方、図５(b)のように、時刻Ｔ３１を境にＰＷＭ制御信号２８のパルス発生の時間間隔を変化させた場合、階調がｘである画素と階調がｘ＋１である画素の表示輝度の差は、階調値３１を境に変化する。よって、階調−輝度特性のグラフは図５(b)のように折れ線になる。
【００２７】
図５に示した例は簡単な例であるが、ＰＷＭ制御線２８のパルス発生のタイミングをさらに複雑に制御することにより階調−輝度特性(階調特性)を任意に制御することが可能である。
【００２８】
図６は図２記載の電流測定部１９の構成例を示している。図６において、１９１は電流測定抵抗、１９２は差動増幅器である。電流測定部１９は、陽極電源部１５と表示部１４の間の発光電力供給線１６上に設けられ、表示部１４内の有機ＥＬ素子の発光に供される電流は全て電流測定部１９を流れる。
【００２９】
電流測定抵抗１９１の両端の電位差は発光電力供給線１６を流れる電流に比例する。この電流測定抵抗１９１の両端の電位差を差動増幅器１９２に入力し、この電位差を増幅することでアナログ電圧信号である発光電流信号２０が得られる。図５のような構成を取ることで、発光電力供給線１６を流れる電流に比例するアナログ電圧信号である発光電流信号２０が得られる。
【００３０】
図７は図２記載の階調特性制御部２７の内部構成例を示している。図７において、６０１はＡ／Ｄコンバーター、６０２と６０３はＤＱフリップフロップ、６０４はＴｘ2電流情報、６０５はＴｘ1電流情報、６０６は減算回路、６０７は階調範囲１区間の画素存在頻度情報、６０８は輝度分布レジスタ、６０９は輝度分布情報、６１０はコントローラ、６１１は書きこみアドレス制御信号、６１２はＤＱフリップフロップ制御クロック、６１３はタイミングコントローラーである。
【００３１】
Ａ／Ｄコンバーター６０１は発光電力供給線１６を流れる瞬間電流をアナログ電圧信号化した信号である発光電流信号２０をＡ／Ｄ変換し、デジタルの信号にする。ＤＱフリップフロップ６０２とＤＱフリップフロップ６０３はコントローラ６１０の出力するＤＱフリップフロップ制御クロックによって与えられるパルスの立ちあがりのタイミングで、Ｄ端子に入力されている信号をＱ端子に出力する。Ｔｘ２電流情報６０４は時刻Ｔｘ２における発光電力供給線１６を流れる瞬間電流を表すデジタル信号である。Ｔｘ1電流情報６０５は前述の時刻Ｔx2よりＤＱフリップフロップ制御クロック６１２の１クロック前の時刻であるＴｘ1における発光電力供給線１６を流れる瞬間電流を表すデジタル信号である。減算回路６０６はＴｘ1電流情報６０５とＴｘ2電流情報６０４の差を計算し、階調範囲１区間の画素存在頻度情報６０７として出力する。輝度分布レジスタ６０８は、いくつかのレジスタの集合で、コントローラ６１０の出力する書き込みアドレス制御信号６１１の指定するアドレスに階調範囲１区間の画素存在頻度情報６０７の示す値を格納する。コントローラ６１０は、階調特性制御部制御信号２９によって表示制御部６と同期を取りながら、ＤＱフリップフロップを制御するための信号であるＤＱフリップフロップ制御クロック６１２と、輝度分布レジスタ６０８に書きこむアドレスを指定する信号である書きこみアドレス制御信号６１１を出力する。また、コントローラ６１０は、輝度分布レジスタ６０８から輝度分布情報６０９を読み出し、輝度分布情報６０９に応じた階調特性制御を行うために、所定のタイミングでＰＷＭ制御信号２８にパルス信号を出力する。ＰＷＭ制御信号２８に出力するパルスのタイミングを制御することにより、表示装置の階調特性を制御することができるということは図５で示した。
【００３２】
６４階調の画像に対して輝度分布に応じた階調特性の制御を行った場合の動作例を以下に示す。６４階調を八つの区間(階調番号１〜７、８〜１５、１６〜２３、２４〜３１、３２〜３９、４０〜４７、４８〜５５、５６〜６３)に分割し、それぞれの区間における画素の存在頻度を計測し、表示画像の輝度分布を求めるものとする。階調番号が０である画素は黒を表示するために点燈せず、1フレーム期間内における点燈時間は常に０であるから階調特性制御に関係が無いため、ここでは階調番号が０である画素の出現頻度は求めない。前述のように、時刻Ｔ０において、階調番号が０(黒表示)である画素を除く階調番号１〜６３である画素がいっせいに点燈を開始し、階調番号ｘである画素が消燈するタイミングを時刻Ｔｘとし、最後に階調番号が６３である画素が消灯するタイミングをＴ６３とする。
