JP6281140B2 - 映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置に関する。

表示装置において、画素毎に設けられる電気光学デバイスが駆動電圧に対してデバイス固有の非線形な光学応答を示すことが知られている。そのため、非線形な光学応答を示す電気光学デバイスの駆動に当たって、映像信号に対してガンマ補正が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１６５１１１号公報

表示装置にあっては、映像信号フォーマットや駆動モードに応じて、リフレッシュレート（フレームレート）や発光デューティを変更する場合がある。しかしながら、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方を変更すると、駆動電圧に対する発光輝度の特性、即ち、ガンマ特性が変動し、それに伴って画質の変動を引き起こす。

そこで、本開示は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方を変更しても、画質の変動の無い映像を得ることを可能とする映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、当該映像信号処理回路を有する表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の第１の映像信号処理回路は、映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部とを備える。 ガンマ修正部は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算する加算部とを有する。オフセット成分生成部は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出する発光時間算出部と、発光時間算出部が算出した発光時間に基づいて、次の式によりオフセット量を求めることによりオフセット成分を算出するオフセット算出部とを有する。
オフセット量＝α×Ｉds1×（ｔ１／ｔ２−１）
ここで、ｔ１は、第１の動作において発光時間算出部が算出した発光時間であり、ｔ２は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方が第１の動作とは異なる第２の動作において発光時間算出部が算出した発光時間であり、Ｉds1は、第１の動作における、画素の発光素子を駆動する駆動トランジスタに流れる発光時の電流値であり、αは所定の定数であり、オフセット量は、第１の動作から第２の動作に変更したときのオフセット成分である。
本開示の第２の映像信号処理回路は、映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対して、発光デューティに応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部と、表示装置の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定する測定部とを備える。ガンマ修正部は、発光デューティに応じたオフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算する加算部とを有する。オフセット成分生成部は、測定部の測定結果に基づいてオフセット成分を算出するオフセット算出部を有する。

また、上記の目的を達成するための本開示の第１の映像信号処理方法は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出し、算出された発光時間に基づいて、次の式を用いてオフセット量を求めることによりオフセット成分を算出し、ガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算するものである。
オフセット量＝α×Ｉds1×（ｔ１／ｔ２−１）
ここで、ｔ１は、第１の動作において算出した発光時間であり、ｔ２は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方が第１の動作とは異なる第２の動作において算出した発光時間であり、Ｉds1は、第１の動作における、画素の発光素子を駆動する駆動トランジスタに流れる発光時の電流値であり、αは所定の定数であり、オフセット量は、第１の動作から第２の動作に変更したときのオフセット成分である。
本開示の第２の映像信号処理方法は、表示装置の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定し、電流値の測定結果に基づいて、発光デューティに応じたオフセット成分を算出し、ガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算するものである。

また、上記の目的を達成するための本開示の第１の表示装置は、映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、ガンマ補正部から出力されるガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部とを有する映像信号処理回路と、発光素子および発光素子を駆動する駆動トランジスタを含む画素を有する表示部とを備える。 ガンマ修正部は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算する加算部とを有する。オフセット成分生成部は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出する発光時間算出部と、発光時間算出部が算出した発光時間に基づいて、次の式によりオフセット量を求めることによりオフセット成分を算出するオフセット算出部とを有する。
オフセット量＝α×Ｉds1×（ｔ１／ｔ２−１）
ここで、ｔ１は、第１の動作において発光時間算出部が算出した発光時間であり、ｔ２は、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方が第１の動作とは異なる第２の動作において発光時間算出部が算出した発光時間であり、Ｉds1は、第１の動作における、画素の発光素子を駆動する駆動トランジスタに流れる発光時の電流値であり、αは所定の定数であり、オフセット量は、第１の動作から第２の動作に変更したときのオフセット成分である。
本開示の第２の表示装置は、映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、ガンマ補正部から出力されるガンマ補正後の映像信号に対して、発光デューティに応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部とを有する映像信号処理回路と、発光素子を含む画素を有する表示部と、表示部の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定する測定部とを備える。ガンマ修正部は、発光デューティに応じたオフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算する加算部とを有する。オフセット成分生成部は、測定部の測定結果に基づいてオフセット成分を算出するオフセット算出部を有する。

