JP5135790B2 - ピーク輝度レベル制御装置、自発光表示装置、電子機器、ピーク輝度レベル制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

ピーク輝度レベル制御装置、自発光表示装置、電子機器、ピーク輝度レベル制御方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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Description

この明細書で説明する発明は、アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールの消費電力を増加させることなく見栄えを改善する技術に関する。
なお、ここでの発明は、ピーク輝度レベル制御装置、自発光表示装置、電子機器、ピーク輝度レベル制御方法及びコンピュータプログラムとしての側面を有する。
現在、多くの電子機器に液晶ディスプレイが多く採用されている。しかし、液晶ディスプレイは、視野角が狭く、応答速度も遅いという問題がある。
このため、これらの技術課題のない有機ELディスプレイ装置が次世代の表示装置として注目されている。
ただし、有機ELディスプレイ装置その他の自発光装置には、消費電力や負荷変動の抑制技術の確立という別の技術課題が存在する。これら技術の確立は、電源システムの規模削減にも効果的であり、従来より様々な技術の開発が進められている。
一方で、今日における表示装置には、画像や映像を明るく、綺麗に、視認性の良い状態で表示することが求められている。これらの表示形態は、前述した消費電力の低減化は相容れない表示形態であり、一般に消費電力の増加を伴うことが多い。このため、少ない消費電力で視認性の良い画像(高画質画像)を同時に実現することは今まで困難であるとされていた。
以下に、現在提案されている低消費電力化技術と高画質化技術を示す。
特開2003−134418号公報 この特許文献には、表示データのディジタル処理により、観察者に視覚的な違和感や妨害観を与えないABL(Auto Brightness Level)機能が開示されている。
この特許文献に記載の技術の場合、違和感無く平均表示輝度を制限することができ、消費電力を低下させることができる。しかしながら、消費電力の制限値を自在に設定することができず、制限消費電力を細かく管理することが出来ない。
特開2005−275047号公報 この特許文献には、表示データのディジタル処理により表示パネルの消費電力を予測し、制限消費電力量を越えないように発光状態を選択制御する技術が開示されている。
この特許文献に記載の技術の場合、違和感を抑えながら発光状態を変化させ、制限消費電力を越えないように輝度を制御することはできる。しかし、この場合も、消費電力の制限値は最大値を見据えた一定値(固定値)である。このため、特許文献1の場合と同様の課題が存在する。
実際、これら2つの特許文献に代表され技術は、総じて機器の最大消費電力を満たすように消費電力を制限するものばかりである。従って、制限値以下であれば、消費電力の抑制制御は実行されることはなく、発光面積や輝度の違いを管理することは出来ない。
このため、平均階調レベル(APL:Average Picture Level )が低めの映像を表示し続ける場合、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動により見映えを良くすることができたとしても、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動を行わない場合に比して消費電力が増加する問題があった。
特開2005−49751号公報 この特許文献には、入力映像信号の平均輝度レベルを下げる機能と、平均輝度レベルに応じてピーク輝度レベルを増減させる機能とを組合せて消費電力の低減効果をある程度に保ったまま輝度のダイナミックレンジを実質的に拡張し、コントラスト感の低下を防ぐ技術が開示されている。
しかし、この特許文献に記載の技術では、これらの技術を適用しない場合の消費電力よりも消費電力を低下させたり、任意の消費電力を設定できない問題がある。
そこで、発明者らは、アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールにおけるピーク輝度レベルを制御するとともに入力表示データを所定のガンマ特性でガンマ変換した表示データを前記自発光表示モジュールに供給するピーク輝度レベル制御装置として、(a)前記自発光表示モジュールに供給される前記入力表示データの平均階調値を算出する平均階調値算出部と、(b)ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時に、前記平均階調値に応じたピーク輝度レベルが得られるように自発光表示モジュールの駆動条件を制御する駆動条件制御部と、(c)平均消費電力となる前記表示データの平均階調値に対応する、前記ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時のピーク輝度レベルが前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルより大きい場合には、前記突き上げ駆動時のピーク輝度レベルと前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルとの差から求めたガンマ変換値と前記ガンマ特性とから、新たにガンマ特性を定め、該ガンマ特性に基づき前記入力表示データをガンマ変換するガンマ変換部とを有するものを提案する。
ここで、「ピーク輝度レベルの突き上げ駆動」とは、少なくとも一部の階調域において標準値より高いピーク輝度レベルにより画像が表示される状態をいう。なお、「ピーク輝度レベルの突き上げ駆動」には、全階調域についてピーク輝度レベルが標準値よりも高い場合が含まれる他、標準値より高いピーク輝度レベルが設定される階調域と標準値より低いピーク輝度レベルが設定される階調域が混在する場合も。
発明者らの提案する発明の場合、どのような表示データが入力される場合にも、低消費電力化と高画質化を両立させることができる。
以下、発明をアクティブマトリクス駆動型の有機ELディスプレイ装置(自発光表示装置)に適用する場合について説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する形態例は、発明の一つの形態例であって、これらに限定されるものではない。
