JP4752294B2

JP4752294B2 - ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP4752294B2
Application number: JP2005060119A
Authority: JP
Inventors: 隆宏小林; 英行中西; 正永井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-03-04
Also published as: JP2006243437A

Description

本発明は、入力画像信号に応じた画像を表示するディスプレイ装置、特にＥＬディスプレイ装置に関するものである。

ＥＬディスプレイは、通常赤色（以後Ｒ）、緑色（以後Ｇ）、青色（以後Ｂ）の３色の副画素を有する画素で表示される（以後３色ＥＬディスプレイ）。しかし、最近では、図２に示すようにＲ、Ｇ、Ｂに白色（以下Ｗ）を加えた４色の副画素を有する画素で構成されるものが発表されている（以後４色ＥＬディスプレイ）。これは、白色ＥＬ発光層を使用し、これにＲ、Ｇ及びＢの各カラーフィルターを付け、Ｗにはカラーフィルターを付けないものが一般的である（特許文献１等）。

このようなＲＧＢＷ４色の副画素を持つ４色ＥＬディスプレイの表示方法について、液晶を始めとする受光型のディスプレイについては特許文献２に示されるような方法が記載されているが、ＥＬディスプレイのような自発光のものについては詳しい記載がなされているものは無い。しかしながら、４色ＥＬディスプレイを採用する目的が電力低減であることは明確であり、これは一般的な画像のＲＧＢ入力信号において多くの割合を占める無彩色の白色信号を可能な限り透過率の高いＷの副画素に表示することで実現可能となる。

このような４色ＥＬディスプレイを表示するための構成を図１１に示す。図１１に示すＥＬディスプレイ装置は、Ｗ信号変換手段１、ＲＧＢ信号変換手段３、ＥＬディスプレイ４を備える。Ｗ信号変換手段１はＲＧＢ入力信号から白色成分であるＷｏｕｔ信号を作成しＥＬディスプレイ４に入力する。ＲＧＢ信号変換手段３はＲＧＢ入力信号からＷ成分を減じたＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ信号を作成しＥＬディスプレイ４に入力する。

図１２は、４色ＥＬディスプレイに白色の信号が入力された場合の概念図を示す。図１２（ａ）はＲ、Ｇ、Ｂの入力信号であり、白色の場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂのレベルが概同じである。３色ディスプレイに表示する場合は図１２（ａ）の入力信号をそのまま印加すれば良い。一方、４色ＥＬディスプレイに表示する場合には、図１２（ｂ）に示すようにＷｏｕｔ信号のみを印加すれば良く、Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔの各信号は０となる。もちろん、ＷとＲ＋Ｇ＋Ｂの白色色度が異なる場合には、上記出力に対し、若干の補正が必要である。また、ここではＷとＲ＋Ｇ＋Ｂの白色輝度が同一であるということを前提に概念を説明しているが、ＷとＲ＋Ｇ＋Ｂの白色輝度が異なる場合は、補正が必要になる。

図１３は、４色ＥＬディスプレイに赤色成分のみからなる信号が入力された場合の概念図を示す。図１３に示すように、入力信号のＧとＢが０でＲのみの場合には、白色成分が存在しないため、Ｗｏｕｔは０となり、同様にＧｏｕｔ、Ｂｏｕｔも０でＲｏｕｔのみが出力される。白色成分と色成分が混在している場合においても図１２、図１３に示す概念の組み合わせで実現可能である。

Ｒ、Ｇ、Ｂの３色から構成されるＥＬディスプレイと４色ＥＬディスプレイの電力について以下に説明する。ここでは、Ｗ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各副画素に同一の電流と電圧を印加した場合（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各副画素の電力が同一の場合）にＷとＲ＋Ｇ＋Ｂの電力が同じであること、また、３色ＥＬディスプレイ及び４色ＥＬディスプレイの両方が白色ＥＬ発光層を使用しこれにカラーフィルターを付けたものであること、電流密度によって発光効率が変わらないことを前提に説明する。

図１２（ａ）の入力信号において、３色ＥＬディスプレイの電力を３（Ｒ、Ｇ、Ｂを各１）とする。この場合、４色ＥＬディスプレイの電力はＷのみの発光となるため１となり、電力は１／３となる。一方、図１３（ａ）のような入力信号においては、３色ＥＬディスプレイも４色ＥＬディスプレイも１となり変わらない。ここで、前述のとおり、一般的な画像のＲＧＢ入力信号において無彩色である白色成分の比率が多いため、平均すると電力は概１／２程度まで低減される。
特開２００４−３３４２０４号公報特開２００１−１４７６６６号公報

