JP4318136B2 - Driving method of display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の表示に用いられる表示デバイスの駆動方法および画像表示装置に関する。表示デバイスとは、画面をもつデバイスおよび画面に対応したサイズの発光面をもつデバイスを意味する。
【0002】
プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel:PDP)、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)、およびエレクトロルミネセンス(Electro Luminescence:EL)によって発光するデバイス(以下、ELデバイスという)に代表されるフラット型表示デバイスは、画面またはバックライトとして利用されている。画面の大型化および高解像度化においては、画面のセル数が増えても消費電力は増えないのが望ましい。この要求に応える上には、表示負荷に応じて自動的に光量を調整する自動電力制御(Auto Power Control:APC)を行う必要がある。
【0003】
【従来の技術】
AC型プラズマディスプレイパネルによる表示では、画面の各セルに対して表示すべき階調(明暗の度合い)に応じた数の電圧パルスが印加される。電圧パルスは表示放電を生じさせてセルを点灯させる。点灯とは表示放電によって発光することである。1フレームの表示において、各セルの発光量はそのセルで起こる表示放電の回数、すなわち印加される電圧パルスの数(以下、パルス数という)に依存し、プラズマディスプレイパネルの消費電力は全セルの発光量の総和にほぼ比例する。
【0004】
プラズマディスプレイパネルの駆動装置は、明るく見やすい表示を行いつつ消費電力が過大になるのを防ぐ自動電力制御(以下、APCという)を行う。APCにより、全セルの発光量の総和が設定値を超えないように、各階調に対応したパルス数が表示負荷率の変化に応じて変更される。表示負荷率とは、ある場面の表示に必要な電力である表示負荷の指標であり、1フレームにおいて各セルが表示すべき階調G(0≦G≦Gmax)と最高階調Gmaxとの比率(G/Gmax)の全セルにわたる平均値と定義される。つまり、1フレームの表示における画面全体の明暗の度合いである表示負荷の具体値が表示負荷率である。APCの概略として、各階調に対応したパルス数は、表示する画像(フレーム)が全体的に明るいほど少ない。全体的に明るい表示の場合、個々のセルの発光量が少なくても目立たない。なお、消費電力が許容値を超えないならば、最高階調に対応するパルス数を時間的条件で決まる最大数とするのが望ましい。したがって、一般的な駆動装置は、表示負荷率が設定値より小さい場合には実質的にAPCを行わず、表示負荷率が設定値より大きい場合にのみ、消費電力を表示負荷率が設定値であるときの値とほぼ等しくするAPCを行う。
【0005】
表示負荷率の変化にそのまま合わせるようにパルス数を調整する単純なAPCを行うと、消費電力は一定に保たれるものの、短い周期で表示負荷率が変動する場合には表示の明るさも同じ周期で変動してしまう。つまり、単純なAPCにはフリッカが生じるという問題がある。この問題に対する解決策として、ローパスフィルタの適用が挙げられる。特開2001−228824号公報には、表示負荷率の変化を示す信号をローパスフィルタに入力し、ローパスフィルタの出力信号に基づいてパルス数を調整する構成の電力制御装置が開示されている。ローパスフィルタは表示負荷率の変化に対する制御の追従を緩慢にする。したがって、ローパスフィルタの適用によってフリッカを防止することができる。また、他の解決策が特開平11−282396号公報に記載されている。それは、表示負荷率の変化に対して閾値を設定する手法である。表示負荷率の変化量が閾値よりも大きいときはパルス数が変化後の表示負荷率に対応した値に変更され、表示負荷率の変化量が閾値よりも小さいときはパルス数が変化前の表示負荷率に対応した値に保たれる。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−228824号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平11−282396号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ローパスフィルタを用いる従来のAPCでは、制御の追従が緩慢であることから、表示負荷率が急激に大きく上昇した場合に、大きく低減すべき消費電力が十分に低減されない状況が発生する。この状況では電力が無駄に消費される。逆に表示負荷が急激に大きく降下した場合には、降下後の表示負荷に見合った値にパルス数が増大するまで、点灯セルの暗さが目立つ。
【0009】
一方、表示負荷率の変化量が閾値よりも大きいときのみパルス数を変更する従来のAPCでは、制御の追従が離散的であることから、表示負荷率がゆっくりと大きく変化する場合に、画面の明るさが段階的に変化して表示が不自然になる。
【0010】
本発明の第1の目的は、表示負荷が変化したときの不自然な明るさの変化を低減して表示品質を高めることである。第2の目的は、突発的に消費電力が上昇しない安定した電力制御を実現することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、階調表示のために各階調に対応付ける発光量を、消費電力が設定値を超えないように表示負荷の変化に応じて変更し、その際に発光量の変更量を表示負荷の変化率の大きさに合わせて増減する。表示負荷の変化が緩やかな場合は、発光量を少しだけ変更する。この場合の表示負荷の変化に対する電力制御の追従は遅い。反対に、表示負荷の変化が急激な場合は、発光量を大幅に変更する。この場合の電力制御の追従は速い。つまり、本発明においては、電力制御の追従性を可変とし、表示負荷の変化の様相に適するように追従性を動的に変更する。
【0012】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態〕
第1実施形態における駆動対象の表示デバイスはプラズマディスプレイパネルである。プラズマディスプレイパネルと駆動回路とで構成されるプラズマ表示装置は、テレビジョン映像およびコンピュータ出力の表示に用いられている。
【0013】
図1はプラズマ表示装置100の構成を示す。例示のプラズマ表示装置100は、AC型のプラズマディスプレイパネル1、制御ブロック71、電源回路73、Xドライバ75、Yドライバ77、およびAドライバ79を有する。プラズマディスプレイパネル1は縦横に並ぶ3電極面放電構造のセルからなるカラー表示の可能な画面をもつ。画面には行電極として電極Xおよび電極Yが配列され、列電極として電極Aが配列されている。電極Xおよび電極Yはマトリクス表示の行ごとに表示放電を生じさせるための電極対を構成し、電極Yおよび電極Aはセルを選択するための電極マトリクスを構成する。電極X、電極Y、および電極Aのそれぞれと電源回路73との導通を制御するためのXドライバ75、Yドライバ77、およびAドライバ79は、制御ブロック71からの信号に従ってスイッチング動作をする。
【0014】
制御ブロック71は、データ変換回路710、フレームメモリ720、ドライバコントローラ730、APC演算回路740、およびパルス数テーブル750を有する。制御ブロック71には、テレビジョンチューナやコンピュータといった画像信号源からカラー画像の各画素の階調(R,G,Bの輝度)を示すフレームデータDfが入力される。データ変換回路710は、多値画像データであるフレームデータDfを2値画像の組み合わせによって階調を再現するためのサブフレームデータDsfに変換する。サブフレームデータDsfはフレームメモリ720にいったん記憶された後、表示の進行に合わせてドライバコントローラ730によってAドライバ79へ転送され、セルの電荷量を発光の要否に対応させるアドレッシングに用いられる。APC演算回路740およびパルス数テーブル750は、自動電力制御(Auto Power Control:APC)のための構成要素である。APC演算回路740は、サブフレームデータDsfから表示負荷を求め、最高階調に対する設定輝度L’を決める。設定輝度L’は、最高階調を表示するセルの表示放電の回数を指定する制御情報である。パルス数テーブル750は、1フレームを構成する複数のサブフレームに対する発光量の配分を記憶しており、設定輝度L’に応じた各サブフレームの表示パルス数fをドライバコントローラ730に通知する。これを受けて、ドライバコントローラ730は、各サブフレームの表示においてそのサブフレームに該当する表示パルス数fと同数の表示放電を生じさせる。APC演算回路740において設定輝度L’が決まった時点で、表示すべき階調のそれぞれとセルの輝度との対応関係、すなわち各階調を再現するために1フレームにおいてセルに印加すべき表示パルスの総数が一義的に決まる。