上記の構成の映像信号処理回路、映像信号処理方法、あるいは、表示装置において、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方を変更した際に、ガンマ特性は、階調方向（信号電圧の大小方向）に変動（シフト）する。このガンマ特性の変動は、画質の変動を引き起こす要因となる。そこで、ガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与える。これにより、ガンマ特性の変動分を補正することができる。

本開示によれば、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方を変更した際のガンマ特性の変動分を補正することができるため、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方を変更しても、画質の変動の無い映像を得ることができる。
尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。

図１は、本開示が適用されるアクティブマトリクス型表示装置の基本的な構成の概略を示すシステム構成図である。 図２は、画素（画素回路）の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。 図３Ａは、発光デューティを変更したときのガンマ特性の変動を示す図であり、図３Ｂは、図３Ａの破線で囲んだ低輝度発光領域を拡大して示す図である。 図４Ａは、リフレッシュレートを変更したときのガンマ特性の変動を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの破線で囲んだ低輝度発光領域を拡大して示す図である。 図５は、ガンマ特性の変動の発生原理についての説明図である。 図６は、発光デューティが２０％のガンマ特性を基準にして、発光デューティを４５％にしたときの輝度比を、ガンマ特性の変動分について補正なしと補正ありでプロットしたグラフを示す図である。 図７Ａは、実施例１に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図であり、図７Ｂは、実施例１に係る映像信号処理回路の作用を説明する図である。 図８は、実施例２に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。 図９Ａは、実施例３に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図であり、図９Ｂは、オフセット成分（オフセット量）の変換式についての説明図である。 図１０は、実施例４に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。

以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置、全般に関する説明２．本開示の技術が適用される表示装置
２−１．システム構成
２−２．画素回路
２−３．ガンマ補正について
３．実施形態の説明
３−１．実施例１
３−２．実施例２
３−３．実施例３
３−４．実施例４
４．変形例

＜本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置、全般に関する説明＞ 本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置にあっては、ガンマ補正後の映像信号に対して与えるオフセット成分について、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方を変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量に対応した値に設定する構成とすることができる。

上述した好ましい構成を含む本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置にあっては、ガンマ修正部について、オフセット成分生成部と加算部とを有する構成とすることができる。オフセット成分生成部は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を生成する処理を行う。加算部は、ガンマ補正部でガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算する処理を行う。

上述した好ましい構成を含む本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置にあっては、オフセット成分生成部について、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を格納したテーブルから成る構成とすることができる。このとき、オフセット成分生成部は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に対応したオフセット成分をテーブルから選択して出力する。

あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置にあっては、オフセット成分生成部について、発光時間算出部と発光時間算出部とを有する構成とすることができる。発光時間算出部は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出する処理を行う。テーブルは、発光時間に応じたオフセット成分を格納する。そして、オフセット成分生成部は、発光時間算出部が算出した発光時間に対応したオフセット成分をテーブルから選択して出力する。

あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置にあっては、オフセット成分生成部について、発光時間算出部とオフセット算出部とを有する構成とすることができる。発光時間算出部は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方から発光時間を算出する処理を行う。オフセット算出部は、発光時間算出部が算出した発光時間に基づいてオフセット成分を算出する処理を行う。

あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の映像信号処理回路、映像信号処理方法、及び、表示装置にあっては、表示装置の表示エリア外にダミー画素が設けられていることを前提とする。そして、オフセット成分生成部について、ダミー画素の輝度あるいはダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定する測定部と、測定部の測定結果に基づいてオフセット成分を算出するオフセット算出部を有する構成とすることができる。