(A)形態例1
(A−1)有機ELディスプレイ装置の機能構成
図1に、有機ELディスプレイ装置1の機能構成を示す。有機ELディスプレイ装置1は、有機ELパネルモジュール3及びピーク輝度レベル制御部5で構成される。
有機ELパネルモジュール3は、画素をパネル解像度に応じてマトリクス状に配置した有機ELパネル11とドライバICブロック13で構成される。
このうち、有機ELパネル11はカラー表示用であり、画素は発光色別に配置される。
ただし、画素が複数色の発光層を積層した構造の有機EL素子の場合、1つの画素が複数の発光色に対応する。
図2に、有機ELパネル11を構成する画素構造を示す。画素15は、スイッチ素子T1、キャパシタC、電流ドライブ素子T2、デューティ制御素子T3及び有機EL素子Dで構成される。
スイッチ素子T1は、データ線DLに印加された信号電圧VinのキャパシタCへの書き込みを制御するトランジスタである。書き込み許可信号は、走査線ドライバ(ドライバICブロック13)から走査線WLを通じて供給される。
キャパシタCは、各画素に対応する信号電圧Vinを1フレームの間保持する記憶素子である。キャパシタCを用いることで、信号電圧Vinの書き込みが線順次に実行される場合でも、面順次走査方式で書き込まれる場合と同様の発光態様が実現される。
電流ドライブ素子T2は、キャパシタCに保持されている信号電圧Vinに応じた駆動電流を有機EL素子Dに供給するトランジスタである。ここでの駆動電流値は、電流ドライブ素子T2のゲートソース間に印加される電圧Vgsにより定まる。
デューティ制御素子T3は、有機EL素子Dの1フレーム内の点灯時間割合(デューティ)を制御するトランジスタである。デューティ制御素子T3は、有機EL素子Dに対して直列に接続されており、オンオフ制御により有機EL素子Dに対する駆動電流の供給と停止を制御する。
なお、デューティ制御素子T3の制御信号は、デューティ線制御ドライバ(ドライバICブロック13)からデューティ制御線DTLを通じて供給される。
図3に、デューティ制御信号の信号波形と有機EL素子Dの点灯・非点灯状態との関係を示す。
図3(A)は、1フレーム期間を与える垂直同期信号である。図3(B)は、点灯時間が短い場合のデューティ制御信号の波形である。図3(C)は、点灯時間長が長い場合のデューティ制御信号の波形である。
この形態例の場合、デューティ制御素子T3がPチャネル型のFETであるので、デューティ制御信号のLレベル期間が点灯時間を表し、Hレベル期間が消灯時間を表している。
なお、有機ELパネル11の画面輝度は点灯時間長に比例する。従って、点灯時間長の可変制御は、表示画面の物理的なピーク輝度を可変制御するのと同じである。
図4に、ドライバICブロック13の機能構成を示す。
ドライバICブロック13は、タイミングジェネレータ31と、データ線ドライバ33と、走査線ドライバ35と、デューティ線制御ドライバ37により構成される。
このうち、タイミングジェネレータ31は、ドライバ駆動用のタイミングパルスを発生する回路である。
データ線ドライバ33は、水平同期信号に同期したタイミングで書き込み対象である走査線上の各画素の映像信号Vinをデータ線DLに印加する処理を実行する。走査線ドライバ35は、水平同期信号に同期したタイミングで1ラインずつ走査線に書き込み許可信号を印加する処理を実行する。
デューティ線制御ドライバ37は、ピーク輝度レベル制御部5から与えられるデューティ制御信号Sd を有機ELパネル11の駆動に適した電圧レベルに昇圧してデューティ制御信号線DTLに印加する処理を実行する。
ピーク輝度レベル制御部5は、低消費電力化と高画質化とが両立するように有機ELパネルモジュール3の駆動条件を制御する処理デバイスである。
この形態例の場合、ピーク輝度レベル制御部5は、ピーク輝度突き上げ設定部21、APL算出部23、ピーク輝度制御部25及びガンマ特性変換部27で構成する。
ピーク輝度突き上げ設定部21は、ピーク輝度レベル突き上げ駆動の実行又は不実行の設定を行う処理デバイスである。なお、設定処理は、外部(アプリケーション)より与えられる設定制御信号を通じて実行される。設定結果は、ピーク輝度突き上げ設定部21からピーク輝度制御部25とガンマ特性変換部27とに供給される。
APL算出部23は、入力表示データをディジタル処理し、1フレームごとの平均階調値を算出する処理デバイスである。算出された平均階調値は、ピーク輝度制御部25に出力される。
ピーク輝度制御部25は、ピーク輝度突き上げ駆動の設定状態に基づいて、適切な点灯時間長のデューティ制御信号Sd を生成する処理デバイスである。例えばピーク輝度突き上げ駆動の不実行が設定されている場合、ピーク輝度制御部25は、点灯時間長が標準値(固定長)のデューティ制御信号Sd を生成する。
一方、ピーク輝度突き上げ駆動の実行が設定されている場合、ピーク輝度制御部25は、フレーム単位に算出される表示データの平均階調値に応じた点灯時間長のデューティ制御信号Sd を生成する。
各平均階調値に対応する点灯時間長は、メモリ等に事前に設定されているものとする。因みに、有機ELパネル11の輝度は、点灯時間長に対して線形に変化する。従って、点灯時間長の変化率は、そのままピーク輝度レベルの突上げ率となる。
ガンマ特性変換部27は、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動が実行状態に応じ、事前に設定されたガンマ特性に基づくガンマ変換処理を入力表示データに対して実行する処理デバイスである。
例えば、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動の不実行が設定されている場合、ガンマ特性変換部27は、入力表示データを入力時のまま有機ELパネルモジュール3に出力する。この場合のガンマ変換値は「1」である。
一方、ピーク輝度突き上げ駆動の実行が設定されている場合、ガンマ特性変換部27は、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動による消費電力の増加量以上に消費電力の削減効果が得られるように、入力表示データのガンマ変換処理を実行する。
この形態例の場合、ガンマ変換値は1以上の固定値に設定されている。ここでのガンマ変換値は、ピーク輝度レベルの平均的な突き上げ率の想定値に基づいて事前に設定される。一般に、想定される消費電力の増加量が大きいほど、ガンマ変換値は大きな値に設定される。なお、具体的な設定方法については後述する。