【0015】
以上の表示装置100におけるプラズマディスプレイパネル1の駆動シーケンスの概略は次のとおりである。プラズマディスプレイパネル1による表示では、2値の点灯制御によってカラー表示を行うために、図2のように、一定周期で入力されるフレームFのそれぞれを所定数NのサブフレームSFに分割する。つまり、1つのフレームFをN個のサブフレームSFの集合に置き換える。これらサブフレームSFに順にW1 ,W2 ,W3 ,…WN の重みを付与して各サブフレームSFの表示放電の回数を決める。このようなフレーム構成に合わせてフレーム転送周期であるフレーム期間TfをN個のサブフレーム期間Tsfに分割し、各サブフレームSFに1つのサブフレーム期間Tsfを割り当てる。さらに、サブフレーム期間Tsfを、リセット期間TR、アドレス期間TA、および表示期間TSに分ける。リセット期間TRおよびアドレス期間TAの長さは重みに係わらず一定である。これに対して、表示期間TSの長さは重みが大きいほど長い。したがって、サブフレーム期間Tsfの長さは、それに該当するサブフレームSFの重みが大きいほど長い。N個のサブフレームSFにおいてリセット期間TR・アドレス期間TA・表示期間TSの順序は共通である。サブフレームごとに壁電荷の初期化、アドレッシング、および点灯維持が行われる。
【0016】
図3は駆動電圧波形の概略図である。図において電極Yの参照符号の添字(1,v)は配列順位を示す。なお、図示の波形は一例であり、振幅・極性・タイミングを種々変更することができる。
【0017】
各サブフレームのリセット期間TRにおいては、全ての電極Xに対して負極性および正極性のランプ波形パルスを順に印加し、全ての電極Yに対して正極性および負極性のランプ波形パルスを順に印加する。電極へのパルス印加とは、電極を一時的にバイアスすることを意味する。セルには、電極X,Yに印加されるパルスの振幅を加算した合成電圧が加わる。1回目のパルス印加で起こる微小放電は、前サブフレームにおける点灯/非点灯に係わらず全てのセルに同一極性の適当な壁電圧を生じさせる。2回目のパルス印加で起こる微小放電は、壁電圧を放電開始電圧と印加電圧の振幅との差に相当する値に調整する。
【0018】
アドレス期間TAにおいては、点灯すべきセルのみに点灯維持に必要な壁電荷を形成する。全ての電極Xおよび全ての電極Yを所定電位にバイアスした状態で、行選択期間(1行分のスキャン時間)ごとに選択行に対応した1つの電極YにスキャンパルスPyを印加する。この行選択と同時にアドレス放電を生じさせるべき選択セルに対応したアドレス電極AのみにアドレスパルスPaを印加する。つまり、選択行のサブフレームデータDsfに基づいてアドレス電極Aの電位を2値制御する。選択セルでは電極Yと電極Aとの間の放電が生じ、それがトリガとなって電極Xと電極Yとの間の放電が生じる。これら一連の放電がアドレス放電である。
【0019】
表示期間TSにおいては、表示パルス(サステインパルスとも呼称される)Psを電極Yと電極Xとに交互に印加する。これにより、セルには極性が交互に入れ替わるパルス列が加わる。表示パルスPsの印加によって、所定の壁電荷が残存するセルで表示放電が生じる。表示パルスPsの印加回数はサブフレームの重みに対応し、表示負荷に応じて調整される。なお、不要の放電を防止するためにアドレス電極Aを表示期間TSにわたって表示パルスPsと同極性にバイアスしてもよい。
【0020】
以上の駆動制御のうち、本発明に深く係わるのは表示期間TSにおける表示パルスPsの印加、より詳しくは消費電力を制限するための印加回数の設定方法である。以下、この設定方法を具体的に説明する。
【0021】
各サブフレームにおける点灯セルの輝度は、サブフレームに割り当てられた表示パルスの数(以下、表示パルス数という)によって決まる。厳密には、電源電圧のドロップが輝度に影響するので、サブフレームにおける点灯セルの数および配置にも輝度は依存する。しかし、必ずしもそれを考慮する必要はない。したがって、以下の実施例では、点灯セルの数および配置に依存する輝度変化に対する補正は行わず、表示パルス数と輝度との関係が一定であるものとして表示パルス数を設定する。つまり、表示パルス数の設定によって決まる輝度は、厳密には種々の表示状況での輝度を平均化した平均輝度である。
【0022】
1つのフレームを構成するN個のサブフレームのうちのi(1〜N)番目のサブフレームである第iサブフレームの表示パルス数をfi 、単位パルス数当たりの平均輝度をs、設定輝度の重みをwi とし,最高階調を表示するセルの輝度をLとし、(1)式を満たすようにN個のサブフレームに表示パルス数を配分する。
【0023】
【数1】
【0024】
ここで輝度の重みについては(2)式が成り立つ。
【0025】
【数2】
【0026】
さらに、消費電力が一定値になるように総表示パルス数を設定する。サブフレームの表示負荷(セル数に対する点灯セルの割合である点灯率)をαi 、単位パルス数当たりの電力をp(αi )とする。p(αi )は(3)式のように近似できる。
【0027】
【数3】
【0028】
p0 はパネル容量の充放電に伴う無効電力であり、p1 αi はガス放電に伴う電力である。
電力の上限をPmaxとすると、(4)式の拘束条件が成り立つ。Nはサブフレーム数を表す。
【0029】
【数4】
【0030】
1フレームの時間内に出力できる総表示パルス数には上限がある。その上限以下のときに(4)式の等号が成り立つように表示パルス数を決定する。(4)式を等号式として(1)式および(2)式を考慮すれば、Lは(5)式で表される。以下、Lを“仮の設定輝度”と呼称する
【0031】
【数5】
【0032】
(5)式の分母を(3)式を使って書き下すと
【0033】
【数6】
【0034】
である。(6)式において、
【0035】
【数7】
【0036】
とする。Dはフレームの表示負荷、すなわち表示負荷率である。表示負荷率の変化が大きいことと、Lの変化が大きいことは等価である。また、(3)式を用いるのであれば、フレームデータから直接に表示負荷率を計算してLを求めることができる。
【0037】
なお,1フレームの総表示パルス数には上限Fmax がある。このため、Lは次式で定義される上限値Lmaxをもつ。
【0038】
【数8】
【0039】
したがって、総表示パルス数の制限を考慮すると、仮の設定輝度Lは次式で表される。
【0040】
【数9】
【0041】
従来の技術として説明した単純なAPCは、(9)式のLを(1)式に適用して表示パルス数fi を決定する。これに対して、本発明のAPCでは(9)式のLを直接には用いずにLからL’(設定輝度)を導き、L’を用いて表示パルス数fi を決定する。
【0042】
なお,注目するフレームに対する表示パルス数fiの決定は、当該フレームに対応した先頭のサブフレームの表示期間以前に完了すればよい。図4の例では、注目するフレーム(k)のデータ取込みを、1つ前のフレーム(k−1)の表示と並行して行い、フレーム(k−1)に対応した最終のサブフレームSFN の表示期間TSの途中からフレーム(k)に対応した先頭のサブフレームSF1 のアドレス期間TAの途中までの期間に、表示パルス数fiの計算を行っている。
【0043】
〔実施例1〕
実施例1のAPC動作は図5および図6で示される。APC演算回路740は、仮の設定輝度Lに対してローパスフィルタリングを行い、その結果および仮の設定輝度Lのどちらか選択する。
【0044】
今、注目する1つのフレームの入力時刻をtとし、フレーム周期をΔとする。まず、時刻tのL(t) について、時刻(t-Δ)のL(t-Δ)からL(t) への変化が予め設定した閾値Lthを越える大きな変化であったかどうかを調べ、大きな変化であった場合は(9)式に従って計算した通りのL(t) をL’(t) とする。変化の大きさが閾値以下であった場合は,ローパスフィルタリングで得られたLfをL’(t)とする。つまり、Lの変化が大きいとき(表示負荷率の変化が大きいとき)には、点灯セルの輝度レベルをその変化に速く追従させ、Lの変化が小さいとき(表示負荷率の変化が小さいとき)には、点灯セルの輝度レベルをゆっくりとその変化に追従させる。
【0045】
ローパスフィルタリングは次のデジタルフィルタで実現される。
【0046】
【数10】
【0047】
例えば、2次のバタワースフィルタを構成する場合には、Q=R=2であり、カットオフ周波数をω0 /(2π)とすれば、
【0048】
【数11】
【0049】