しかしながら、４色ＥＬディスプレイにおいては、ＥＬ素子の発光特性が発光時間の経過に伴って劣化し、同じ入力電流によって得られる輝度が徐々に低下する問題が３色ＥＬディスプレイに対して顕著になることが考えられる。４色ＥＬディスプレイにおいては、副画素の数が４／３倍（３から４に増加）となるため、副画素の面積が全て同一であると仮定すると、副画素の開口率はそれぞれ３／４以下になる。したがって同じ発光を得るため単位面積に流す電流は３／４倍以上になる。図１４に単位面積あたりの発光輝度（電流密度）と輝度半減寿命の関係を示す。図１４に示すように単位面積あたりの発光輝度が増加するにつれて、輝度半減寿命は反比例の関係以上に大きく劣化することが知られている。したがって、図１２（ｂ）に示すようなＷ信号のみを印加した場合、Ｗ画素の輝度半減寿命は３／４以下になる。４色ディスプレイにおいても輝度が低い場合には、この現象は顕著には現れないが、時刻等の高輝度固定文字については、この現象が指数関数的に顕著になることは図１４に示すように明らかである。

この現象を改善するため、図１５に示すように、白色の入力信号をＷｏｕｔのみで表示せず、Ｗｏｕｔ、Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔで表示することは可能であるが、その場合は電力が図１２（ｂ）の場合に対し２倍となる。実際には、単位面積あたりの発光輝度が増加すると若干ではあるが発光効率が低下する場合が多く、４色ＥＬディスプレイの最大の特徴である電力低減効果が大きく損なわれる。電力低減効果が損なわれると、無効電力によるＥＬディスプレイの温度上昇が発生する。図１６に一般的な有機ＥＬディスプレイの温度と輝度半減寿命の相関を示すが、このような温度上昇は、輝度半減寿命の劣化を招き、結果的に焼付きの改善を招くこととなる。

本発明の目的は、４色ＥＬディスプレイにおいて、時刻等の高輝度固定文字における焼付きを改善すると同時に、４色ＥＬディスプレイの特徴である電力低減効果を維持することで、温度上昇による画面全体の輝度半減寿命を損なわないことである。

本発明は、ＲＧＢ入力画像信号に応じた画像を表示するＲＧＢＷからなる４色ディスプレイを備えたディスプレイ装置であって、前記ＲＧＢ入力画像信号から白色成分であるＷ’信号を作成するＷ信号変換手段と、前記Ｗ’信号の１フィールド期間の平均レベルを出力するＷ信号平均輝度検出手段と、前記Ｗ’信号と前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号とにより前記４色ディスプレイに表示するためのＷ出力信号を作成するＷ信号補正手段と、前記Ｗ出力信号と前記ＲＧＢ入力画像信号とから前記４色ディスプレイに表示するためのＲＧＢ出力信号を作成するＲＧＢ変換手段とを有し、
前記Ｗ信号補正手段は、前記Ｗ’信号のレベルが所定の値より低い場合には、前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルに関係なく前記Ｗ’信号にゲイン１を乗じてＷ信号を出力し、前記Ｗ’信号のレベルが所定の値より高い場合には、前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルに応じてＷ信号を出力し、かつ前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルが所定の値より低い場合には、前記Ｗ’信号が高くなるにつれて前記Ｗ’信号に乗じるゲインを減じてＷ信号を出力し、前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルが所定の値より高い場合には、前記Ｗ’信号のレベルに関係なく前記Ｗ’信号に乗じるゲインを維持してＷ信号を出力するように制御するものである。

このような制御により、前記ＲＧＢ入力画像信号の輝度レベルが低い場合、若しくは前記ＲＧＢ入力画像信号の画面全体の平均輝度レベルが高い場合には、前記Ｗ信号が最大になるような表示によって電力を低減し、前記ＲＧＢ入力画像信号の画面全体の平均輝度レベルが高く、且つ、前記ＲＧＢ入力画像信号の輝度レベルが高い場合には、前記Ｗ信号の比率を低減し、Ｒ＋Ｇ＋Ｂの輝度とほぼ等しくなるよう制御する。上記Ｗ’信号とＷ’信号の１フィールド期間の平均輝度レベルに応じた制御により、４色ディスプレイの表示装置の特徴である電力低減効果の悪化を最小限にとどめ、焼付きを改善することが可能となる。