(A−2)ガンマ変換値の決定方法
前述したように、この形態例におけるピーク輝度レベル制御部5は、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動に伴う消費電力の増加量以上に消費電力の削減効果を発揮するように入力表示データをガンマ変換することを特徴とする。
以下、ガンマ変換値の決定方法について説明する。
(a)ピーク輝度レベルの突き上げ率と消費電力との関係
図5に、ピーク輝度レベルを突き上げ駆動しない場合における平均階調値と消費電力の関係を示す。一方、図6に、ピーク輝度レベルを突き上げ駆動する場合における平均階調値と消費電力の関係を示す。
図5及び図6のいずれの場合も、左縦軸側の目盛りがピーク輝度レベルを示す。また、右縦軸側の目盛りが電力割合を示す。電力割合は、平均階調値が100%輝度(すなわち、全ての画素が100%輝度)の場合に消費される電力を「1」とした値である。
ピーク輝度レベルを突き上げ駆動しない場合(図5)、ピーク輝度レベルは全ての平均階調値について300〔cd/m2〕である。一方、ピーク輝度レベルを突き上げ駆動する場合(図6)、入力表示データの平均階調値が小さいほどピーク輝度レベルは高い値に設定され、入力表示データの平均階調値が大きいほどピーク輝度レベルは小さい値に設定される。
例えば表示画像が白ベタに近い場合、ピーク輝度は200〔cd/m2〕近くまで低下される。この際の電力割合は約0.66である。
一方、表示画像が黒ベタに近い場合、ピーク輝度は600〔cd/m2〕近くまで増加される。
なお、図6に示すピーク輝度レベルの突き上げ駆動特性では、平均階調値の低域側から高域側までピーク輝度レベルが直線的に変化している。しかし、ピーク輝度レベルの変化は、必ずしも直線に限るものではない。
平均階調値が高域に近づくほどピーク輝度レベルが連続的に低下する特性を有していれば、ピーク輝度レベルの変化は曲線でも構わない。
さて、図6に示すピーク輝度レベルの突き上げ駆動特性は、一般に採用されている特性であるが、このようなピーク輝度の突き上げは、表示画面の見栄えを良くする一方で消費電力を増加させることが多い。この特性を、図7を用いて説明する。
図7は、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動の実行時と不実行時の消費電力の大小関係を示すために、図5と図6を重ね合わせた図である。
一般に、有機ELパネル11の平均的な輝度レベルは30%であることが知られている。一般的なテレビジョン放送番組が表示される場合、平均的な輝度レベルは30%程度と考えられているし、世の中に存在する表示内容のほとんどは30%程度と考えられる。
また、有機ELパネル11のガンマ特性を 2.2乗(ほぼ一般的な値)と考えると、平均階調値が約58%のところが一般的な表示コンテンツの平均レベルと考えられる。
図7では、平均階調値が約58%の付近を破線で囲んで表している。
従って、一般的な使用態様では、平均階調値が約58%の表示が継続する場合に消費される電力が、平均的な消費電力と想定される。
この時の消費電力を、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動がある場合とない場合とで比較すると、ガンマ変換により実現すべき削減量が分かる。
通常、有機ELパネル11の輝度と電流との間には比例関係がある。このため、突き上げ駆動による輝度の上昇分だけ消費電力が上昇すると考えられる。
例えば、図7の場合、平均階調値の58%に対応するピーク輝度レベルは300〔cd/m2〕から368〔cd/m2〕に突き上げられる。
この突き上げ率は約23%である。従って、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動による増加する消費電力は約23%であることが分かる。
なお当然ながら、突き上げ駆動時におけるピーク輝度レベルの変化が小さいものを用いれば、消費電力の上昇分も小さくなる。
(b)消費電力の増加分を打ち消すのに必要なガンマ変換値の条件
図8に、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動により増加した消費電力分を削減するのに必要なガンマ特性の設定例を示す。ガンマ特性は、入力表示データの中間階調域の輝度のみを下げる(ガンマ特性カーブを深くする)効果を有している。
前述したように、有機ELパネル11の階調値に対する輝度特性(ガンマ特性)を与えるガンマ係数は一般に 2.2乗である。この場合、ガンマ係数を 2.2乗よりも深く設定することができれば、入力表示データの中間階調域の輝度を下げることができる。すなわち、消費電力を下げることができる。
従って、ガンマ係数をいくつに設定すれば、ピーク輝度レベルの突き上げによる消費電力の増加を打ち消すことができるかを考える。
ここで、発明者らは、有機ELパネル11の平均的な輝度レベル(平均階値)に注目する。実際の表示内容は様々であっても、平均的な輝度レベルは、有機ELパネル11の平均的な輝度レベル(平均階調値)と同じになると考えられるためである。
この形態例の場合であれば、平均階調値58%のポイントにおいて、 2.2乗のガンマ係数に対応する輝度を23%ダウンできるガンマ係数が最低限必要な条件である。この形態例の場合、ガンマ係数は、2.67乗以上であることが求められる。
(c)ガンマ変換値の設定及びガンマ変換処理
図9に、ガンマ特性変換部27で実行するガンマ変換処理の内容を示す。すなわち、階調値に対する輝度特性(ガンマ特性)を元々の 2.2乗から2.67乗に変換するために使用する表示データのガンマ変換手法を示す。
前述したように有機ELパネル11は本来、表示階調値に対して 2.2乗のガンマ特性を持っている。従って、ガンマ特性変換部27のガンマ変換は、この 2.2乗のガンマ特性と合わせて2.67乗のガンマ特性を実現することになる。
例えばピーク輝度レベルの突き上げ駆動を実行しない場合、ガンマ特性変換部27は、ガンマ変換値に1乗(入力階調値と出力階調値は同一)を使用する。
これに対し、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動を実行する場合、ガンマ特性変換部27は、ガンマ変換値に1.21乗を使用する。ここでのガンマ変換値1.21は、2.67/2.2に基づいて算出される。