【００３３】
まず、階調番号が１〜７である画素の出現頻度を求める方法について示す。階調番号１である画素が消燈するタイミングである時刻Ｔ１でコントローラ６１０からＤＱフリップフロップ制御クロック６１２にパルスを出力し、このときの発光電力供給線１６を流れる電流量の瞬間値をＴｘ２電流情報６０４に出力する。次に、階調番号が７である画素が消燈するタイミングである時刻Ｔ８においてコントローラ６１０からＤＱフリップフロップ制御クロック６１２にパルスを出力し、６０５に時刻Ｔ１における電流量を出力し、６０４に時刻Ｔ８における電流量を出力する。減算回路６０６は時刻Ｔ１における電流量と時刻Ｔ８における電流量の差を計算する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ８までの時間帯で階調番号が１〜７である画素が消燈したため、時刻Ｔ１における電流量と時刻Ｔ８における電流量の差が、表示画像内における階調番号が１〜７である画素の出現頻度に比例する。この出現頻度情報を輝度分布レジスタ６０８の区間１〜７に対応するアドレスに格納する。次に、時刻Ｔ１６においてＤＱフリップフロップ制御クロック６１２にパルスを出力すれば、表示画像内における階調番号が８〜１５である画素の出現頻度を求めることができる。階調番号が他の値である区間においても同様にして出現頻度を算出し、輝度分布レジスタ６０８に格納する。以上のようにして、表示画像内における８つの階調番号区間の画素出現頻度を求めることができ、表示画像の輝度分布を推定することができる。
【００３４】
次に、表示画像の輝度分布情報に対して行う階調特性制御の例を示す。
【００３５】
図８は表示画像の輝度分布に応じた階調特性制御の一例を示したものである。図８の左半分はある画像Ａの輝度分布とその画像に対して適用する階調特性の関係を示したものであり、右半分はある画像Ｂの輝度分布とその画像に対して適用する階調特性の関係を示している。
【００３６】
図８における画像Ａのように輝度分布が図８左上のグラフのように低階調から高階調まで一様な分布をしている画像には、図８左下のグラフのような階調特性を適用するものとする。これに対して、図８における画像Ｂのように一部の階調の画素出現頻度が高い画像には、画素出現頻度の高い階調範囲において表示輝度のダイナミックレンジが大きくなるように制御する。例えば、図８の画像Ｂでは階調番号が１６〜４７である画素が表示画像内の大部分を占めるので、階調番号が１６〜４７の範囲において表示輝度のダイナミックレンジが大きくなるように階調特性制御を行うと、表示画像内の大部分で鮮明な表示をすることが可能になる。
【００３７】
また、図９は表示画像の輝度分布に応じて、表示のピーク輝度制御を行った場合の一例を示している。図９の左半分はある画像Ｃの輝度分布とその画像に対して適用する階調特性の関係を示したものであり、右半分はある画像Ｄの輝度分布とその画像に対して適用する階調特性の関係を示している。
【００３８】
図９における画像Ｃのように輝度分布が図９左上のグラフのように低階調から高階調まで一様な分布をしている画像には、図９左下のグラフのような階調特性を適用するものとする。これに対して、図９における画像Ｄのように輝度分布が高階調に偏っている画像を表示するとき、すなわち白い部分が大部分を占める画像を表示するときには、表示の最大輝度を落としても表示品位に対する影響は少ない。このような輝度分布が高階調に偏っている画像を表示するときにだけ最大輝度を落として表示すれば、画質低下を抑えつつ有機ＥＬ素子の劣化を緩和することが可能である。また逆に、輝度分布が低階調に偏っていて、わずかに高階調な画素が存在するような画像を表示するときには、最大輝度を高めるよう制御すれば、表示品位を向上させることができる。
【００３９】
図８と図９のように、入力される映像の輝度分布に応じて、最適な階調−表示輝度特性(階調特性)を選択することにより、表示装置の表示品位を向上することと有機ＥＬ素子の劣化を緩和することができる。