＜本開示の技術が適用される表示装置＞
［システム構成］
図１は、本開示が適用されるアクティブマトリクス型表示装置の基本的な構成の概略を示すシステム構成図である。

アクティブマトリクス型表示装置は、電気光学素子（発光素子）に流れる電流を、当該電気光学素子と同じ画素内に設けた能動素子、例えば絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって制御する表示装置である。絶縁ゲート型電界効果トランジスタとしては、典型的には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）を用いることができる。

ここでは、一例として、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子である例えば有機ＥＬ素子を、画素（画素回路）の発光素子として用いるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の場合を例に挙げて説明するものとする。以下では、「画素回路」を単に「画素」と記述する場合もある。

図１に示すように、本開示の技術が適用される有機ＥＬ表示装置１０は、有機ＥＬ素子を含む複数の画素２０が行列状（マトリクス状）に２次元配置されて成る画素アレイ部３０と、当該画素アレイ部３０の周辺に配置される駆動回路部（駆動部）とを有する構成となっている。駆動回路部は、例えば、画素アレイ部３０と同じ表示パネル７０上に搭載された書込み走査部４０、駆動走査部５０、及び、信号出力部６０等から成り、画素アレイ部３０の各画素２０を駆動する。尚、書込み走査部４０、駆動走査部５０、及び、信号出力部６０のいくつか、あるいは全部を表示パネル７０外に設ける構成を採ることも可能である。

ここで、有機ＥＬ表示装置１０がカラー表示対応の場合は、カラー画像を形成する単位となる１つの画素（単位画素／ピクセル）は複数の副画素（サブピクセル）から構成される。このとき、副画素の各々が図１の画素２０に相当することになる。より具体的には、カラー表示対応の表示装置では、１つの画素は、例えば、赤色（Ｒｅｄ；Ｒ）光を発光する副画素、緑色（Ｇｒｅｅｎ；Ｇ）光を発光する副画素、青色（Ｂｌｕｅ；Ｂ）光を発光する副画素の３つの副画素から構成される。

但し、１つの画素としては、ＲＧＢの３原色の副画素の組み合わせに限られるものではなく、３原色の副画素に更に１色あるいは複数色の副画素を加えて１つの画素を構成することも可能である。より具体的には、例えば、輝度向上のために白色（Ｗｈｉｔｅ；Ｗ）光を発光する副画素を加えて１つの画素を構成したり、色再現範囲を拡大するために補色光を発光する少なくとも１つの副画素を加えて１つの画素を構成したりすることも可能である。

画素アレイ部３０には、ｍ行ｎ列の画素２０の配列に対して、行方向（画素行の画素の配列方向／水平方向）に沿って走査線３１（３１₁〜３１_m）と電源供給線３２（３２₁〜３２_m）とが画素行毎に配線されている。更に、ｍ行ｎ列の画素２０の配列に対して、列方向（画素列の画素の配列方向／垂直方向）に沿って信号線３３（３３₁〜３３_n）が画素列毎に配線されている。

走査線３１₁〜３１_mは、書込み走査部４０の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。電源供給線３２₁〜３２_mは、駆動走査部５０の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。信号線３３₁〜３３_nは、信号出力部６０の対応する列の出力端にそれぞれ接続されている。

書込み走査部４０は、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この書込み走査部４０は、画素アレイ部３０の各画素２０への映像信号の信号電圧の書込みに際して、走査線３１（３１₁〜３１_m）に対して書込み走査信号ＷＳ（ＷＳ₁〜ＷＳ_m）を順次供給することによって画素アレイ部３０の各画素２０を行単位で順番に走査する、所謂、線順次走査を行う。