勿論、有機ELパネル11のガンマ変換値を1.21より大きくすれば(平均的な消費電力に対する低下量を大きくすれば)、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動を行わない場合よりも消費電力を小さくすることができる。
図10に、以上説明したガンマ変換値の設定までの流れを模式的に示す。なお、図10では、有機ELパネル11について想定される平均輝度レベル(平均階調値)をAPLa、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動時の消費電力の上昇比率をPuとする。APLaもPuも正規化した値(1に対する比率)とする。
また、有機ELパネル11の元々のガンマ係数をγp[乗]、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動による消費電力の増加分以上に消費電力を下げるのに必要なガンマ係数をγa[乗]とする。また、γaを実現するのに必要なガンマ変換値をγchg[乗]とする。
まず、APLaについて突き上げ駆動後のピーク輝度レベルが標準輝度(突き上げ駆動を行わない場合の輝度)に対して上昇した比率を求める。上昇比率を抽出する。この形態例の場合、突き上げ輝度の上昇比率は、消費電力の上昇比率Puと同じ値である。
ここで、上昇比率Puの抽出には、有機ELパネル11についての予測値であるAPLaの情報が使用される。
次に、APLa時のγpに対し、電力(すなわち、輝度)をPu分だけ下げるためのガンマ特性γaが求められる。
このときの算出式は比率ですべて計算され、次式の関係式で導き出される。
APLaγa=APLaγp×(2−Pu)
最後に算出されたγaを実現するための表示データ信号のガンマ変換値(すなわち、γchg)を算出する。
算出式は次式で与えられる。
γchg=γa/γp
前述した具体例では、この算出式にγa=2.67、γp= 2.2を代入し、ガンマ変換値1.21乗を求めている。
ガンマ特性変換部27には、このように設定されたガンマ変換値1.21に対応する入出力特性(ガンマ特性)に基づいて入力表示データをガンマ変換し、変換後の表示データを有機ELパネルモジュール3に出力する。
(A−3)形態例の効果
以上説明したように、この形態例に係る有機ELディスプレイ装置では、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動とガンマ特性変換部27(ガンマ変換値1.21)によるガンマ変換処理とを組み合わせることにより、高画質化を実現しつつも、消費電力の増加を確実に抑制することができる。
すなわち、消費電力上昇を抑えたピーク輝度レベルの突き上げ駆動を実現できる。換言すると、消費電力の抑制と見栄えの向上とを両立できるピーク輝度レベルの制御技術を実現できる。
また、この形態例で開示する技術では、ガンマ変換値は、1以上の任意の値に設定できる。
従って、単にピーク輝度レベルの突き上げ駆動による消費電力の増加量を打ち消す分だけでなく、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動時に増加する消費電力分以上に消費電力を削減できる。すなわち、ピーク輝度レベルを実行しない場合以上に消費電力を低下させることができる。
なお、この形態例の場合には、有機ELパネル11の平均的な使用態様を想定して(入力表示データの平均階調値を想定して)設定したガンマ変換値を全ての入力表示データに適用するため、1フレーム単位でガンマ変換値を求める処理が不要である。従って、信号処理やシステムの構成を簡単なものにできる。
また、ガンマ特性が固定されるため、明暗変化が早く大きい入力表示データが入力される場合にも、ガンマ変換値が固定であるので安定した画質が期待できる。
以上のように良好な画質を確保した状態で低消費電力化を実現できるため、バッテリー動作機器であれば動作時間を一段と長くできる。また、商用電源(ACコンセント)から電源の供給を受ける機器であれば、電気代の節約が期待できる。
(B)他の形態例
(B−1)ガンマ変換値の切り替え処理1
前述の形態例においては、有機ELパネル11の平均的な使用態様を想定して(入力表示データの長期的な平均階調値を想定して)設定したガンマ変換値を全ての入力表示データに適用する場合について説明した。
しかし、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動の実行によって消費電力が増加する階調範囲に限ってガンマ変換処理を実行し、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動によって消費電力が低減する階調範囲ではガンマ変換処理を停止する手法を採用しても良い。
図11に、ガンマ変換値の2値的な切り替え機能を実現する変更点の設定例を示す。図11の場合、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動を実行する場合の輝度値とピーク輝度レベルの突き上げ駆動を実行しない場合の輝度値が丁度交差する平均階調値が変更点に設定されている。図11では、この領域の境界を点線で示す。
図11に示すように、変更点より平均階調値が大きい領域では、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動によって消費電力が少なくなるのに対し、変更点より平均階調値が小さい領域では、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動によって消費電力が大きくなっていることが分かる。
すなわち、変更点より平均階調値が大きい領域では、黒塗りの三角マークを結ぶ実線が黒塗りの三角マークを結ぶ点線よりも下に位置するのに対し、変更点より平均階調値が小さい領域では、黒塗りの三角マークを結ぶ実線が黒塗りの三角マークを結ぶ点線よりも上に位置することが分かる。
従って、変更点より低い平均階調値の入力表示データが入力されている場合には、前述の説明のように決定されたガンマ変換値(>1)で消費電力の上昇を抑制した突き上げ駆動を選択する。
一方、変更点より高い平均階調値の入力表示データが入力されている場合には、ガンマ変換値が「1」のガンマ変換処理を選択し、ピーク輝度レベルの抑制による消費電力の低減効果を積極的に利用する。
結果的に、有機ELパネル11に入力される平均的な表示内容に対し、消費電力の確実な削減とピーク輝度レベルの突き上げ駆動による画質の向上とを同時に実現することができる。
図12に、平均階調範囲別にガンマ変換値を切り替えることができるガンマ特性変換部を搭載する有機ELディスプレイ装置41の構成例を示す。