である。ここでΩ0 =ω0 Δである。条件による場合分けをまとめると、
【0050】
【数12】
【0051】
となる。なお、フィルタ動作の初期値、およびL(t)の変化量がLthを越えた場合のフィルタ状態は、次のように更新される。
【0052】
【数13】
【0053】
さらにフィルタのリンギング特性に起因してL’(t) がLmaxを越える場合もあるので、再びLをLmax に制限するのが望ましい。
【0054】
【数14】
【0055】
このようにして決定されたL''(t) を(15)式に適用して各サブフレームの表示パルス数を設定する。
【0056】
【数15】
【0057】
当然、fi の計算結果を整数に近似する。そのとき、駆動波形の構成の上で表示パルス数が奇数か偶数に限られる場合はその制約に従う。
図7および図8は実施例1のAPC動作の説明図である。図7(A)のように表示負荷が変化するとき、図7(B)のように仮の設定輝度Lが変化し、仮の設定輝度Lの変化率は図7(C)のように推移する。仮の設定輝度Lの変化率が閾値以下であるときには、設定輝度L’はローパスフィルタの出力であるので、図7(D)のように仮の設定輝度Lの変化に若干遅れて変化する。表示負荷の変化が急激で大きいとき、仮の設定輝度Lの変化率が閾値を越える。このときには、設定輝度L’として仮の設定輝度Lが選択されるので、設定輝度L’の変化は仮の設定輝度Lの変化と一致する。設定輝度L’は表示負荷の急激で大きな変化に素早く追従するので、図7(E)が示すとおり消費電力に大きな変動は生じない。一方、図8のとおり、表示負荷の変化が大きくてもそれが緩やかであれば、仮の設定輝度Lの変化率は閾値を越えないので、設定輝度L’としてローパスフィルタの出力が選択される。設定輝度L’は滑らかに連続的に変化するので、従来の離散的な輝度設定をするAPCとは違って、不自然な表示は生じないし、消費電力に大きな変動が生じない。
【0058】
〔実施例2〕
実施例1では、L(t) とL(t-Δ)との比較結果に基づいてローパスフィルタ出力を設定輝度L’ として選択するかどうかが決定されたのに対し、実施例2ではL(t) とローパスフィルタの出力Lf (t)との比較結果に基づいてローパスフィルタ出力を選択するかどうかが決定される。L(t) とL(t-Δ)との差が大きいときは、L(t)とLf(t)との差も大きい。実施例2におけるL(t)とLf (t)との選択条件は実施例1の条件とほぼ等価である。
【0059】
実施例2の選択条件は次式で表される。
【0060】
【数16】
【0061】
実施例2のAPC動作は図9および図10で示される。上述の選択条件を除いて、実施例2のAPC演算回路740bの動作は実施例1のAPC演算回路740の動作と同様である。
【0062】
〔実施例3〕
実施例1および実施例2では、閾値を基準に設定輝度L’を決めるので、点灯セルの輝度変化に滑らかさを欠く場合を完全に無くすことができない。つまり、仮の設定輝度Lの変化率が閾値に近い値であるような表示負荷の変化が生じた場合に、設定輝度L’の変化が不連続になる。実施例3にはこの問題がない。
【0063】
実施例3のAPC動作は図11および図12で示される。実施例3におけるAPC演算回路740cは、L(t) とローパスフィルタの出力Lf (t)とをこれらの差に応じて重み付け加算し、その結果をL’(t) とする。具体的には図13の曲線で示される重み関数ρ(x) を含む次式を適用して設定輝度L’(t) を求める。
【0064】
【数17】
【0065】
ここで、βはLの取り得る最小値をLmin とする次式で表される。
【0066】
【数18】
【0067】
Lmin はフレームの表示負荷率が最大であるときのLであり、βは0から1の値をとる。Lf (t)は(10)式で与えられる。
ρ(x) は次式を満たす。
【0068】
【数19】
【0069】
ρ(x) については、これを変数xの多項式で構成するのが簡便である。例えば次のような関数が考えられる。
【0070】
【数20】
【0071】
ここで,nおよびmは1以上の値であり、ρ(x) は次式を満たす。
【0072】
【数21】
【0073】
なお、図13中に破線で示す階段型の重み関数を適用することは、実施例1および実施例2のように閾値を適用してL(t) とLf (t)との選択を行うことに相当する。
【0074】
表示パルス数の設定には次式が適用される。
【0075】
【数22】
【0076】
図14は実施例3のAPC動作の説明図である。図14(A)のように表示負荷が変化するとき、図14(B)のように仮の設定輝度Lが変化し、ローパスフィルタの出力と入力との差は図14(C)のように推移する。常にローパスフィルタリングによって設定輝度L’を算出するので、設定輝度L’ の変化は仮の設定輝度Lの変化と比べて図14(D)のように滑らかである。しかも、設定輝度L’は表示負荷の大きな変化に素早く追従している。実施例1および実施例2とは違って、表示負荷の変化がどのような様相であっても設定輝度L’の変化は不連続にならない。そして、図14(E)が示すとおり消費電力に大きな変動は生じない。
【0077】
〔実施例4〕
実施例4は実施例3の改良である。実施例4では、表示負荷が大きく変化したときにローパスフィルタの出力を、変化後の表示負荷に適した値により速く近づける。具体的には、(17)式で表される設定輝度L’を計算した後、ローパスフィルタを次式の状態に更新する。
【0078】
【数23】
【0079】
〔実施例5〕
実施例5も実施例3の改良であり、表示負荷率と電力との関係の経年変化に係る補正を含む。実施例5では電力の測定が行われる。
【0080】
図1の制御ブロック71は、(24)式で表される電力と実際に測定された電力Pmesとを比較し、その結果に応じて単位パルス数当たりの電力p(α)のパラメータを修正する。
【0081】
【数24】
【0082】
パラメータを修正には、少なくともパラメータと同数の測定値が必要である。例えば、電源が投入されたときに、表示負荷率の異なるサンプル画像を順に表示して電力を測定すれば、必要な測定値を得ることができる。通常の表示動作と並行して一定時間ごとに電力を測定しても、表示負荷率の異なる画像のそれぞれに対応した電力の測定値を得ることができる。
【0083】
以上の実施例1〜実施例5のAPC動作は、プラズマ表示装置に限らず、表示負荷の変化する映像を表示する他の表示装置にも応用することができる。以下では、重複説明を最小限とするため、代表として実施例1〜実施例5の中で最も汎用性の高い実施例4を取り上げてその応用を説明する。
〔第2実施形態〕
第2実施形態における駆動対象は有機ELデバイスである。有機ELデバイスと駆動回路とで構成されるEL表示装置は、計器の表示パネルおよび平面光源として用いられている。
【0084】
図15はEL表示装置の構成図であり、図16はEL表示装置におけるAPC動作のフローチャートである。例示のEL表示装置200は、ELデバイス2、制御ブロック81、電源回路83、行ドライバ85、および列ドライバ89を有する。ELデバイス2は縦横に並ぶセルからなる画面をもつ。画面には行電極および列電極が配列されている。これら電極のそれぞれと電源回路83との導通を制御するための行ドライバ85および列ドライバ89は、制御ブロック81からの信号に従ってスイッチング動作をする。制御ブロック81は、フレームメモリ810、APC演算回路820、およびドライバコントローラ830を有する。制御ブロック81には、テレビジョンチューナやコンピュータといった画像信号源からフレームデータが入力される。フレームメモリ810はフレームデータを一時的に記憶する。APC演算回路820は、フレームごとに表示負荷率を求め、設定輝度L’を算出する。つまり、表示負荷に応じて表示の輝度レベルを決める。さらに、APC演算回路820は、設定輝度L’に応じた電流値をドライバコントローラ830に通知する。これを受けて、ドライバコントローラ830は、各フレームの表示において通知された値の電流をセルに供給する。
【0085】
図17はEL表示装置における駆動のタイムチャートである。注目するフレームに対する電流値の決定は、当該フレームに係る点灯開始以前に完了すればよい。図17の例では、注目するフレーム(k)のデータ取込みおよび設定輝度の計算を1つ前のフレーム(k−1)の表示と並行して行っている。
【0086】
〔実施例6〕
ELデバイス2においては、表示負荷率として全画素の階調の平均を求めればよい。画素の階調をλiとすると、表示負荷率αは次式で表される。
【0087】
【数25】
【0088】
式中のNは画素数であり、λmaxは最高階調である。
セルの点灯に要する電力は表示負荷率に比例するので、画面全体の電力p(α)は次式で表される。
【0089】
【数26】
【0090】
