JP5063906B2

JP5063906B2 - 有機ｅｌディスプレイの画像表示方法および画像表示装置

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Publication number: JP5063906B2
Application number: JP2006050183A
Authority: JP
Inventors: 智裕三木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2026-02-27
Also published as: JP2007226133A

Description

本発明は、有機ＥＬディスプレイの画像表示方法および画像表示装置、特に、バッテリを電源とする携帯端末などに適用するに好適な画像表示方法および画像表示装置に関するものである。

近年、携帯電話等の携帯端末として、電子メール機能、ウェブ閲覧機能、ゲーム機能、撮影機能、画像再生機能、テレビ放送受信機能等の画像表示を伴う機能を搭載したものが普及している。

このような携帯端末では、画像を表示するディスプレイとして、一般に液晶ディスプレイが搭載されているが、最近では自発光型の有機ＥＬ素子をマトリックス状に配列してなる有機ＥＬディスプレイを搭載したものが提案されている。

この有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ素子単体で緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）等の単色に発光させることができることから、異なる色を発光する有機ＥＬ素子を組み合わせることで、高輝度、広視野角のマルチカラーディスプレイを構成することができ、また、液晶ディスプレイのようなバックライトを必要としないことから、これを搭載する携帯端末の薄型化および省電力化が図れる利点がある。

しかし、有機ＥＬディスプレイを携帯端末に搭載する場合、携帯端末に装填されるリチウム・イオン電池等の１セルのバッテリ電圧では、有機ＥＬディスプレイを駆動できないため、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路が必要となり、その分、消費電力が増加してバッテリの使用時間が短くなる。

一方、有機ＥＬディスプレイは、発光輝度の高い有機ＥＬ素子程、電力を多く消費することから、全画素に占める輝度値の高い画素の割合が高ければ高い程、電力消費が大きくなる。

したがって、有機ＥＬディスプレイを搭載する携帯端末の更なる省電力化を図り、バッテリの使用時間を長くするためには、有機ＥＬディスプレイの消費電力を少なくするのが最も効果的である。

その一つの方法として、例えば、表示情報における背景の平均輝度が文字の平均輝度よりも小さくなるように、例えば表示情報における文字を白色に、該文字の背景を黒色に補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の方法として、各有機ＥＬ素子を、輝度調整スイッチを介して電源部に接続し、映像信号に同期して輝度調整スイッチのデューティサイクルを変更することにより、階調制御に関係なく輝度を調整するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１９９０７８号公報特開２００３−１０８０７３号公報

上記特許文献１に開示の方法によると、全画素に占める輝度値の高い画素の割合を低くできるので、有機ＥＬディスプレイ全体としての電力消費を低下させることができる。

しかしながら、携帯端末に搭載されている昇圧回路は、一般にスイッチング・レギュレータであるＤＣ−ＤＣコンバータで構成されており、その電源効率は、例えば図９に示すような特性を有している。

すなわち、図９から明らかなように、ＤＣ−ＤＣコンバータからなる昇圧回路では、負荷の消費電流が同じ場合には、入出力電圧差が少ないほど電源効率は良くなる。したがって、出力電圧が低下することにより消費電流が増えた場合でも電源効率が改善され、回路全体の消費電力が低下することになる。なお、図９は、入力電圧を３．３Ｖと一定とした場合の出力電圧および消費電流による電源効率特性を示している。

このため、特許文献１に開示の方法では、昇圧回路の出力電圧を一定とすると、有機ＥＬディスプレイ全体としての電力消費は低下するが、昇圧回路の電源効率が低下して、結果としてバッテリ端では、十分な省電力効果が期待できない場合がある。

また、上記特許文献２に開示の方法では、各有機ＥＬ素子に対し、電源部に接続した輝度調整スイッチを映像信号に同期してオン・オフしてデューティサイクルを変更することにより輝度を調整しているので、各有機ＥＬ素子の電源オン期間の消費電力を削減することができる。

しかし、この場合、オン期間は各有機ＥＬ素子に対して、最大長の期間に亘って電圧を印加する必要があるため、昇圧回路の出力側では電流値が変化することになる。このため、上記の特許文献１の場合と同様に、昇圧回路の電源効率が低下して、結果としてバッテリ端では、十分な省電力効果が期待できない場合がある。