なお、図12には図1との対応部分に同一符号を付して示す。
図12と図1との相違点は、ピーク輝度レベル制御部51を構成するガンマ特性変換部53にガンマ変換値の切り替え機能が搭載される点と、ガンマ変換値の切り替え処理を実現するために、平均階調値算出部23で算出された平均階調値が1フレーム毎に与えられる点である。
図13に、ガンマ特性変換部53が実行する制御フローを示す。まず、ガンマ特性変換部53は、突き上げ駆動の実行が設定されているか否かを判定する(S1)。
肯定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、各フレームの入力表示データについて算出された平均階調値が変更点を与える階調値APLn以下か否かを判定する(S2)。
この判定でも肯定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、事前に設定されたガンマ変換値γchg(>1)を選択し、当該ガンマ変換値γchgに基づくガンマ変換処理を実行する(S3)。
一方、判定処理S1又はS2で否定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、ガンマ変換値に「1」を選択し、入力された階調値をそのまま有機ELパネルモジュール3に出力する(S4)。
以上の通り、この処理方法を採用すれば、平均階調値が低くピーク輝度レベルの突き上げ駆動によって消費電力が増加する場合に限り、中間階調域の表示輝度を低下させるガンマ変換処理を適用することができる。
結果的に、ピーク輝度レベルの突き上げ時の消費電力を、不実行時の消費電力に比して確実に低減することができる。
(B−2)ガンマ変換値の切り替え処理2
前述の「切り替え処理1」においては、変更点を境にガンマ変換値を2値的に切り替える場合について説明した。
しかし、動画像を表示する場合等、入力表示データの平均階調値が変更点を滑らかに通過する場合には、ガンマ特性の2値的な変化が画質の低下として認識される可能性がある。
そこで、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動の実行時に、全ての平均階調域でガンマ変換値に「1」を使用しない方法を提案する。換言すると、ガンマ変換値を2値間で徐々に変化させる方法を提案する。
ピーク輝度レベルの突き上げ駆動による輝度の上昇率がそれほど大きくない場合には、ガンマ特性の変化量も小さい。従って、変更点の付近における画質低下を認識させないための有効な手法と考えられる。
図14に、この種の処理機能に対応するガンマ特性変換部53の制御フロー例を示す。なお、有機ELディスプレイ装置のシステム構成は図12と同じである。
まず、ガンマ特性変換部53は、突き上げ駆動の実行が設定されているか否かを判定する(S11)。
肯定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、各フレームの表示データ信号について算出された平均階調値が変更点を与える階調値APLn以下か否かを判定する(S12)。
この判定でも肯定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、ガンマ変換値に事前に設定された値γchgを選択し、当該値に基づくガンマ変換処理を実行する(S13)。
なお、判定処理S11で否定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、ガンマ変換値に「1」を選択し、入力された階調値をそのまま出力する(S14)。
また、判定処理S12で否定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、数フレームを掛けてガンマ変換値が「1」に変化するようにガンマ変換値を決定し、決定されたガンマ変換値に基づくガンマ変換処理を実行する(S15)。
この他、図15に示すような処理方法を採用することもできる。この場合も、有機ELディスプレイ装置のシステム構成は図12と同じものを想定する。
まず、ガンマ特性変換部53は、突き上げ駆動の実行が設定されているか否かを判定する(S21)。
肯定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、各フレームの表示データ信号について算出された平均階調値が変更点を与える階調値APLn以下か否かを判定する(S22)。
ただし、ここでの判定処理は、ヒステリシス機能その他のフィルタ処理付の判定を使用する。すなわち、変更点を与える階調値APLnに対する判定結果が切り替わる場合には、事前に定めたヒステリシス条件を満たす場合にのみ最終的な判定結果の切り替えを実行する。
この判定でも肯定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、ガンマ変換値に事前に設定された値γchgを選択し、当該値に基づくガンマ変換処理を実行する(S23)。一方、判定処理S21又はS22で否定結果が得られた場合、ガンマ特性変換部53は、ガンマ変換値に1を選択し、入力された階調値をそのまま出力する(S24)。
以上の通り、この処理方法を採用すれば、入力表示データの平均階調値が変更点の前後で推移する場合に、ガンマ変換値が頻繁に切り替わる事態を低減することができる。
結果的に、ピーク輝度レベルの突き上げ時の消費電力を不実行時の消費電力に比して低減するという効果を維持しつつ、ガンマ特性の変更に伴う画質の低下を防止できる。
(B−3)ガンマ変換値の設定
前述した形態例の場合には、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動時に用いるガンマ変換値γchgを、有機ELパネル11の平均的な使用態様を想定して(入力表示データの平均階調値を想定して)設定する場合について説明した。
すなわち、固定のガンマ特性を適用する場合について説明した。
しかし、ガンマ特性(ガンマ変換値)は、1フレーム毎に算出される入力表示データの平均階調値に連動して1フレーム単位で設定しても良い。
例えば、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動による消費電力の増加量が大きい場合にはガンマ変換値を大きな値に設定し、ピーク輝度レベルの突き上げ駆動による消費電力の増加量が小さい場合にはガンマ変換値を1に近い値(>1)に設定しても良い。