以上により４色ディスプレイにおいて、時刻等の高輝度固定文字における焼付きを改善すると同時に、４色ディスプレイの特徴である電力低減効果の悪化を最小限に留めることが可能になる。また、これにより、温度上昇による画面全体の輝度半減寿命を損なわないことが可能である。

以下、本発明に係るディスプレイ装置について説明する。

図１に示すＥＬディスプレイ装置は、Ｗ信号変換手段１、Ｗ信号補正手段２、ＲＧＢ信号変換手段３、ＥＬディスプレイ４を備える。Ｗ信号変換手段１はＲＧＢ入力信号から白色成分であるＷ’信号を作成する。このＷ’信号は４色ＥＬディスプレイにおいて電力を最小にする出力である。Ｗ信号補正手段２は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号より最終的にＥＬディスプレイに表示するためのＷｏｕｔ出力信号を作成する。ＲＧＢ信号変換手段３はＲＧＢ入力信号からＷ成分を減じたＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ信号を作成しＥＬディスプレイ４に入力する。

図３は、Ｗ信号補正手段２の構成を示すブロック図である。図３に示すように、Ｗ信号補正手段２は、ゲイン発生手段５、ゲイン補正手段６を備える。ゲイン発生手段５は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号よりＷ’信号に応じたゲインをリアルタイムに出力する。

図４は、ゲイン発生手段５の動作を示す概念図である。図４に示すようにゲイン発生手段５は、Ｗ’信号のレベルが低い領域においては１のゲインを発生する。通常の映像信号においては、高輝度の白色文字、一部の白の輝く部分等を除く殆どの信号がＷ’＝０．５以下であり、そのためゲイン×１の範囲をＷ’＝０〜０．５程度とすることが望ましい。

一方、図４に示すように、Ｗ’信号レベルが高くなるにつれて徐々にゲインを減じ、白色文字等焼付きが顕著に発生するようなＷ’信号レベルの最も高い部分においては、ゲインが最も小さくなるように制御する。Ｒ＋Ｇ＋ＢとＷの無彩色における発光効率や寿命が同じであれば、Ｗ’信号レベルが最も高い場合のゲインは×０．５が望ましい。Ｒ＋Ｇ＋Ｂの発光効率や寿命が悪い場合は×０．５より大きいゲインに、逆にＷの発光効率や寿命が悪い場合は×０．５より小さいゲインにすることが望ましいが、その場合はＷ’信号入力とＷ信号出力の逆転現象が発生しないように、ゲイン×１を保持する範囲もＷ’＝０．５から同様に減じる必要がある。

ゲイン補正手段６は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号にゲイン発生手段５から出力されるゲインを乗じてＷｏｕｔ信号を出力する。

図５はＷ信号補正手段の動作を示す概念図である。図５に示すように、一般的な映像信号においてほとんどの割合を占めるＷ’信号のレベルが低い領域においては、電力を最小にするように、なるべく多くのＷｏｕｔ信号を出力する。一方、Ｗ’レベルがある一定値を超える輝度の高い無彩色領域においてはＷｏｕｔの輝度を一定に保つ。

このようなＷ信号補正手段２の制御により、無彩色信号におけるＲＧＢ信号変換手段３の出力は、Ｗ’信号のレベルが低い領域においては０であるが、Ｗ’レベルがある一定値を超える輝度の高い領域においては、図５の破線に示すように徐々にそのレベルが高くなる。

尚、Ｗ信号補正手段２の動作を図６のように徐々に変化させることによっても同様の効果を得ることが可能である。

このように、Ｗ’信号のレベルが低い領域については、Ｗｏｕｔ信号が最大になるように制御することによって、４色ＥＬディスプレイの特徴である電力低減効果の悪化を最小限に留め、一方、映像信号の成分としては少ないが焼付きの発生可能性が高い、白色文字等の領域であるＷ’信号のレベルが高い領域では、Ｗｏｕｔ信号の比率を低減し、その一方で、Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔの比率を増加させるように制御することによって、Ｗ画素の焼付きを大幅に改善することができる。また、電力低減効果が大きく悪化しないことから、パネル温度上昇による画面全体の寿命悪化も最小限に留めることが可能である。