なお、上述した省電力化の課題は、特にバッテリを電源として用いる場合に重大となるが、商用電源を整流する直流電源を用い、その出力電圧を昇圧回路で昇圧して有機ＥＬディスプレイを駆動する場合にも同様に重要である。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、昇圧回路を含む全体の消費電力を効果的に削減できる有機ＥＬディスプレイの画像表示方法および画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る有機ＥＬディスプレイの画像表示方法の発明は、直流の電源電圧を昇圧回路で昇圧し、その出力電圧により有機ＥＬディスプレイを駆動して画像データを表示するにあたり、
前記自発光ディスプレイに表示する画像データの輝度平均値を予め演算する輝度情報演算工程と、
前記輝度情報演算工程による演算結果に基づいて、前記輝度平均値が所定値以上の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を最大設定電圧とし、前記輝度平均値が所定値未満の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を低下させて前記画像データを表示する表示制御工程と、
を有し、
前記所定値は、同じ消費電流であれば、前記昇圧回路の出力電圧の低下に伴って当該昇圧回路の電源効率が改善される値であることを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する請求項２に係る発明は、直流の電源電圧を昇圧回路で昇圧し、その出力電圧により有機ＥＬディスプレイを駆動して画像データを表示する画像表示装置において、
前記有機ＥＬディスプレイに表示する画像データの輝度平均値を予め演算する輝度情報演算手段と、
前記輝度情報演算手段による演算結果に基づいて、前記輝度平均値が所定値以上の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を最大設定電圧とし、前記輝度平均値が所定値未満の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を低下させて前記画像データを表示する表示制御手段と、
を有し、
前記所定値は、同じ消費電流であれば、前記昇圧回路の出力電圧の低下に伴って当該昇圧回路の電源効率が改善される値であることを特徴とするものである。

本発明によれば、有機ＥＬディスプレイに表示する画像データの輝度情報を予め演算し、その演算結果に基づいて有機ＥＬディスプレイを駆動する昇圧回路の出力電圧を制御して画像データを表示するようにしたので、昇圧回路を含む全体の消費電力を効果的に削減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。

この画像表示装置は、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末に搭載されるもので、リチウム・イオン電池等のバッテリ１１を電源として、そのバッテリ１１の電源電圧をスイッチング・レギュレータであるＤＣ−ＤＣコンバータを有する昇圧回路１２で昇圧し、その出力電圧により有機ＥＬ素子をマトリックス状に多数配列してなる自発光ディスプレイである有機ＥＬディスプレイ１３を駆動して画像データを表示するものである。なお、図示しないが、有機ＥＬディスプレイ１３は駆動回路を有している。

画像データは、ＣＰＵ１４を経て信号処理部１５に供給し、ここで所要の信号処理を行って有機ＥＬディスプレイ１３供給する。

本実施の形態では、信号処理部１５により、有機ＥＬディスプレイ１３に対して順次のフレームの画像データの表示タイミングに同期して昇圧回路１２の出力電圧をオン・オフして印加するとともに、その電圧印加タイミング信号または垂直同期信号をＣＰＵ１４に供給する。

また、ＣＰＵ１４では、入力画像データの輝度情報をフレーム単位で順次演算し、そのフレームの表示タイミングに同期して、当該フレームにおける輝度情報の演算結果に基づいて昇圧回路１２に電圧制御信号を送出してその出力電圧を制御する。なお、このＣＰＵ１４からの電圧制御信号による昇圧回路１２の出力電圧制御は、信号処理部１５からの電圧印加タイミング信号による有機ＥＬディスプレイ１３への電圧印加のオフ期間または垂直同期信号に同期して実行する。

このため、本実施の形態では、ＣＰＵ１４に輝度情報演算手段１６およびＲＡＭ１７を設け、信号処理部１５には１フレーム分のフレームバッファ１８を設けて、輝度情報演算手段１６において入力画像データの輝度情報をフレーム単位で順次演算し、その輝度情報が演算されたフレームの画像データをフレームバッファ１８に一旦格納してから、有機ＥＬディスプレイ１３に表示する。