ただし、この場合には、各平均階調値に最適なガンマ特性を読み出してガンマ変換処理を実行する等の処理が1フレーム単位で必要になる。
(B−4)平均階調値の他の算出方法
前述の形態例の場合、入力表示データの平均階調値はフレーム単位で算出する場合について説明した。
しかし、平均階調値は、任意の1フレームについて定期的に又は不定期に算出しても良い。
また、平均階調値は、一定期間(例えば数フレーム期間)内に入力された入力表示データの平均値として算出しても良い。
これらの算出方法を採用する場合、システムに要求される処理負荷を小さくできる。
(B−5)他のピーク輝度レベル制御方法
前述した形態例においては、1フレーム期間内の点灯時間割合を制御するデューティ制御信号によりピーク輝度レベルを可変制御する場合について説明した。
しかし、有機ELパネルのピーク輝度レベルは他の方法によっても制御できる。
例えば1フレーム期間内の点灯時間は固定とし、データ線DLに印加する電圧値のダイナミックレンジを可変制御することによりピーク輝度レベルを制御する手法を採用しても良い。
なお、輝度変化特性はガンマ基準電圧に対して、有機ELパネル11のガンマ特性に沿って変化する。従って、この場合、ピーク輝度レベルの突き上げ率は、ガンマ特性で変換したガンマ基準電圧に基づいて制御する。
図16に、この種の制御手法を採用する有機ELディスプレイ装置61の機能構成を示す。なお、図16は、図1に示す形態例との対応部分に同一符号を付して表している。勿論、他の形態例で説明したシステム構成にも適用できる。
有機ELディスプレイ装置61は、有機ELパネルモジュール71及びピーク輝度レベル制御部81で構成される。
なお、ピーク輝度レベル制御部81を構成する機能ブロックのうちピーク輝度制御部83以外の構成は形態例1と同じである。
ピーク輝度制御部83は、平均階調値に応じたピーク輝度レベルの増減を、データ線ドライバ33のガンマ基準電圧を制御することにより実行する処理デバイスである。ただし、ガンマ基準電圧を線形に制御しても発光輝度は線形に変化しない。
従って、ピーク輝度制御部83は、有機ELパネル11のガンマ特性を考慮して設定したガンマ基準電圧制御信号Sγをピーク輝度レベルの制御用に出力する。もっとも、ガンマ基準電圧制御信号Sγでは、制御目標であるピーク輝度レベル又は変化量だけを表し、実際の基準電圧はドライバICブロック73側で発生する構成を採用しても良い。
一方、有機ELパネルモジュール71は、有機ELパネル11とドライバICブロック73で構成される。
ドライバICブロック73は、ガンマ基準電圧制御信号Sγに基づいてデータ線ドライバ33の出力段に位置するディジタル/アナログ変換回路に印加するガンマ基準電圧を発生するガンマ基準電圧発生器を搭載する点を除き、図4に示す回路構成と同じ構成を採用する。
図17に、ドライバICブロック73の内部構成例を示す。また、図18に、ガンマ基準電圧発生器75とデータ線ドライバ33との接続関係を示す。なお、ガンマ基準電圧発生器75は、ドライバICブロック73の外部に配置することも可能である。
図18に示すように、データ線ドライバ33は、画素の配列順にシリアル入力される表示データを対応するデータ線に分配するシフトレジスタ91と、各データ線を出力先とするデータ線用のD/A変換回路93とで構成される。
データ線用のD/A変換回路93には、ガンマ基準電圧発生器75内のガンマ基準電圧発生用のD/A変換回路95で発生されたガンマ基準電圧が供給される。このガンマ基準電圧は、データ線用のD/A変換回路93から出力されるアナログ電圧のダイナミックレンジを規定する電圧である。
勿論、ダイナミックレンジが広いほど、有機EL素子Dに流れる駆動電流の最大値が大きくなり、その分、高い輝度で有機EL素子Dを光らせることができる。
このような制御手法を採用しても、形態例と同じ効果を得ることが可能である。
(B−6)画素構造
前述の形態例においては、図2に示す画素構造を例示した。
しかし、画素構造はこれに限らない。例えば図19に示すように、電流ドライブ素子T2をNチャネル型のFETとし、キャパシタCを電流ドライブ素子T2のゲート電極とドレイン電極の間に接続しても良い。
(B−7)製品例
(a)ドライブIC
前述した有機ELディスプレイ装置(有機ELパネルモジュール及び駆動条件制御部)は、いずれも1つのパネル上に形成することもできるが、処理回路部分と画素マトリクスとを別々に製造し、流通することもできる。
例えば、ドライバICブロックや駆動条件制御部はそれぞれ独立したドライブIC(integrated
circuit)として製造し、有機ELパネルとは独立に流通することもできる。勿論、ドライバICブロックと駆動条件制御部とで1つのドライブICを構成することもできる。
(b)表示モジュール
前述した形態例における有機ELディスプレイ装置は、図20に示す外観構成を有する表示モジュール101の形態で流通することもできる。
表示モジュール101は、支持基板105の表面に対向部103を貼り合わせた構造を有している。対向部103は、ガラスその他の透明部材を基材とし、その表面にはカラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が配置される。
なお、表示モジュール101には、外部から支持基板105に信号等を入出力するためのFPC(フレキシブルプリントサーキット)107等が設けられていても良い。
(c)電子機器
前述した形態例における有機ELディスプレイ装置は、電子機器に実装された商品形態でも流通される。
図21に、電子機器111の概念構成例を示す。電子機器111は、前述した有機ELディスプレイ装置113及びシステム制御部115で構成される。システム制御部115で実行される処理内容は、電子機器111の商品形態により異なる。
なお、電子機器111は、機器内で生成される又は外部から入力される画像や映像を表示する機能を搭載していれば、特定の分野の機器には限定されない。
この種の電子機器111には、例えばテレビジョン受像機が想定される。図22に、テレビジョン受像機121の外観例を示す。
テレビジョン受像機121の筐体正面には、フロントパネル123及びフィルターガラス125等で構成される表示画面127が配置される。表示画面127の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置に対応する。
また、この種の電子機器111には、例えばデジタルカメラが想定される。図23に、デジタルカメラ131の外観例を示す。図23(A)が正面側(被写体側)の外観例であり、図23(B)が背面側(撮影者側)の外観例である。