p0は黒色表示の場合の電力である。p1は単位表示率当たりの電力であり、最高階調の輝度に比例する。比例係数を1/sとすると、p1は次式で表される。
【0091】
【数27】
【0092】
電力p(α)には次式の制限がある。
【0093】
【数28】
【0094】
Pmaxは上限値である。仮の設定輝度Lはその上限値をLmaxとして次式で表される。
【0095】
【数29】
【0096】
表示負荷率αがフレームの入力時刻tに決まるので、Lを変数tの関数と読み替えれば、上述の実施例4と同様に計算をすることができる。
仮の設定輝度Lに対するフィルタリングの結果であるLf は次式で表される。
【0097】
【数30】
【0098】
設定輝度L’の計算には重み関数を適用する。
【0099】
【数31】
【0100】
重みパラメータβの定義も実施例4と同様である。
【0101】
【数32】
【0102】
設定輝度L’を計算した後、ローパスフィルタを次式の状態に更新する。
【0103】
【数33】
【0104】
設定輝度L’の値に従ってセルの点灯を制御する。ELデバイス2は電流駆動デバイスであるので、最高階調に対応する電流値I0を次式によって求める。
【0105】
【数34】
【0106】
式中のuは比例係数である。
〔第3実施形態〕
第3実施形態における駆動対象は液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)である。液晶ディスプレイ、バックライト、および駆動回路で構成される液晶表示装置は、コンピュータ出力およびテレビジョン映像の表示に用いられている。
【0107】
液晶表示装置は、バックライトの前側に配置された液晶層の光透過率を変化させることによって階調表示をする。液晶表示装置の消費電力は表示負荷に依存しない。したがって、市販されている液晶表示装置にはAPC機能が備わっていない。
【0108】
しかし、特に、液晶表示装置をテレビジョン受像機として利用する場合には、APCが有用である。その理由は次のとおりである。テレビジョン受像機にはコンピュータのモニターと比べて高輝度表示が強く望まれている。セルの最高輝度が高ければ、表示負荷率が比較的に小さい場面の表示において白の輝きを再現することができる。反面、表示負荷率が大きい場面の表示において、画面が過剰に明るくなり、見る人が眩しく感じてしまう。したがって、最高階調の輝度、すなわちバックライトの光量を表示負荷率が大きいほど低くする制御が必要である。このバックライトの光量制御はプラズマディスプレイパネルにおけるAPCに相当する。
【0109】
図18は液晶表示装置の構成図であり、図19は液晶表示装置におけるAPC動作のフローチャートである。例示の液晶表示装置300は、液晶ディスプレイ(LCD)3、バックライト4、制御ブロック91、電源回路93、行ドライバ95、および列ドライバ99を有する。液晶ディスプレイ3は縦横に並ぶセルからなる画面をもつ。画面には行電極および列電極が配列されている。これら電極のそれぞれと電源回路93との導通を制御するための行ドライバ95および列ドライバ99は、制御ブロック91からの信号に従って動作する。バックライト4は光量可変でなければならない。バックライト4として好適なデバイスは発光ダイオードアレイおよびELデバイスである。制御ブロック91は、フレームメモリ910、APC演算回路920、バックライトコントローラ925、およびドライバコントローラ930を有する。制御ブロック91には、テレビジョンチューナやコンピュータといった画像信号源からフレームデータが入力される。フレームメモリ910はフレームデータを一時的に記憶する。APC演算回路920は、フレームごとに表示負荷率を求め、設定輝度L’を算出する。つまり、表示負荷に応じて表示の輝度レベルを決める。さらに、APC演算回路920は、設定輝度L’に応じた光量値をバックライトコントローラ925に通知する。これを受けて、バックライトコントローラ925は、各フレームの表示においてバックライト4の光量を制御する。
【0110】
図20は液晶表示装置における駆動のタイムチャートである。注目するフレームに対するバックライト光量の決定は、当該フレームにおけるバックライト4の点灯開始以前に完了すればよい。図20の例では、注目するフレーム(k)のデータ取込みおよび設定輝度の計算を1つ前のフレーム(k−1)の表示と並行して行っている。
【0111】
〔実施例7〕
液晶ディスプレイ3においては、表示負荷率として全画素の階調の平均を求めればよい。画素の階調をλiとすると、表示負荷率αは次式で表される。
【0112】
【数35】
【0113】
式中のNは画素数であり、λmaxは最高階調である。
表示負荷率に対して輝度レベル(最高階調を表示するセルの輝度)をどのように対応づけるかは任意に決めることができる。ただし、プラズマディスプレイと同様に、画面から射出する光の総量が表示負荷に係らず略一定になるように設定するのが自然である。そこで、仮の設定輝度Lを(36)式のように設定する。
【0114】
【数36】
【0115】
Lminは装置仕様で決まる最低輝度レベルである。
(36)式をそのまま採用すると、表示負荷率が小さいときにLが極端に大きくなるので、Lmaxを上限として組み入れた次式で仮の設定輝度Lを定義する。
【0116】
【数37】
【0117】
LmaxもLminよりも大きい値であれば任意に設定してよい。表示負荷率αがフレームの入力時刻tに決まるので、Lを変数tの関数と読み替えれば、上述の実施例4と同様に計算をすることができる。
【0118】
仮の設定輝度Lに対するフィルタリングの結果であるLfは次式で表される。
【0119】
【数38】
【0120】
設定輝度L’の計算には重み関数を適用する。
【0121】
【数39】
【0122】
重みパラメータβの定義も実施例4と同様である。
【0123】
【数40】
【0124】
設定輝度L’を計算した後、ローパスフィルタを次式の状態に更新する。
【0125】
【数41】
【0126】
設定輝度L’(t)の値に従ってバックライトの光量を制御する。バックライトの光量Bは次式で表される。
【0127】
【数42】
【0128】
式中のrは比例係数である。
【0129】
【発明の効果】
請求項1ないし請求項6の発明によれば、表示負荷の変化に応じて画面の明るさが自然に変化するので、電力制御にともなう表示品質の低下が起こらない。しかも、突発的に消費電力が上昇しない安定した電力制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマ表示装置の構成図である。
【図2】フレーム分割の概念図である。
【図3】駆動電圧波形の概略図である。
【図4】駆動のタイムチャートである。
【図5】実施例1に係るAPC演算回路の機能を表すブロック線図である。
【図6】実施例1のAPC動作のフローチャートである。
【図7】実施例1のAPC動作の説明図である。
【図8】実施例1のAPC動作の説明図である。
【図9】実施例2に係るAPC演算回路の機能を表すブロック線図である。
【図10】実施例2のAPC動作のフローチャートである。
【図11】実施例3に係るAPC演算回路の機能を表すブロック線図である。
【図12】実施例3のAPC動作のフローチャートである。
【図13】重み関数を示す図である。
【図14】実施例3のAPC動作の説明図である。
【図15】EL表示装置の構成図である。
【図16】EL表示装置におけるAPC動作のフローチャートである。
【図17】EL表示装置における駆動のタイムチャートである。
【図18】液晶表示装置の構成図である。
【図19】液晶表示装置におけるAPC動作のフローチャートである。
【図20】液晶表示装置における駆動のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 プラズマディスプレイパネル(表示デバイス)
2 ELデバイス(表示デバイス)
3 液晶ディスプレイ
4 バックライト(表示デバイス)
77,81,91 制御ブロック
100 プラズマ表示装置(画像表示装置)
200 EL表示装置(画像表示装置)
300 液晶表示装置(画像表示装置)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device driving method and an image display apparatus used for image display. The display device means a device having a screen and a device having a light emitting surface of a size corresponding to the screen.