駆動走査部５０は、書込み走査部４０と同様に、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この駆動走査部５０は、書込み走査部４０による線順次走査に同期して、第１電源電位Ｖ_{cc_H}と当該第１電源電位Ｖ_{cc_H}よりも低い第２電源電位Ｖ_{cc_L}とで切り替わることが可能な電源電位ＤＳ（ＤＳ₁〜ＤＳ_m）を電源供給線３２（３２₁〜３２_m）に供給する。後述するように、駆動走査部５０による電源電位ＤＳのＶ_{cc_H}／Ｖ_{cc_L}の切替えによって、画素２０の発光／非発光（消光）の制御が行われる。

信号出力部６０は、信号供給源（図示せず）から供給される輝度情報に応じた映像信号の信号電圧（以下、単に「信号電圧」と記述する場合もある）Ｖ_sigと基準電圧Ｖ_ofsとを選択的に出力する。ここで、基準電圧Ｖ_ofsは、映像信号の信号電圧Ｖ_sigの基準となる電圧（例えば、映像信号の黒レベルに相当する電圧）であり、後述する閾値補正処理の際に用いられる。

信号出力部６０から出力される信号電圧Ｖ_sig／基準電圧Ｖ_ofsは、信号線３３（３３₁〜３３_n）を介して画素アレイ部３０の各画素２０に対して、書込み走査部４０による走査によって選択された画素行の単位で書き込まれる。すなわち、信号出力部６０は、信号電圧Ｖ_sigを行（ライン）単位で書き込む線順次書込みの駆動形態を採っている。

［画素回路］
図２は、画素（画素回路）２０の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。画素２０の発光部は、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子である有機ＥＬ素子２１から成る。

図２に示すように、画素２０は、有機ＥＬ素子２１と、有機ＥＬ素子２１に電流を流すことによって当該有機ＥＬ素子２１を駆動する駆動回路とによって構成されている。有機ＥＬ素子２１は、全ての画素２０に対して共通に配線された共通電源線３４にカソード電極が接続されている。

有機ＥＬ素子２１を駆動する駆動回路は、駆動トランジスタ２２、サンプリングトランジスタ２３、保持容量２４、及び、補助容量２５を有する構成となっている。駆動トランジスタ２２及びサンプリングトランジスタ２３として、例えば、Ｎチャネル型のＴＦＴを用いることができる。

但し、ここで示した、駆動トランジスタ２２及びサンプリングトランジスタ２３の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。すなわち、駆動トランジスタ２２及びサンプリングトランジスタ２３の一方又は両方として、Ｐチャネル型のＴＦＴを用いることができる。

駆動トランジスタ２２は、一方の電極（ソース／ドレイン電極）が有機ＥＬ素子２１のアノード電極に接続され、他方の電極（ソース／ドレイン電極）が電源供給線３２（３２₁〜３２_m）に接続されている。

サンプリングトランジスタ２３は、一方の電極（ソース／ドレイン電極）が信号線３３（３３₁〜３３_n）に接続され、他方の電極（ソース／ドレイン電極）が駆動トランジスタ２２のゲート電極に接続されている。また、サンプリングトランジスタ２３のゲート電極は、走査線３１（３１₁〜３１_m）に接続されている。

駆動トランジスタ２２及びサンプリングトランジスタ２３において、一方の電極とは、一方のソース／ドレイン領域に電気的に接続された金属配線を言い、他方の電極とは、他方のソース／ドレイン領域に電気的に接続された金属配線を言う。また、一方の電極と他方の電極との電位関係によって一方の電極がソース電極ともなればドレイン電極ともなり、他方の電極がドレイン電極ともなればソース電極ともなる。

保持容量２４は、一方の電極が駆動トランジスタ２２のゲート電極に接続され、他方の電極が駆動トランジスタ２２の他方の電極、及び、有機ＥＬ素子２１のアノード電極に接続されている。