また、ＲＡＭ１７には、輝度情報と設定電圧との対応関係を示す設定電圧テーブルを格納し、このＲＡＭ１７から輝度情報の演算結果に対応する設定電圧を読み出して、当該フレームの表示タイミングに同期して、昇圧回路１２の出力電圧をＲＡＭ１７から読み出した設定電圧となるように、ＣＰＵ１４からの電圧制御信号により制御する。したがって、本実施の形態では、ＣＰＵ１４および信号処理部１５を含んで表示制御手段を構成している。

ここで、有機ＥＬディスプレイ１３は、例えば図２に示すような印加電圧に対する輝度変化特性を有している。すなわち、明るさを最大輝度（ＲＧＢ１００％）に設定した場合に印加電圧を最低電圧（ここでは、１１Ｖ）にすると、そのときの明るさ（輝度）は、明るさを４０％輝度（ＲＧＢ４０％）に設定した場合に印加電圧を最大設定値（ここでは、１７Ｖ）にしたときの明るさとほぼ同じになる。したがって、輝度が４０％台以降は印加電圧を低下させて、輝度を調節しても殆ど違和感が生じないことになる。

そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ１４の輝度情報演算手段１６において、輝度情報としてフレーム単位で画像データの輝度平均値を演算する。また、ＲＡＭ１７には、例えば図３に示すような輝度平均値に対する設定電圧テーブルを格納して、輝度情報演算手段１６で演算された輝度平均値に対応する設定電圧となるように、昇圧回路１２の出力電圧を制御する。

すなわち、本実施の形態では、輝度平均値の閾値を５０％に設定して、輝度情報演算手段１６で演算された輝度平均値が５０％以上の場合には、昇圧回路１２の出力電圧を最大設定電圧（例えば、１７Ｖ）とし、輝度平均値が５０％未満の場合には、１０％毎に出力電圧を１Ｖずつ低下させる。勿論、この出力電圧制御は、上述したように、ＣＰＵ１４からの電圧制御信号によって、対応するフレームの表示タイミングに同期して実行する。

図４は、本実施の形態に係る画像表示装置の動作を示すフローチャートであり、１フレームの画像データに対する順次の処理を示している。

ここでは、先ず、ＣＰＵ１４の輝度情報演算手段１６において、表示する画像データを取得したら（ステップＳ４１）、画像中の画素毎の輝度レベルを算出して（ステップＳ４２）、輝度８０％以上の画素が全画素数に対し５０％あるか否かを判定し（ステップＳ４３）、５０％以下の場合に、画像データから輝度平均値を算出して（ステップＳ４４）、その算出した輝度平均値に対応する設定電圧をＲＡＭ１７に格納されている設定電圧テーブルから読み出す（ステップＳ４５）。

その後、輝度平均値を算出した画像データは、信号処理部１５のフレームバッファ１８に転送し（ステップＳ４６）、その画像データの表示タイミングに同期して、昇圧回路１２の出力電圧をＣＰＵ１４によりステップＳ４５において読み出した設定電圧に制御して（ステップＳ４７）、当該画像データを有機ＥＬディスプレイ１３に画面表示する（ステップＳ４８）。

一方、ステップＳ４３において、輝度８０％以上の画素が全画素数に対し５０％を超える明るい場合には、頻繁に印加電圧を可変して輝度を調整すると画面がちらついて好ましくないので、この場合には、ちらつき防止のために昇圧回路１２の出力電圧を最大設定電圧（この例では、１７Ｖ）に設定するようにして（ステップＳ４９）、ステップＳ４６に移行する。

図５は、本実施の形態における画像表示装置の動作を示すタイミングチャートである。ここでは、ＣＰＵ１４にフレーム単位で順次供給される入力画像データ、信号処理部１５からＣＰＵ１４に供給される有機ＥＬディスプレイ１３に対する電圧印加タイミング信号および垂直同期信号、ＣＰＵ１４からの電圧制御信号による昇圧回路１２の出力電圧設定変更タイミング、有機ＥＬディスプレイ１３における表示画像データを示している。