【００４０】
図２〜図９に示した表示装置の構成及び信号波形で、１フレーム期間内における有機ＥＬ素子の点燈時間を制御することによる各画素の階調表示と、表示画像の輝度分布に応じた階調特性の制御が可能である。ただし、図２〜図３に示した表示装置の構成はあくまでＰＷＭ方式による階調表示方法の一例である。ＰＷＭ制御により階調表示を行うのであれば、画素回路内にカウンターを設ける構成にするよう限定はしない。また、ＰＷＭ制御を行うために消燈(点燈)タイミングを指定するという目的を逸脱しなければ、ＰＷＭ制御信号２８の波形も、クロック信号に限定するものでない。また、本実施形態においては図４に示すように最初に全画素が点燈し階調の低い画素から消燈していくことでＰＷＭ制御による階調表示を行うものとして説明したが、階調の高い画素から先に点燈を開始することで点燈時間制御を行い階調表示を行うなど、表示装置内の有機ＥＬ素子発光電流の変化量から輝度分布を測定できるものであれば、各階調の画素の点燈消燈の順序は図４に示したものには限定しない。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図１０は本発明の第２の実施形態を実現するための有機ＥＬ素子表示装置の構成例を示したものである。本発明の第２の実施形態は、表示部の発光電力供給線をＲＧＢなど色ごとに設け、各色ごとに発光に寄与する電流をモニターし、各色ごとの輝度分布を測定する。これにより表示画像の特徴の情報が増え、よりきめ細かな階調−表示輝度特性(階調特性)制御を行うことができる。また、ＲＧＢなど各色ごとの輝度分布情報に基づいて各色の色バランスの補正にも応用できる。
【００４３】
３５はＲ陽極電源部、３６はＲ発光電力供給線、３９はＲ電流測定部、３０はＲ発光電流信号、４５はＧ陽極電源部、４６はＧ発光電力供給線、４９はＧ電流測定部、４０はＧ発光電流信号、５５はＢ陽極電源部、５６はＢ発光電力供給線、５９はＢ電流測定部、５０はＢ発光電流信号である。先述のように、本発明の第２の実施形態においては陽極電源部をＲ・Ｇ・Ｂの各色ごとに設けている。Ｒ陽極電源部３５はＲ色の画素専用の発光電源で、Ｒ発光電力供給線３６はＲ色専用の電力供給線で、Ｒ電流測定部３９はＲ発光電力供給線３６を流れる電流を測定しその測定値を信号化してＲ発光電流信号３０として出力する。以下、Ｇ陽極電源部４５、Ｇ発光電力供給線４６、Ｇ電流測定部４９、Ｇ発光電流信号４０、Ｂ陽極電源部５５、Ｂ発光電力供給線５６、Ｂ電流測定部５９、Ｂ発光電流信号５０はＧ・Ｂの各色において、Ｒ色における３５、３６、３９、３０と同様なはたらきをする。また、４４は電源分離型表示部で、Ｒ・Ｇ・Ｂ各色ごとに発光電源線を分離した構造の表示部である。
【００４４】
第２の実施形態における階調特性制御部２７が、第１の実施形態のときと異なる点は、階調−表示輝度特性(階調特性)制御を行うために参照する発光電流信号が１本からＲ・Ｇ・Ｂ色用の３本に増え、Ｒ・Ｇ・Ｂ各色ごとの輝度分布推定を行う点のみで、その他の点は第１の実施形態の場合と変わらない。
【００４５】
第２の実施形態におけるデータ信号駆動回路１０、データ線１１、走査信号駆動回路１２、走査線１３、陰極電源部１７、陰極電源線１８、ＰＷＭ制御信号２８、階調特性制御部制御信号２９についてもそのはたらきは第１の実施形態の場合と同じである。
【００４６】
図１１は電源分離型表示部４４の内部構成の一実施例である。４４１と４４４はＲ色画素回路で、４４２と４４５はＧ色画素回路で、４４３と４４６はＢ色画素回路である。Ｒ色画素回路はＲ発光電源線４５に接続されており、Ｂ色画素回路はＢ発光電源線５５に接続されている。各画素回路の内部構成に関しては第１の実施形態で示したものと同様で、その動作も第１の実施形態で示したものと同様である。
【００４７】
以上、図１０と図１１に示すように、Ｒ・Ｇ・Ｂ各色の電源を分割することにより、表示画像のＲ・Ｇ・Ｂ各色ごとの輝度分布を推定し、これに応じた階調−輝度特性(階調特性)制御を行うことが可能である。Ｒ・Ｇ・Ｂ各色ごとの輝度分布情報に基づいて、表示部の最大輝度制御及び色バランスの補正を行っても構わない。
【００４８】