補助容量２５は、一方の電極が有機ＥＬ素子２１のアノード電極に接続され、他方の電極が固定電位のノード（本例では、共通電源線３４／有機ＥＬ素子２１のカソード電極）に接続されている。補助容量２５は、例えば、有機ＥＬ素子２１の容量不足分を補い、保持容量２４に対する映像信号の書込みゲインを高めるために設けられている。但し、補助容量２５は、必須の構成要素ではない。すなわち、有機ＥＬ素子２１の容量不足分を補う必要がない場合には、補助容量２５は不要となる。

上記構成の画素２０において、サンプリングトランジスタ２３は、書込み走査部４０から走査線３１を通してゲート電極に印加されるＨｉｇｈアクティブの書込み走査信号ＷＳに応答して導通状態となる。これにより、サンプリングトランジスタ２３は、信号線３３を通して信号出力部６０から異なるタイミングで供給される、輝度情報に応じた映像信号の信号電圧Ｖ_sigまたは基準電圧Ｖ_ofsをサンプリングして画素２０内に書き込む。サンプリングトランジスタ２３によって書き込まれた信号電圧Ｖ_sigまたは基準電圧Ｖ_ofsは、駆動トランジスタ２２のゲート電極に印加されるとともに保持容量２４に保持される。

駆動トランジスタ２２は、電源供給線３２（３２₁〜３２_m）の電源電位ＤＳが第１電源電位Ｖ_{cc_H}にあるときには、一方の電極がドレイン電極、他方の電極がソース電極となって飽和領域で動作する。これにより、駆動トランジスタ２２は、電源供給線３２から電流の供給を受けて有機ＥＬ素子２１を電流駆動にて発光駆動する。より具体的には、駆動トランジスタ２２は、飽和領域で動作することにより、保持容量２４に保持された信号電圧Ｖ_sigの電圧値に応じた電流値の駆動電流を有機ＥＬ素子２１に供給し、当該有機ＥＬ素子２１を電流駆動することによって発光させる。

駆動トランジスタ２２は更に、電源電位ＤＳが第１電源電位Ｖ_{cc_H}から第２電源電位Ｖ_{cc_L}に切り替わったときには、一方の電極がソース電極、他方の電極がドレイン電極となってスイッチングトランジスタとして動作する。これにより、駆動トランジスタ２２は、有機ＥＬ素子２１への駆動電流の供給を停止し、有機ＥＬ素子２１を非発光状態にする。すなわち、駆動トランジスタ２２は、電源電位ＤＳ（Ｖ_{cc_H}／Ｖ_{cc_L}）の切替えの下に、有機ＥＬ素子２１の発光／非発光を制御するトランジスタとしての機能をも併せ持っている。

この駆動トランジスタ２２のスイッチング動作により、有機ＥＬ素子２１が非発光状態となる期間（非発光期間）を設け、有機ＥＬ素子２１の発光期間と非発光期間の割合（デューティ）を制御することができる。このデューティ制御により、１表示フレーム期間に亘って画素が発光することに伴う残像ボケを低減できるために、特に、動画の画品位をより優れたものとすることができる。

駆動走査部５０から電源供給線３２を通して選択的に供給される第１，第２電源電位Ｖ_{cc_H}，Ｖ_{cc_L}のうち、第１電源電位Ｖ_{cc_H}は有機ＥＬ素子２１を発光駆動する駆動電流を駆動トランジスタ２２に供給するための電源電位である。また、第２電源電位Ｖ_{cc_L}は、有機ＥＬ素子２１に対して逆バイアスを掛けるための電源電位である。この第２電源電位Ｖ_{cc_L}は、基準電圧Ｖ_ofsよりも低い電位、例えば、駆動トランジスタ２２の閾値電圧をＶ_thとするとき、Ｖ_ofs−Ｖ_thよりも低い電位、好ましくは、Ｖ_ofs−Ｖ_thよりも十分に低い電位に設定される。

［ガンマ補正について］
ところで、有機ＥＬ表示装置１０において、有機ＥＬ素子２１は、駆動電圧に対してデバイス固有の非線形な光学応答を示すことが知られている。この非線形な光学応答に対処するために、表示パネル７０に入力される映像信号に対してガンマ補正が行われる。