図５において、ＣＰＵ１４に順次供給されるフレーム単位の画像データのうち、画像データＡに着目すると、先ず、ＣＰＵ１４において輝度平均値が演算されて、昇圧回路１２の出力電圧の設定値が求められた後、信号処理部１５のフレームバッファ１８を経由して、２フレーム後に有機ＥＬディスプレイ１３に表示される。

また、ＣＰＵ１４では、画像データＡについて求めた電圧設定値の電圧制御信号を、２フレーム後における有機ＥＬディスプレイ１３の電圧印加タイミング信号のオフ期間に昇圧回路１２に出力することで、画像データＡに対して適切な電圧設定が可能となる。

本実施の形態によれば、入力画像データの輝度平均値をフレーム単位で順次演算し、その輝度平均値が５０％未満のときは、その輝度平均値に応じて当該フレームの表示タイミングに同期して、昇圧回路１２の出力電圧を低下させるようにしたので、出力電圧低下とそれに伴う消費電流の増加によって、図９において説明したように、昇圧回路１２の電源効率を改善でき、回路全体を含むバッテリ端での消費電力を削減することができ、バッテリ１１の長時間使用が可能となる。

しかも、昇圧回路１２の出力電圧の設定変更は、有機ＥＬディスプレイ１３が発光していない電圧印加のオフ期間に行うようにするとともに、輝度平均値が５０％以上の画面が明るい場合には、出力電圧を最大設定電圧に固定するようにしたので、表示画面にちらつきが生じることもない。

また、このように有機ＥＬディスプレイ１３への印加電圧を低下させるように制御することで、有機ＥＬディスプレイ１３自体の長寿命化も期待できる。

（第２実施の形態）
図６は、本発明の第２実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。

本実施の形態は、第１実施の形態において、動画データを保存する記憶手段２１を設けて、この記憶手段２１に保存されている動画データをＣＰＵ１４で選択可能に構成するとともに、その選択された動画データの表示に先立って、輝度情報演算手段１６により、動画データの全データから輝度平均値を演算し、その演算結果に基づいて昇圧回路１２の出力電圧を制御するとともに、信号処理部１５における画像データの設定画質を制御し、その後、選択された動画データを有機ＥＬディスプレイ１３に供給して動画を表示するようにしたものである。なお、本実施の形態の場合には、信号処理部１５のフレームバッファ１８は省略することもできる。

このため、本実施の形態では、ＣＰＵ１４のＲＡＭ１７に、例えば図７に示すような輝度平均値に対する設定電圧および画質設定テーブルを格納して、輝度情報演算手段１６で演算された輝度平均値に対応する設定電圧となるように、電圧制御信号により昇圧回路１２の出力電圧を制御するとともに、対応する画質設定値を信号処理部１５に出力して設定画質を制御する。

すなわち、本実施の形態では、輝度平均値の閾値を５０％に設定して、輝度情報演算手段１６で演算された輝度平均値が５０％以上の場合には、昇圧回路１２の出力電圧を最大設定電圧（例えば、１７Ｖ）とし、輝度平均値が５０％未満の場合には、１０％毎に出力電圧を１Ｖずつ低下させるとともに、元画像に対する画質設定値を輝度値について５％ずつ上げるようにする。

図８は、本実施の形態による画像表示装置の動作を示すフローチャートである。

先ず、記憶手段２１に保存されている動画データが選択されたら（ステップＳ８１）、その選択された動画データの全データから輝度平均値を算出する（ステップＳ８２）。次に、算出した輝度平均値に対応する設定電圧および画質設定値をＲＡＭ１７から読み出して（ステップＳ８３）、昇圧回路１２の出力電圧を読み出した設定電圧に設定するとともに、信号処理部１５における設定画質を読み出した画質設定値に設定して（ステップＳ８４）、動画を再生する（ステップＳ８５）。