次に、本発明の第３の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１２は本発明の第３の実施形態を実現するための有機ＥＬ素子表示装置の構成例を示したものである。
【００４９】
図１２の構成が、第１の実施形態と異なる点は階調特性制御部２７の代わりに信号処理階調特性制御部２２７が設置されている点と、表示制御部６は所定のタイミングでＰＷＭ回路を制御して各画素の点燈消燈タイミングを与えるＰＷＭ制御信号２８も出力する点で、その他の部分のはたらきは第１の実施形態と同様である。信号処理階調特性制御部２２７は発光電流信号２０を受信し、第１の実施形態で示した方法で、表示画像の輝度分布を推定する。信号処理表示制御部２２７は表示画像の輝度分布に応じて階調特性を制御するために、表示装置の外部から入力される映像データ信号１をデジタル信号処理により変換し、表示データ信号７として出力する。データ信号駆動回路１０は、この変換済みの表示データ信号７に応じて表示部１４内にアナログの表示信号を書きこみ、表示画像の輝度分布に応じた階調特性に変換した画像を表示する。この表示画像の輝度分布に基づいた階調特性制御処理はデータ信号駆動回路１０においてデータ線に出力する電圧を制御するなどアナログ信号処理を行うことで実現しても構わない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＷＭ方式で駆動する自発光素子表示装置において、表示画像の輝度分布を測定することができる。表示画像の輝度分布に応じて階調特性を制御することで、鮮明な表示を行うことができる。また、表示画像の輝度分布に応じて表示の最大輝度を制御することにより、表示品位の向上を図ったり、有機ＥＬ素子の劣化を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ表示装置をＰＷＭ(パルス幅変調)方式を用いて階調表示したときにおける、各階調の画素の点燈-消燈タイミングと、画面全体の有機ＥＬ素子を流れる電流量の総和の変化の関係を表している。
【図２】本発明の第１の実施形態である有機ＥＬ素子表示装置の例である。
【図３】図２記載の表示部１４の内部構成を示している。
【図４】図３記載のＰＷＭ回路２５に入力するアナログ信号電圧と有機ＥＬ素子２４の点燈時間の関係を示す。
【図５】図２記載のＰＷＭ制御線２８の波形と表示装置の階調特性の関係を示している。
【図６】図２記載の電流測定部１９の内部構成の一実施例を示している。
【図７】図２記載の階調特性制御部２７の内部構成の一実施例を示している。
【図８】表示画像に応じた階調特性(階調−輝度特性)の制御例である。
【図９】表示画像に応じた階調特性(階調−輝度特性)の制御を、最大輝度制御に応用した場合の例である。
【図１０】本発明の第２の実施例を実現するための有機ＥＬ素子表示装置の構成例を示している。
【図１１】図１０記載の電源分離型表示部４４の内部構成の一実施例である。
【図１２】本発明の第３の実施形態を実現するための有機ＥＬ素子表示装置の構成例を示している。
【符号の説明】
１…映像データ信号、２…垂直同期信号、３…水平同期信号、４…データイネーブル信号、５…データ同期クロック、６…表示制御部、７…表示データ信号、８…データ信号駆動回路、９…走査信号駆動回路制御信号、１０…データ信号駆動回路、１１…データ線、１２…走査信号駆動回路、１３…走査線、１４…表示部、１５…陽極電源部、１６…発光電力供給線、１７…陰極電源部、１８…陰極電源線、１９…電流測定部、２０…発光電流信号、２１…スイッチングＴＦＴ、２２…データ記憶容量、２４…有機ＥＬ素子、２５…ＰＷＭ回路、２６…点燈スイッチ、２７…階調特性制御部、２８…ＰＷＭ制御信号、２９…階調特性制御部制御信号、３０…Ｒ発光電流信号、３５…Ｒ陽極電源部、３６…Ｒ発光電力供給線、３９…Ｒ電流測定部、４０…Ｇ発光電流信号、４４…電源分離型表示部、４５…Ｇ陽極電源部、４６…Ｇ発光電力供給線、４９…Ｇ電流測定部、５０…Ｂ発光電流信号、５５…Ｂ陽極電源部、５６…Ｂ発光電力供給線、５９…Ｂ電流測定部、１１１…第１データ線、１１２…第２データ線、１３１…第１走査線、１３２…第２走査線、１４１…第１行第１列画素、１４２…第１行第２列画素、１４３