デジタルカメラ131は、撮像レンズ(図23は保護カバー133が閉じた状態であるので、保護カバー133の裏面側に配置される。)、フラッシュ用発光部135、表示画面137、コントロールスイッチ139及びシャッターボタン141で構成される。このうち、表示画面137の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置に対応する。
また、この種の電子機器111には、例えばビデオカメラが想定される。図24に、ビデオカメラ151の外観例を示す。
ビデオカメラ151は、本体153の前方に被写体を撮像する撮像レンズ155、撮影のスタート/ストップスイッチ157及び表示画面159で構成される。このうち、表示画面159の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置に対応する。
また、この種の電子機器111には、例えば携帯端末装置が想定される。図25に、携帯端末装置としての携帯電話機161の外観例を示す。図25に示す携帯電話機161は折りたたみ式であり、図25(A)が筐体を開いた状態の外観例であり、図25(B)が筐体を折りたたんだ状態の外観例である。
携帯電話機161は、上側筐体163、下側筐体165、連結部(この例ではヒンジ部)167、表示画面169、補助表示画面171、ピクチャーライト173及び撮像レンズ175で構成される。このうち、表示画面169及び補助表示画面171の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置に対応する。
また、この種の電子機器111には、例えばコンピュータが想定される。図26に、ノート型コンピュータ181の外観例を示す。
ノート型コンピュータ181は、下型筐体183、上側筐体185、キーボード187及び表示画面189で構成される。このうち、表示画面189の部分が、形態例で説明した有機ELディスプレイ装置に対応する。
これらの他、電子機器111には、オーディオ再生装置、ゲーム機、電子ブック、電子辞書等が想定される。
(B−8)他の表示デバイス例
形態例の説明においては、駆動条件制御部を有機ELディスプレイ装置に搭載する場合について説明した。
しかし、駆動条件制御部は、その他の自発光表示装置にも適用することができる。例えば無機ELディスプレイ装置、LEDを配列する表示装置、FEDディスプレイ装置やPDPディスプレイ装置等にも適用できる。
(B−9)制御デバイス構成
前述の説明では、駆動条件制御部をハードウェア的に実現する場合について説明した。
しかし、駆動条件制御部の一部又は全部は、ソフトウェア処理として実現することができる。
(B−10)その他
前述した形態例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される又は組み合わせられる各種の変形例及び応用例も考えられる。
有機ELディスプレイ装置の機能構成例を示す図である。 画素構造を説明する図である。 デューティ制御信号の波形を説明する図である。 有機ELパネルモジュールの内部構成例を示す図である。 ピーク輝度レベルの突き上げ処理を実行しない場合における平均階調値と消費電力との関係を示す図である。 ピーク輝度レベルの突き上げ処理を実行する場合における平均階調値と消費電力との関係を示す図である。 ピーク輝度レベルの突き上げ駆動の実行による消費電力の増加を説明する図である。 ピーク輝度レベルの突き上げ処理で増加した消費電力分を削減するガンマ特性の設定例を説明する図である。 ガンマ変換処理で使用するガンマ特性を説明する図である。 ガンマ変換値が設定されるまでの流れを示す図である。 ガンマ変換値を2値的に切り替える場合の変更点の設定例を説明する図である。 有機ELディスプレイ装置の他の機能構成例を示す図である。 ガンマ特性変換部が実行する制御フロー例を示す図である。 ガンマ特性変換部が実行する制御フロー例を示す図である。 ガンマ特性変換部が実行する制御フロー例を示す図である。 有機ELディスプレイ装置の他の機能構成例を示す図である。 有機ELパネルモジュールの内部構成例を示す図である。 ガンマ基準電圧発生器とデータ線ドライバとの接続関係を説明する図である。 他の画素構造を示す図である。 表示モジュールの構成例を示す図である。 電子機器の機能構成例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。 電子機器の商品例を示す図である。
符号の説明
1 有機ELディスプレイ装置
5 ピーク輝度レベル制御部
21 ピーク輝度突き上げ設定部
23 平均階調値算出部
25 ピーク輝度制御部
27 ガンマ特性変換部
41 有機ELディスプレイ装置
51 ピーク輝度レベル制御部
53 ガンマ特性変換部
61 有機ELディスプレイ装置
81 ピーク輝度レベル制御部
83 ピーク輝度制御部

Claims (9)

  1. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールにおけるピーク輝度レベルを制御するとともに入力表示データを所定のガンマ特性でガンマ変換した表示データを前記自発光表示モジュールに供給するピーク輝度レベル制御装置において、
    前記自発光表示モジュールに供給される前記入力表示データの平均階調値を算出する平均階調値算出部と、
    ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時に、前記平均階調値に応じたピーク輝度レベルが得られるように自発光表示モジュールの駆動条件を制御する駆動条件制御部と、
    平均消費電力となる前記表示データの平均階調値に対応する、前記ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時のピーク輝度レベルが前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルより大きい場合には、前記突き上げ駆動時のピーク輝度レベルと前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルとの差から求めたガンマ変換値と前記ガンマ特性とから、新たにガンマ特性を定め、該ガンマ特性に基づき前記入力表示データをガンマ変換するガンマ変換部と、
    を有するーク輝度レベル制御装置。
  2. 請求項1に記載のピーク輝度レベル制御装置において、