[0002]
A flat display device represented by a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), and a device that emits light by electroluminescence (EL) (hereinafter referred to as an EL device). Is used as a screen or backlight. In increasing the size and resolution of the screen, it is desirable that the power consumption does not increase even if the number of cells on the screen increases. In order to meet this requirement, it is necessary to perform automatic power control (APC) that automatically adjusts the amount of light according to the display load.
[0003]
[Prior art]
In display using an AC plasma display panel, a number of voltage pulses are applied to each cell of the screen in accordance with the gradation to be displayed (degree of brightness). The voltage pulse causes a display discharge to light the cell. Lighting is to emit light by display discharge. In one-frame display, the amount of light emitted from each cell depends on the number of display discharges that occur in that cell, that is, the number of applied voltage pulses (hereinafter referred to as the number of pulses). It is almost proportional to the total amount of light emission.
[0004]
A plasma display panel driving device performs automatic power control (hereinafter referred to as APC) that prevents a power consumption from becoming excessive while displaying a bright and easy-to-see display. With APC, the number of pulses corresponding to each gradation is changed according to the change in display load factor so that the total light emission amount of all cells does not exceed the set value. The display load factor is an indicator of display load, which is power required for displaying a certain scene, and the ratio between the gradation G (0 ≦ G ≦ Gmax) and the maximum gradation Gmax that each cell should display in one frame. It is defined as the average value over all cells of (G / Gmax). That is, the specific value of the display load, which is the degree of brightness of the entire screen in the display of one frame, is the display load factor. As an outline of APC, the number of pulses corresponding to each gradation is smaller as the displayed image (frame) is brighter as a whole. In the case of a bright display as a whole, even if the light emission amount of each cell is small, it is not noticeable. If the power consumption does not exceed the allowable value, it is desirable to set the number of pulses corresponding to the highest gradation to the maximum number determined by time conditions. Therefore, a general drive device does not substantially perform APC when the display load factor is smaller than the set value, and only displays power consumption when the display load factor is larger than the set value. APC is performed so as to be almost equal to a certain value.
[0005]
If simple APC that adjusts the number of pulses to match the change in the display load factor as it is, the power consumption is kept constant, but if the display load factor fluctuates in a short cycle, the brightness of the display is the same cycle Will fluctuate. That is, there is a problem that flicker occurs in simple APC. One solution to this problem is to apply a low-pass filter. Japanese Patent Laid-Open No. 2001-228824 discloses a power control apparatus configured to input a signal indicating a change in display load factor to a low-pass filter and adjust the number of pulses based on the output signal of the low-pass filter. The low-pass filter slows down the control following the change in display load factor. Therefore, flicker can be prevented by applying a low-pass filter. Another solution is described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-282396. It is a technique for setting a threshold for changes in the display load factor. When the amount of change in the display load factor is greater than the threshold, the number of pulses is changed to a value corresponding to the display load factor after the change. When the amount of change in the display load factor is less than the threshold, the number of pulses is displayed before the change. The value corresponding to the load factor is maintained.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-228824 A
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-11-282396
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional APC using a low-pass filter, the tracking of control is slow, and therefore, when the display load factor increases rapidly, a situation occurs in which the power consumption to be greatly reduced is not sufficiently reduced. In this situation, power is wasted. Conversely, when the display load drops drastically, the darkness of the lighted cell is noticeable until the number of pulses increases to a value commensurate with the display load after the drop.
[0009]
On the other hand, in the conventional APC in which the number of pulses is changed only when the change amount of the display load factor is larger than the threshold value, the tracking of the control is discrete. The brightness changes step by step and the display becomes unnatural.
[0010]
A first object of the present invention is to improve display quality by reducing an unnatural brightness change when a display load changes. The second object is to realize stable power control in which power consumption does not suddenly increase.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the light emission amount associated with each gradation for gradation display is changed according to the change in the display load so that the power consumption does not exceed the set value, and the change amount of the light emission amount at that time is changed to the display load. Increase or decrease according to the rate of change. When the change in display load is gradual, the light emission amount is changed slightly. In this case, the follow-up of the power control with respect to the change in the display load is slow. On the other hand, when the change in display load is abrupt, the light emission amount is changed significantly. The follow-up of power control in this case is fast. That is, in the present invention, the followability of the power control is made variable, and the followability is dynamically changed so as to be suitable for the aspect of change in the display load.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment]
The display device to be driven in the first embodiment is a plasma display panel. A plasma display device including a plasma display panel and a drive circuit is used for displaying television images and computer output.
[0013]
FIG. 1 shows the configuration of the
[0014]
The
[0015]
The outline of the driving sequence of the
[0016]
FIG. 3 is a schematic diagram of drive voltage waveforms. In the figure, the suffix (1, v) of the reference sign of the electrode Y indicates the arrangement order. The illustrated waveform is an example, and the amplitude, polarity, and timing can be variously changed.
[0017]
In the reset period TR of each subframe, negative and positive ramp waveform pulses are sequentially applied to all electrodes X, and positive and negative ramp waveform pulses are sequentially applied to all electrodes Y. To do. Applying a pulse to the electrode means temporarily biasing the electrode. A combined voltage obtained by adding the amplitudes of pulses applied to the electrodes X and Y is applied to the cell. The minute discharge generated by the first pulse application generates an appropriate wall voltage having the same polarity in all the cells regardless of lighting / non-lighting in the previous subframe. For the minute discharge that occurs in the second pulse application, the wall voltage is adjusted to a value corresponding to the difference between the discharge start voltage and the amplitude of the applied voltage.
[0018]
In the address period TA, wall charges necessary for maintaining lighting are formed only in the cells to be lit. In a state where all the electrodes X and all the electrodes Y are biased to a predetermined potential, the scan pulse Py is applied to one electrode Y corresponding to the selected row every row selection period (scanning time for one row). Simultaneously with the row selection, the address pulse Pa is applied only to the address electrode A corresponding to the selected cell in which the address discharge is to be generated. That is, the potential of the address electrode A is binary controlled based on the subframe data Dsf of the selected row. In the selected cell, a discharge is generated between the electrode Y and the electrode A, and a discharge is generated between the electrode X and the electrode Y as a trigger. These series of discharges are address discharges.