…第２行第１列画素、１４４…第２行第２列画素、１９１…電流測定抵抗、１９２…差動増幅器、２２７…信号処理階調特性制御部、４４１…Ｒ色画素回路、４４２…Ｇ色画素回路、４４３…Ｂ色画素回路、４４４…Ｒ色画素回路、４４５…Ｇ色画素回路、４４６…Ｂ色画素回路、６０１…Ａ／Ｄコンバータ、６０２…ＤＱフリップフロップ、６０３…ＤＱフリップフロップ、６０４…Ｔｘ２電流情報、６０５…Ｔｘ１電流情報、６０６…減算回路、６０７…階調範囲１区間の画素存在頻度情報、６０８…輝度分布レジスタ、６０９…輝度分布情報、６１０…コントローラ、６１１…書きこみアドレス制御信号、６１２…ＤＱフリップフロップ制御クロック

Claims

パルス幅変調方式によって点燈、消燈する複数の画素がマトリクス状に配置された表示部と、
前記画素に電流を供給する駆動電源回路と、
前記画素に接続された信号線に、外部から入力される表示データに応じて前記画素に流れる電流を制御する信号電圧を供給する信号線駆動回路と、
前記画素に接続された走査線に、前記信号電圧を供給すべき画素のラインを選択するための選択信号を供給する走査線駆動回路と、
前記表示データを、前記信号線駆動回路と、前記走査線駆動回路を制御する制御信号に変換する表示制御回路とを備えた表示装置において、
前記駆動電源回路が前記複数の画素に供給する電流量を、１フレーム期間内に、階調順に画素が消燈又は点燈するタイミングに応じて複数回測定することにより、階調間での電流変化量を求める電流変化量測定手段と、
前記階調間での電流変化量をその階調の出現頻度とみなして、１画面中の階調の出現頻度分布情報を生成する分布情報生成手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
前記階調の出現頻度分布情報に基づいて、前記表示データの階調と表示輝度の関係を制御することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記表示制御部又は前記信号線駆動回路が、前記表示データの階調と前記表示輝度の関係を制御することを特徴とする請求項２記載の表示装置。
前記階調の出現頻度分布情報に基づいて、表示輝度の最大値を制御することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記表示制御部又は前記信号線駆動回路が、表示輝度の最大値を制御することを特徴とする請求項４記載の自発光素子表示装置。
前記駆動電源回路と前記電流変化量測定手段を、前記画素の発光色ごとに設けることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の表示装置。
表示部にマトリックス状に配置されたパルス幅変調方式によって点燈、消燈する画素に電流を供給し、
前記画素に接続された信号線を介して、外部から入力される表示データに応じて前記画素に流れる電流を制御する信号電圧を供給し、
前記画素に接続された走査線を介して、前記信号電圧を供給すべき画素のラインを選択するための選択信号を供給することによって、前記表示部に前記表示データを表示するための表示方法において。
前記複数の画素に供給する電流量を、１フレーム期間内に、階調順に画素が消燈又は点燈するタイミングに応じて複数回測定することにより、階調間での電流変化量を求め、
前記階調間での電流変化量をその階調の出現頻度とみなして、１画面中の階調の出現頻度分布情報を生成することを特徴とする表示方法。
各画素は、前記信号電圧に応じたパルス数に応じて前記各画素に流す電流を停止して前記各画素を消燈するパルス幅変調回路を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の表示装置。
前記１フレーム期間内に、黒階調を除く画素が点燈し、低階調の画素から高階調の画素へ順に消燈することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の表示装置。
前記１フレーム期間内に、高階調の画素から低階調の画素へ順に点燈することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の表示装置。