尚、ＥＬディスプレイのＲ＋Ｇ＋ＢとＷの無彩色における発光効率や同一輝度での寿命が同じであるという条件においては、Ｗ’信号レベルが最も高い場合、Ｒ＋Ｇ＋ＢとＷの輝度が同じになるように制御することが、焼付きにとって最も望ましい。一方、Ｒ＋Ｇ＋Ｂの発光効率や同一輝度での寿命がＷに比べて悪い場合には、寿命が同一になるように、Ｗの輝度を高くすることが、逆にＷの発光効率や同一輝度での寿命がＲ＋Ｇ＋Ｂに比べて悪い場合には、Ｒ＋Ｇ＋Ｂの輝度の方を高くすることが望ましい。

図７は、本発明の実施の形態によるＥＬディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、本発明においては、Ｗ信号変換手段１、Ｗ信号平均輝度検出手段１２、Ｗ信号補正手段１１、ＲＧＢ信号変換手段３、ＥＬディスプレイ４を備える。Ｗ信号変換手段１はＲＧＢ入力信号から白色成分であるＷ’信号を作成する。このＷ’信号は４色ＥＬディスプレイにおいて電力を最小にする出力である。Ｗ信号平均輝度検出手段１２は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号の１フィールド期間の平均レベルであるＷ’ａｖｅを出力する。Ｗ信号補正手段１１は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号とＷ信号平均輝度検出手段１２から出力されるＷ’ａｖｅ信号より最終的にＥＬディスプレイに表示するためのＷｏｕｔ出力信号を作成する。ＲＧＢ信号変換手段３はＲＧＢ入力信号からＷ成分を減じたＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ信号を作成しＥＬディスプレイ４に入力する。

図８はＷ信号補正手段１１の構成を示すブロック図である。図８に示すように、Ｗ信号補正手段１１は、ゲイン発生手段１３、ゲイン補正手段６を備える。ゲイン発生手段１３は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号とＷ信号平均輝度検出手段１２から出力されるＷ’ａｖｅ信号に応じたゲインをリアルタイムに出力する。

図９はゲイン発生手段１３の動作を示す概念図である。図９に示すように、ゲイン発生手段１３は、一般的な映像信号においてほとんどの割合を占めるＷ’信号のレベルが低い領域においてはＷ’ａｖｅ信号のレベルに関わらず、上記図１から図６により説明したように、×１のゲインを発生する。通常の映像信号においては高輝度の白色文字、一部の白の輝く部分等を除く殆どの信号がＷ’＝０．５以下であり、そのためゲイン×１の範囲をＷ’＝０〜０．５程度とすることが望ましい。

一方、Ｗ’信号レベルが高い場合は、Ｗ’ａｖｅ信号の信号に応じた制御を実施する。Ｗ’ａｖｅ信号が低い場合においては、上記図１から図６により説明したように、Ｗ’信号レベルが高くなるにつれて徐々にゲインを減じ、白色文字等焼付きが顕著に発生するようなＷ’信号レベルの最も高い部分においては、ゲインが最も小さくなるように制御する。Ｒ＋Ｇ＋ＢとＷの無彩色における発光効率や寿命が同じであれば、Ｗ’信号レベルが最も高い場合のゲインは０．５が望ましい。

また、Ｗ’ａｖｅが高くなるにつれて、図９に示すようにゲインを減じる開始点をＷ’＝０．５から徐々に高くし、同様にＷ’信号レベルが最も高い場合のゲインも、Ｗ’ａｖｅが低い場合に比べ高くする。

ゲイン補正手段６は、Ｗ信号変換手段１から出力されるＷ’信号にゲイン発生手段１３から出力されるゲインを乗じてＷｏｕｔ信号を出力する。

図１０は本発明におけるＷ信号補正手段の動作を示す概念図である。図１０に示すように、Ｗ’信号のレベルが低い領域においては、Ｗ’ａｖｅ信号のレベルに関わらず、電力を最小にするようなるべく多くのＷｏｕｔ信号を出力する。一方、Ｗ’レベルがある一定値を超える輝度の高い無彩色領域においては、Ｗ’ａｖｅ信号の信号に応じた制御を実施する。

Ｗ’ａｖｅ信号が低い場合においては、上記図１から図６により説明したように、Ｗ’レベルがある一定値を超える輝度の高い無彩色領域においてはＷｏｕｔの輝度を一定に保つ。一方、Ｗ’ａｖｅ信号が高くなるにつれて、Ｗｏｕｔを保持すべきＷ’レベルを徐々に高くし、それに伴いＷｏｕｔの最大値も徐々に高くする。