[0019]
In the display period TS, display pulses (also called sustain pulses) Ps are alternately applied to the electrodes Y and X. As a result, a pulse train whose polarity is alternately switched is added to the cell. By applying the display pulse Ps, a display discharge is generated in a cell in which predetermined wall charges remain. The number of times the display pulse Ps is applied corresponds to the weight of the subframe and is adjusted according to the display load. In order to prevent unnecessary discharge, the address electrode A may be biased to the same polarity as the display pulse Ps over the display period TS.
[0020]
Of the above drive control, the present invention is deeply related to the application of the display pulse Ps in the display period TS, more specifically, the method of setting the number of times of application for limiting power consumption. Hereinafter, this setting method will be specifically described.
[0021]
The luminance of the lighted cell in each subframe is determined by the number of display pulses assigned to the subframe (hereinafter referred to as the number of display pulses). Strictly speaking, since the drop of the power supply voltage affects the luminance, the luminance also depends on the number and arrangement of the lighting cells in the subframe. However, it is not always necessary to consider it. Therefore, in the following embodiments, the correction of the luminance change depending on the number and arrangement of the lighted cells is not performed, and the display pulse number is set on the assumption that the relationship between the display pulse number and the luminance is constant. That is, the luminance determined by setting the number of display pulses is strictly an average luminance obtained by averaging the luminance in various display conditions.
[0022]
The number of display pulses of the i-th subframe that is the i (1 to N) th subframe among the N subframes constituting one frame is represented by f.i , S is the average luminance per unit pulse number, and w is the weight of the set luminancei And the luminance of the cell displaying the highest gradation is L, and the number of display pulses is distributed to N subframes so as to satisfy the equation (1).
[0023]
[Expression 1]
[0024]
Here, the formula (2) holds for the luminance weight.
[0025]
[Expression 2]
[0026]
Further, the total number of display pulses is set so that the power consumption becomes a constant value. Subframe display load (lighting rate, which is the ratio of lighted cells to the number of cells) αi , P (αi). p (αi) Can be approximated by equation (3).
[0027]
[Equation 3]
[0028]
p0Is the reactive power associated with charging / discharging of the panel capacity, p1αiIs the power accompanying the gas discharge.
Set the upper limit of power to PmaxThen, the constraint condition of the equation (4) is satisfied. N represents the number of subframes.
[0029]
[Expression 4]
[0030]
There is an upper limit to the total number of display pulses that can be output within the time of one frame. The number of display pulses is determined so that the equal sign of equation (4) holds when the upper limit is not reached. Considering equation (1) and equation (2) with equation (4) as an equality equation, L is represented by equation (5). Hereinafter, L is referred to as “provisional set luminance”.
[0031]
[Equation 5]
[0032]
Writing down the denominator of equation (5) using equation (3)
[0033]
[Formula 6]
[0034]
It is. In the formula (6),
[0035]
[Expression 7]
[0036]
And D is the display load of the frame, that is, the display load factor. A large change in the display load factor is equivalent to a large change in L. Further, if Expression (3) is used, L can be obtained by directly calculating the display load factor from the frame data.
[0037]
The total number of display pulses per frame is the upper limit FmaxThere is. For this reason, L is an upper limit value L defined by the following equation:maxIt has.
[0038]
[Equation 8]
[0039]
Therefore, in consideration of the limitation on the total number of display pulses, the provisional set luminance L is expressed by the following equation.
[0040]
[Equation 9]
[0041]
The simple APC described as the prior art applies the L in the equation (9) to the equation (1) to display the number of display pulses f.i To decide. On the other hand, in the APC of the present invention, L ′ (set luminance) is derived from L without directly using L in the equation (9), and the number of display pulses f is obtained using L ′.i To decide.
[0042]
The number of display pulses f for the frame of interestiThis determination may be completed before the display period of the first subframe corresponding to the frame. In the example of FIG. 4, data acquisition of the frame of interest (k) is performed in parallel with the display of the previous frame (k−1), and the final subframe SF corresponding to the frame (k−1) is obtained.NFrom the middle of the display period TS of the first subframe SF corresponding to the frame (k)1 In the period up to the middle of the address period TA, the number of display pulses fiThe calculation is performed.
[0043]
[Example 1]
The APC operation of the first embodiment is shown in FIGS. The APC
[0044]
Now, let t be the input time of one frame of interest and Δ be the frame period. First, for L (t) at time t, a change from L (t-Δ) to L (t) at time (t−Δ) is a preset threshold LthIn the case of a large change, L (t) as calculated according to the equation (9) is set as L '(t). If the magnitude of the change is less than or equal to the threshold, L obtained by low-pass filteringfIs L '(t). That is, when the change in L is large (when the change in display load factor is large), the luminance level of the lighted cell is made to follow the change quickly, and when the change in L is small (when the change in display load factor is small). In this case, the luminance level of the lighted cell is allowed to follow the change slowly.
[0045]
The low-pass filtering is realized by the following digital filter.
[0046]
[Expression 10]
[0047]
For example, when configuring a second-order Butterworth filter, Q = R = 2 and the cutoff frequency is ω0/ (2π),
[0048]
## EQU11 ##
[0049]
It is. Where Ω0= Ω0Δ. To summarize the case classification according to conditions,
[0050]
[Expression 12]
[0051]
It becomes. Note that the initial value of the filter operation and the amount of change in L (t) are LthIf the value exceeds, the filter state is updated as follows.
[0052]
[Formula 13]
[0053]
Further, L ′ (t) is reduced to L due to the ringing characteristic of the filter.maxMay exceed L, so L againmax It is desirable to limit to
[0054]
[Expression 14]
[0055]
The number of display pulses in each subframe is set by applying L ″ (t) determined in this way to equation (15).
[0056]
[Expression 15]
[0057]
Of course, fi Approximate the result of the calculation to an integer. At that time, when the number of display pulses is limited to an odd number or an even number on the configuration of the drive waveform, the restriction is obeyed.
7 and 8 are explanatory diagrams of the APC operation of the first embodiment. When the display load changes as shown in FIG. 7A, the temporary set luminance L changes as shown in FIG. 7B, and the change rate of the temporary set luminance L changes as shown in FIG. 7C. To do. When the change rate of the provisional set brightness L is equal to or less than the threshold value, the set brightness L ′ is the output of the low-pass filter, and therefore changes slightly after the change of the provisional set brightness L as shown in FIG. When the change in the display load is abrupt and large, the change rate of the provisional set luminance L exceeds the threshold value. At this time, since the temporary setting luminance L is selected as the setting luminance L ′, the change in the setting luminance L ′ coincides with the change in the temporary setting luminance L. Since the set luminance L ′ quickly follows a sudden and large change in the display load, the power consumption does not vary greatly as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 8, if the change in the display load is large but moderate, the change rate of the provisional set luminance L does not exceed the threshold value, so the output of the low-pass filter is selected as the set luminance L ′. . Since the set brightness L ′ changes smoothly and continuously, unlike the conventional APC which performs discrete brightness settings, an unnatural display does not occur and a large fluctuation in power consumption does not occur.
[0058]
[Example 2]
In the first embodiment, whether to select the low-pass filter output as the set luminance L ′ is determined based on the comparison result between L (t) and L (t−Δ), whereas in the second embodiment, L ( t) and the output L of the low-pass filterf Whether to select the low-pass filter output is determined based on the comparison result with (t). When the difference between L (t) and L (t-Δ) is large, L (t) and LfThe difference from (t) is also large. L (t) and L in Example 2f The selection condition with (t) is almost equivalent to the condition of the first embodiment.
[0059]
The selection condition of Example 2 is expressed by the following equation.