本実施の形態によれば、動画データ全体の輝度平均値を求め、その輝度平均値が５０％未満のときは、その輝度平均値に応じて、昇圧回路１２の出力電圧を低い値に設定するとともに、画像データの輝度値を上げるように画質を設定するようにしたので、昇圧回路１２の電源効率をより効果的に改善でき、回路全体を含むバッテリ端での消費電力を削減できてバッテリ１１の長時間使用が可能になるとともに、元の動画データに対して見かけ上の輝度を一定に保つことができる。また、これらの電圧設定および画質設定は、動画データの表示に先立って一回行えば良いので、制御も簡単になる。さらに、第１実施の形態と同様に、有機ＥＬディスプレイ１３への印加電圧を低下させるように制御することで、有機ＥＬディスプレイ１３自体の長寿命化も期待できる。

なお、本発明は、上述した実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変更または変形が可能である。例えば、第１実施の形態においては、図４に示すフローチャートのステップＳ４３およびステップＳ４９の処理を省略することもできる。また、第１実施の形態による昇圧回路１２の出力電圧制御は、信号処理部１５からの電圧印加タイミング信号に限らず、垂直同期信号に同期して行うこともできる。さらに、第１実施の形態による昇圧回路１２の出力電圧制御に、第２実施の形態における画質制御を組み合わせて、順次のフレームの画像データに対して、輝度平均値に基づく出力電圧制御と輝度値による画質制御とを同時に行うようにすることもできる。

また、第１実施の形態においてＲＡＭ１７に格納する設定電圧テーブルのデータや、第２実施の形態においてＲＡＭ１７に格納する設定電圧および画質設定テーブルのデータは、ユーザにより任意に設定できるようにすることもできるし、消費電力に関係する要因（例えば、昇圧回路の入力電圧）に応じた複数のテーブルを格納して、要因に応じたテーブルを選択して使用することもできる。

さらに、本発明は、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末に限らず、商用電源を整流する直流電源を用い、その出力電圧を昇圧回路で昇圧して有機ＥＬディスプレイを駆動する場合にも有効に適用することができる。

第１実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。有機ＥＬディスプレイにおける印加電圧に対する輝度変化特性を示す図である。第１実施の形態における輝度平均値に対する設定電圧テーブルを示す図である。図１に示す画像表示装置の動作を示すフローチャートである。同じく、動作を示すタイミングチャートである。第２実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。第２実施の形態における輝度平均値に対する設定電圧および画質設定テーブルを示す図である。図６に示す画像表示装置の動作を示すフローチャートである。ＤＣ−ＤＣコンバータからなる昇圧回路の電源効率特性を示す図である。

符号の説明

１１バッテリ
１２昇圧回路
１３有機ＥＬディスプレイ
１４ＣＰＵ
１５信号処理部
１６輝度情報演算手段
１７ＲＡＭ
１８フレームバッファ
２１記憶手段

Claims

直流の電源電圧を昇圧回路で昇圧し、その出力電圧により有機ＥＬディスプレイを駆動して画像データを表示するにあたり、
前記自発光ディスプレイに表示する画像データの輝度平均値を予め演算する輝度情報演算工程と、
前記輝度情報演算工程による演算結果に基づいて、前記輝度平均値が所定値以上の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を最大設定電圧とし、前記輝度平均値が所定値未満の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を低下させて前記画像データを表示する表示制御工程と、
を有し、
前記所定値は、同じ消費電流であれば、前記昇圧回路の出力電圧の低下に伴って当該昇圧回路の電源効率が改善される値であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイの画像表示方法。
直流の電源電圧を昇圧回路で昇圧し、その出力電圧により有機ＥＬディスプレイを駆動して画像データを表示する画像表示装置において、
前記有機ＥＬディスプレイに表示する画像データの輝度平均値を予め演算する輝度情報演算手段と、
前記輝度情報演算手段による演算結果に基づいて、前記輝度平均値が所定値以上の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を最大設定電圧とし、前記輝度平均値が所定値未満の場合には、前記昇圧回路の出力電圧を低下させて前記画像データを表示する表示制御手段と、
を有し、
前記所定値は、同じ消費電流であれば、前記昇圧回路の出力電圧の低下に伴って当該昇圧回路の電源効率が改善される値であることを特徴とする画像表示装置。