尚、Ｗ’ａｖｅとＷｏｕｔを保持すべきＷ’レベルの開始点の関係であるが、入力画像信号のなるべく多くの信号がＷ’以下であることが望ましいため、Ｗｏｕｔを保持すべきＷ’の開始点は、Ｗ’ａｖｅ＋αとすればよい。このとき、αは一般的な映像を鑑みて０．１〜０．２程度の値で固定する方法や、１フィールド分のＷ’信号の分散により１フィールド〜数フィールド毎に変更する方法により、電力をｍｉｎにする方法がある。

このように、一般的な映像信号においてほとんどの割合を占めるＷ’信号のレベルが低い領域については、Ｗｏｕｔ信号が最大になるような制御によって４色ＥＬディスプレイの特徴である電力低減効果の悪化を最小限に留めるとともに、Ｗ’信号のレベルが高い領域において、平均輝度が低く、焼付きが目立ち易い場合においては、Ｗｏｕｔ信号の比率を低減し、その一方で、Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔの比率を増加させるような制御によってＷ画素の焼付きを大幅に改善し、一方平均輝度が高く、焼付きが目立ち難い場合においては、平均輝度が高くなる程、Ｗｏｕｔ信号の比率低減率を少なくし（Ｗｏｕｔが多く出力されるように制御し）電力低減効果の悪化を最小限に留める。また、電力低減効果が大きく悪化しないことから、パネル温度上昇による画面全体の寿命悪化も最小限に留めることが可能である。

なお、上記のように、本発明をＥＬディスプレイ装置に適用した場合について説明したが、同様の表示特性を有する他のディスプレイ装置についても、当然適用可能である。

本発明は入力画像信号に応じた画像を表示するディスプレイ装置、特にＥＬディスプレイ装置に有用である。

ＥＬディスプレイ装置の構成を示すブロック図ＥＬディスプレイ装置の画素構成の例を示す図Ｗ信号補正手段の構成を示すブロック図ゲイン発生手段の動作を示す概念図Ｗ信号補正手段の動作を示す概念図Ｗ信号補正手段の動作を示す別の例の概念図本発明の実施の形態によるＥＬディスプレイ装置の構成を示すブロック図本発明におけるＷ信号補正手段の構成を示すブロック図本発明におけるゲイン発生手段の動作を示す概念図本発明におけるＷ信号補正手段の動作を示す概念図従来のＥＬディスプレイ装置の構成を示すブロック図従来のＥＬディスプレイ装置において無彩色信号を入力した場合の動作を示す概念図従来のＥＬディスプレイ装置において有彩色信号を入力した場合の動作を示す概念図一般的な有機ＥＬディスプレイの単位面積あたりの発光輝度と輝度半減寿命の相関を示す概念図従来のＥＬディスプレイ装置において焼付きを低減する無彩色表示方法を示す概念図一般的な有機ＥＬディスプレイの温度と輝度半減寿命の相関を示す概念図

１Ｗ信号変換手段
２Ｗ信号補正手段
３ＲＧＢ信号変換手段
４ＥＬディスプレイ
５ゲイン発生手段
６ゲイン補正手段
１１Ｗ信号補正手段
１２Ｗ信号平均輝度検出手段
１３ゲイン発生手段

Claims

ＲＧＢ入力画像信号に応じた画像を表示するＲＧＢＷからなる４色ディスプレイを備えたディスプレイ装置であって、前記ＲＧＢ入力画像信号から白色成分であるＷ’信号を作成するＷ信号変換手段と、前記Ｗ’信号の１フィールド期間の平均レベルを出力するＷ信号平均輝度検出手段と、前記Ｗ’信号と前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号とにより前記４色ディスプレイに表示するためのＷ出力信号を作成するＷ信号補正手段と、前記Ｗ出力信号と前記ＲＧＢ入力画像信号とから前記４色ディスプレイに表示するためのＲＧＢ出力信号を作成するＲＧＢ変換手段とを有し、
前記Ｗ信号補正手段は、前記Ｗ’信号のレベルが所定の値より低い場合には、前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルに関係なく前記Ｗ’信号にゲイン１を乗じてＷ信号を出力し、前記Ｗ’信号のレベルが所定の値より高い場合には、前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルに応じてＷ信号を出力し、かつ前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルが所定の値より低い場合には、前記Ｗ’信号が高くなるにつれて前記Ｗ’信号に乗じるゲインを減じてＷ信号を出力し、前記Ｗ信号平均輝度検出手段の出力信号レベルが所定の値より高い場合には、前記Ｗ’信号のレベルに関係なく前記Ｗ’信号に乗じるゲインを維持してＷ信号を出力するように制御するものであるディスプレイ装置。