[0060]
[Expression 16]
[0061]
The APC operation of the second embodiment is shown in FIGS. Except for the selection conditions described above, the operation of the APC
[0062]
Example 3
In the first and second embodiments, since the set luminance L ′ is determined based on the threshold value, the case where the luminance change of the lighting cell lacks smoothness cannot be completely eliminated. That is, when the display load changes such that the change rate of the provisional set brightness L is a value close to the threshold value, the change of the set brightness L ′ becomes discontinuous. Example 3 does not have this problem.
[0063]
The APC operation of the third embodiment is shown in FIGS. The APC
[0064]
[Expression 17]
[0065]
Here, β is the minimum value L can take.minIt is expressed by the following formula.
[0066]
[Formula 18]
[0067]
LminIs L when the display load factor of the frame is maximum, and β takes a value from 0 to 1. Lf (t) is given by equation (10).
ρ (x) satisfies the following equation.
[0068]
[Equation 19]
[0069]
For ρ (x), it is convenient to construct it with a polynomial of variable x. For example, the following function can be considered.
[0070]
[Expression 20]
[0071]
Here, n and m are values of 1 or more, and ρ (x) satisfies the following equation.
[0072]
[Expression 21]
[0073]
Note that applying the step-type weight function indicated by the broken line in FIG. 13 applies a threshold value as in the first and second embodiments, and applies L (t) and Lf This corresponds to selecting (t).
[0074]
The following formula is applied to set the number of display pulses.
[0075]
[Expression 22]
[0076]
FIG. 14 is an explanatory diagram of an APC operation according to the third embodiment. When the display load changes as shown in FIG. 14A, the provisional set luminance L changes as shown in FIG. 14B, and the difference between the output and input of the low-pass filter is as shown in FIG. 14C. Transition to. Since the set brightness L ′ is always calculated by low-pass filtering, the change in the set brightness L ′ is smooth as shown in FIG. In addition, the set luminance L ′ quickly follows a large change in display load. Unlike the first and second embodiments, the change in the set luminance L ′ is not discontinuous regardless of the change in the display load. And as FIG.14 (E) shows, a big fluctuation | variation does not arise in power consumption.
[0077]
Example 4
The fourth embodiment is an improvement over the third embodiment. In the fourth embodiment, when the display load changes greatly, the output of the low-pass filter is brought closer to a value suitable for the display load after the change. Specifically, after calculating the set luminance L ′ represented by the equation (17), the low-pass filter is updated to the state of the following equation.
[0078]
[Expression 23]
[0079]
Example 5
The fifth embodiment is also an improvement of the third embodiment, and includes correction related to the secular change of the relationship between the display load factor and the power. In the fifth embodiment, power is measured.
[0080]
The
[0081]
[Expression 24]
[0082]
Modifying a parameter requires at least as many measurements as the parameter. For example, if power is measured by sequentially displaying sample images with different display load factors when the power is turned on, necessary measurement values can be obtained. Even if the power is measured at regular intervals in parallel with the normal display operation, it is possible to obtain a power measurement value corresponding to each of the images having different display load factors.
[0083]
The APC operations of the first to fifth embodiments described above can be applied not only to the plasma display device but also to other display devices that display an image with a changing display load. In the following, in order to minimize duplicative explanation, the most versatile example 4 among the examples 1 to 5 will be taken as a representative and its application will be described.
[Second Embodiment]
The driving target in the second embodiment is an organic EL device. An EL display device composed of an organic EL device and a drive circuit is used as a display panel of a meter and a flat light source.
[0084]
FIG. 15 is a configuration diagram of an EL display device, and FIG. 16 is a flowchart of an APC operation in the EL display device. The illustrated
[0085]
FIG. 17 is a driving time chart in the EL display device. The determination of the current value for the frame of interest may be completed before the lighting of the frame is started. In the example of FIG. 17, the data acquisition of the frame of interest (k) and the calculation of the set luminance are performed in parallel with the display of the previous frame (k−1).
[0086]
Example 6
In the
[0087]
[Expression 25]
[0088]
N in the equation is the number of pixels, and λmaxIs the highest gradation.
Since the power required for lighting the cell is proportional to the display load factor, the power p (α) of the entire screen is expressed by the following equation.
[0089]
[Equation 26]
[0090]
p0Is the power for black display. p1Is the power per unit display rate and is proportional to the brightness of the highest gradation. If the proportionality factor is 1 / s, p1Is expressed by the following equation.
[0091]
[Expression 27]
[0092]
The power p (α) is limited by the following equation.
[0093]
[Expression 28]
[0094]
PmaxIs the upper limit. Temporary set brightness L is the upper limit LmaxIs expressed by the following equation.
[0095]
[Expression 29]
[0096]
Since the display load factor α is determined at the frame input time t, if L is read as a function of the variable t, the calculation can be performed in the same manner as in the fourth embodiment.
L that is the result of filtering for the temporarily set luminance LfIs expressed by the following equation.
[0097]
[30]
[0098]
A weight function is applied to the calculation of the set luminance L ′.
[0099]
[31]
[0100]
The definition of the weight parameter β is the same as that in the fourth embodiment.
[0101]
[Expression 32]
[0102]
After calculating the set luminance L ′, the low-pass filter is updated to the state of the following equation.
[0103]
[Expression 33]
[0104]
The lighting of the cell is controlled according to the value of the set luminance L ′. Since the
[0105]
[Expression 34]
[0106]
U in a formula is a proportionality coefficient.
[Third Embodiment]
The driving target in the third embodiment is a liquid crystal display (LCD). A liquid crystal display device including a liquid crystal display, a backlight, and a drive circuit is used for computer output and television image display.
[0107]
The liquid crystal display device performs gradation display by changing the light transmittance of the liquid crystal layer disposed on the front side of the backlight. The power consumption of the liquid crystal display device does not depend on the display load. Therefore, a commercially available liquid crystal display device does not have an APC function.
[0108]
However, APC is particularly useful when the liquid crystal display device is used as a television receiver. The reason is as follows. A high-luminance display is strongly desired for a television receiver as compared with a computer monitor. If the maximum luminance of the cell is high, white brightness can be reproduced in the display of a scene with a relatively small display load factor. On the other hand, when displaying a scene with a large display load factor, the screen becomes excessively bright and the viewer feels dazzling. Therefore, it is necessary to control the luminance of the highest gradation, that is, the light amount of the backlight to be lower as the display load factor is larger. This light amount control of the backlight corresponds to APC in the plasma display panel.
[0109]
FIG. 18 is a configuration diagram of the liquid crystal display device, and FIG. 19 is a flowchart of the APC operation in the liquid crystal display device. The exemplary liquid
[0110]
FIG. 20 is a time chart for driving in the liquid crystal display device. The determination of the backlight light amount for the frame of interest may be completed before the
[0111]
Example 7
In the
[0112]
[Expression 35]
[0113]
N in the equation is the number of pixels, and λmaxIs the highest gradation.
How to associate the luminance level (the luminance of the cell displaying the highest gradation) with the display load factor can be arbitrarily determined. However, like the plasma display, it is natural to set the total amount of light emitted from the screen to be substantially constant regardless of the display load. Therefore, the provisional setting luminance L is set as shown in equation (36).
[0114]
[Expression 36]
[0115]
LminIs the lowest luminance level determined by the device specifications.
If the expression (36) is adopted as it is, L becomes extremely large when the display load factor is small.maxThe provisional set luminance L is defined by the following equation that is incorporated as an upper limit.
[0116]
[Expression 37]
[0117]
LmaxAlso LminAny value larger than that may be set arbitrarily. Since the display load factor α is determined at the frame input time t, if L is read as a function of the variable t, the calculation can be performed in the same manner as in the fourth embodiment.
[0118]
L that is the result of filtering for the temporarily set luminance LfIs expressed by the following equation.