    前記平均階調値算出部は、任意の1フレームについて平均階調値を算出するーク輝度レベル制御装置。
  3. 請求項1に記載のピーク輝度レベル制御装置において、
    前記平均階調値算出部は、一定期間に入力された表示データについて平均階調値を算出
    するーク輝度レベル制御装置。
  4. 請求項1に記載のピーク輝度レベル制御装置において、
    前記平均階調値算出部は、フレーム毎に平均階調値を算出するーク輝度レベル制御装置。
  5. ピーク輝度レベル制御装置を備え、
    上記ピーク輝度レベル制御装置は、アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールにおけるピーク輝度レベルを制御するとともに入力表示データを所定のガンマ特性でガンマ変換した表示データを前記自発光表示モジュールに供給するピーク輝度レベル制御装置であり、
    前記自発光表示モジュールに供給される前記入力表示データの平均階調値を算出する平均階調値算出部と、
    ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時に、前記平均階調値に応じたピーク輝度レベルが得られるように自発光表示モジュールの駆動条件を制御する駆動条件制御部と、
    平均消費電力となる前記表示データの平均階調値に対応する、前記ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時のピーク輝度レベルが前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルより大きい場合には、前記突き上げ駆動時のピーク輝度レベルと前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルとの差から求めたガンマ変換値と前記ガンマ特性とから、新たにガンマ特性を定め、該ガンマ特性に基づき前記入力表示データをガンマ変換するガンマ変換部とを有する、自発光表示装置。
  6. 請求項5に記載の自発光表示装置において、
    各画素がエレクトロルミネセンス素子で構成される発光表示装置。
  7. ピーク輝度レベル制御装置を備え、
    上記ピーク輝度レベル制御装置は、アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールにおけるピーク輝度レベルを制御するとともに入力表示データを所定のガンマ特性でガンマ変換した表示データを前記自発光表示モジュールに供給するピーク輝度レベル制御装置であり、
    前記自発光表示モジュールに供給される前記入力表示データの平均階調値を算出する平均階調値算出部と、
    ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時に、前記平均階調値に応じたピーク輝度レベルが得られるように自発光表示モジュールの駆動条件を制御する駆動条件制御部と、
    平均消費電力となる前記表示データの平均階調値に対応する、前記ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時のピーク輝度レベルが前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルより大きい場合には、前記突き上げ駆動時のピーク輝度レベルと前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルとの差から求めたガンマ変換値と前記ガンマ特性とから、新たにガンマ特性を定め、該ガンマ特性に基づき前記入力表示データをガンマ変換するガンマ変換部とを有する、電子機器
  8. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールにおけるピーク輝度レベルを制御するとともに入力表示データを所定のガンマ特性でガンマ変換した表示データを前記自発光表示モジュールに供給するピーク輝度レベル制御方法において、
    前記自発光表示モジュールに供給される前記入力表示データの平均階調値を算出する処理と、
    ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時に、前記平均階調値に応じたピーク輝度レベルが得られるように自発光表示モジュールの駆動条件を制御する処理と、
    平均消費電力となる前記表示データの平均階調値に対応する、前記ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時のピーク輝度レベルが前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルより大きい場合には、前記突き上げ駆動時のピーク輝度レベルと前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルとの差から求めたガンマ変換値と前記ガンマ特性とから、新たにガンマ特性を定め、該ガンマ特性に基づき前記入力表示データをガンマ変換する処理と、
    を有するーク輝度レベル制御方法。
  9. アクティブマトリクス駆動型の自発光表示モジュールにおけるピーク輝度レベルを制御するとともに入力表示データを所定のガンマ特性でガンマ変換した表示データを前記自発光表示モジュールに供給する動作を制御するコンピュータに、
    前記自発光表示モジュールに供給される前記入力表示データの平均階調値を算出する処理と、
    ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時に、前記平均階調値に応じたピーク輝度レベルが得られるように自発光表示モジュールの駆動条件を制御する処理と、
    平均消費電力となる前記表示データの平均階調値に対応する、前記ピーク輝度レベルの突き上げ駆動実行時のピーク輝度レベルが前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルより大きい場合には、前記突き上げ駆動時のピーク輝度レベルと前記突き上げ駆動をしない時のピーク輝度レベルとの差から求めたガンマ変換値と前記ガンマ特性とから、新たにガンマ特性を定め、該ガンマ特性に基づき前記入力表示データをガンマ変換する処理と、
    を実行させるコンピュータプログラム。
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