[0119]
[Formula 38]
[0120]
A weight function is applied to the calculation of the set luminance L ′.
[0121]
[39]
[0122]
The definition of the weight parameter β is the same as that in the fourth embodiment.
[0123]
[Formula 40]
[0124]
After calculating the set luminance L ′, the low-pass filter is updated to the state of the following equation.
[0125]
[Expression 41]
[0126]
The light amount of the backlight is controlled according to the value of the set luminance L ′ (t). The amount of light B of the backlight is expressed by the following equation.
[0127]
[Expression 42]
[0128]
R in the equation is a proportionality coefficient.
[0129]
【The invention's effect】
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a plasma display device.
FIG. 2 is a conceptual diagram of frame division.
FIG. 3 is a schematic diagram of drive voltage waveforms.
FIG. 4 is a driving time chart.
FIG. 5 is a block diagram illustrating functions of the APC arithmetic circuit according to the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of an APC operation according to the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an APC operation according to the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an APC operation according to the first embodiment.
FIG. 9 is a block diagram illustrating functions of an APC arithmetic circuit according to the second embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of an APC operation according to the second embodiment.
FIG. 11 is a block diagram illustrating functions of an APC arithmetic circuit according to the third embodiment.
FIG. 12 is a flowchart of an APC operation according to the third embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a weight function.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an APC operation according to the third embodiment.
FIG. 15 is a configuration diagram of an EL display device.
FIG. 16 is a flowchart of an APC operation in an EL display device.
FIG. 17 is a time chart of driving in the EL display device.
FIG. 18 is a configuration diagram of a liquid crystal display device.
FIG. 19 is a flowchart of an APC operation in the liquid crystal display device.
FIG. 20 is a time chart of driving in the liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1 Plasma display panel (display device)
2 EL device (display device)
3 Liquid crystal display
4 Backlight (display device)
77, 81, 91 Control block
100 Plasma display device (image display device)
200 EL display device (image display device)
300 Liquid crystal display device (image display device)
Claims (6)
フレーム列の各フレームに表示順に注目し、
注目フレームの表示負荷を測定し、
前記注目フレームについて、測定された表示負荷を予め決められた算出式に適用して、再現可能な階調範囲における最高階調に対応する仮の設定輝度を算出し、
前記注目フレームとその表示の以前に表示される他のフレームとの間における仮の設定輝度の変化量と閾値とを比較し、
仮の設定輝度の変化量が前記閾値を越える場合には、仮の設定輝度を前記注目フレームについての前記対応関係を決めるための設定輝度として採用し、仮の設定輝度の変化量が前記閾値を越えない場合には、仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算の結果を前記設定輝度として採用し、
採用された設定輝度に基づいて表示可能な全ての階調のそれぞれに対するセルの輝度を決める
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。A display device driving method for changing a correspondence relationship between each gradation to be displayed and the luminance of a cell according to a display load which is a degree of brightness of the entire screen,
Pay attention to the order of display on each frame in the frame row,
Measure the display load of the frame of interest,
For the frame of interest, the measured display load is applied to a predetermined calculation formula to calculate a provisional set luminance corresponding to the highest gradation in the reproducible gradation range;
Comparing the amount of change of the provisional set brightness between the frame of interest and another frame displayed before the display, and a threshold;
When the change amount of the provisional set brightness exceeds the threshold value, the provisional set brightness is adopted as the setup brightness for determining the correspondence relationship with respect to the frame of interest, and the change amount of the provisional set brightness is the threshold value. If it does not exceed, adopt the result of low-pass filtering operation with the provisional set brightness as the input value as the set brightness,
A driving method of a display device, characterized in that the luminance of a cell for each of all displayable gradations is determined based on the set luminance adopted.
請求項1記載の表示デバイスの駆動方法。Even when the change amount of the temporary setting luminance exceeds the threshold value, the driving method of a display device according to claim 1, wherein performing the low pass filtering operation to the input value setting luminance provisional.
フレーム列の各フレームに表示順に注目し、
注目フレームの表示負荷を測定し、
前記注目フレームについて、測定された表示負荷を予め決められた算出式に適用して、再現可能な階調範囲における最高階調に対応する仮の設定輝度を算出し、
算出された仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算を行い、
算出された前記仮の設定輝度と前記ローパスフィルタリング演算の結果との差を算出し、
算出された差が閾値を越える場合には、仮の設定輝度を前記注目フレームについての前記対応関係を決めるための設定輝度として採用し、算出された差が前記閾値を越えない場合には、仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算の結果を前記設定輝度として採用し、
採用された設定輝度に基づいて表示可能な全ての階調のそれぞれに対するセルの輝度を決める
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。A display device driving method for changing a correspondence relationship between each gradation to be displayed and the luminance of a cell according to a display load which is a degree of brightness of the entire screen,
Pay attention to the order of display on each frame in the frame row,
Measure the display load of the frame of interest,
For the frame of interest, the measured display load is applied to a predetermined calculation formula to calculate a provisional set luminance corresponding to the highest gradation in the reproducible gradation range;
Perform low-pass filtering operation with the calculated provisional set brightness as input value,
Calculate the difference between the calculated provisional set brightness and the result of the low-pass filtering operation,
When the calculated difference exceeds the threshold, the provisional set luminance is adopted as the set luminance for determining the correspondence relationship with respect to the frame of interest, and when the calculated difference does not exceed the threshold, Adopting the result of the low-pass filtering calculation with the set brightness as an input value as the set brightness,
A driving method of a display device, characterized in that the luminance of a cell for each of all displayable gradations is determined based on the set luminance adopted.
請求項3記載の表示デバイスの駆動方法。The display device driving method according to claim 3 , wherein even when the calculated difference exceeds a threshold value, a low-pass filtering operation using the temporarily set luminance as an input value is performed.
フレーム列の各フレームに表示順に注目し、
注目フレームの表示負荷を測定し、
前記注目フレームについて、測定された表示負荷を予め決められた算出式に適用して、再現可能な階調範囲における最高階調に対応する仮の設定輝度を算出し、
算出された仮の設定輝度を入力値とするローパスフィルタリング演算を行い、
算出された前記仮の設定輝度と前記ローパスフィルタリング演算の結果との差を算出し、
算出された前記仮の設定輝度と前記ローパスフィルタリング演算の結果とを重み付けして加算し、その際に算出された前記差が大きいほど前記仮の設定輝度の重みを大きくし、
前記加算の結果を、前記注目フレームについての前記対応関係を決めるための設定輝度とし、
前記設定輝度に基づいて表示可能な全ての階調のそれぞれに対するセルの輝度を決める
ことを特徴とする表示デバイスの駆動方法。A display device driving method for changing a correspondence relationship between each gradation to be displayed and the luminance of a cell according to a display load which is a degree of brightness of the entire screen,
Pay attention to the order of display on each frame in the frame row,
Measure the display load of the frame of interest,
For the frame of interest, the measured display load is applied to a predetermined calculation formula to calculate a provisional set luminance corresponding to the highest gradation in the reproducible gradation range;
Perform low-pass filtering operation with the calculated provisional set brightness as input value,
Calculate the difference between the calculated provisional set brightness and the result of the low-pass filtering operation,
The calculated temporary setting luminance and the result of the low pass filtering operation are weighted and added, and the weight of the temporary setting luminance is increased as the difference calculated at that time is larger.
The result of the addition is set luminance for determining the correspondence relationship for the frame of interest,
A driving method of a display device, wherein the luminance of a cell for each of all gradations that can be displayed is determined based on the set luminance.
請求項5記載の表示デバイスの駆動方法。The display device driving method according to claim 5 , wherein the calculation formula is a formula for deriving a provisional set luminance that keeps the power consumption of the display device constant regardless of the display load.
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