一方で、有機ＥＬ素子２１に電流を流して発光させる際、有機ＥＬ素子２１の両端電圧が所定の電圧に達するまでに補助容量２５に電荷が蓄積されるために、有機ＥＬ素子２１に電流を流し始めてから有機ＥＬ素子２１が発光するまでに遅延が生じる。この遅延時間は、有機ＥＬ素子２１に流れる電流によって異なり、かつ、リフレッシュレート（フレームレート）や発光デューティによって、発光時間の比率に影響を及ぼす。ここに、「発光時間の比率」とは、発光デューティで決まる発光時間と実際の発光時間との比率のことである。

リフレッシュレートや発光デューティは、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式などの映像信号フォーマットや、動画モード、静止画モードなどの駆動モードに応じて変更されることがある。そして、同じ発光電流になるように駆動電圧（信号電圧）の電圧値を設定しても、リフレッシュレートや発光デューティが変更されると、ガンマ特性（即ち、駆動電圧に対する発光輝度の特性）が変動し、それに伴って画質の変動を引き起こす。

尚、上記の構成の画素２０は、有機ＥＬ素子２１の容量不足分を補い、保持容量２４に対する映像信号の書込みゲインを高めるために補助容量２５を有する画素構成となっている。但し、補助容量２５を必要としない画素構成においても、有機ＥＬ素子２１の寄生容量（等価容量）が補助容量２５と同様に上記の遅延に対して影響を及ぼすと考えることができる。

ここで、発光デューティやリフレッシュレートを変更したときのガンマ特性の変動について説明する。

図３Ａは、発光デューティを変更したときのガンマ特性の変動を示す図であり、図３Ｂは、図３Ａの破線で囲んだ低輝度発光領域を拡大して示す図である。ここでは、発光デューティが４５％、３０％、２０％のときのガンマ特性を示している。特に図３Ｂから、発光デューティの違いによってガンマ特性が変化していることがわかる。より具体的には、発光デューティを４５％→３０％→２０％と変更することで、ガンマ特性が高階調側に変動（シフト）する。この変動量は一見して小さく見えるが、図３Ｂに示す発光輝度の低い領域では、目視でも十分認識することができる変動量である。この変動量によって映像の明るさに違いが生じてしまうことになる。

図４Ａは、リフレッシュレートを変更したときのガンマ特性の変動を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの破線で囲んだ低輝度発光領域を拡大して示す図である。ここでは、リフレッシュレートが６０Ｈｚ、９０Ｈｚ、１２０Ｈｚのときのガンマ特性を示している。特に図４Ｂから、リフレッシュレートの違いによってガンマ特性が変化していることがわかる。より具体的には、リフレッシュレートを６０Ｈｚ→９０Ｈｚ→１２０Ｈｚと変更することで、ガンマ特性が高階調側に変動（シフト）する。

ガンマ特性の変動の発生原理について、図５を用いて説明する。低輝度発光領域（発光部）では、有機ＥＬ素子２１に電流を流して発光させる際に、有機ＥＬ素子２１の等価容量、あるいは、並列に接続される補助容量２５の存在によって、充電される時間が長い。従って、有機ＥＬ素子２１に電流を流し始めてからすぐには有機ＥＬ素子２１は発光しない。そのため、発光時間に影響を及ぼす発光デューティやリフレッシュレートによって、平均の発光輝度が大きく変化してしまう。

＜実施形態の説明＞
本開示の実施形態は、ガンマ補正部を有する映像信号処理回路、又は、当該映像信号処理回路を備える表示装置、例えば、有機ＥＬ表示装置に適用される。そして、実施形態では、発光デューティ及びリフレッシュレートの少なくとも一方を変更したときに生ずる発光輝度の変動を補正するために、ガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるようにする。

具体的には、ガンマ補正部を有する映像信号処理回路において、ガンマ補正部でガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与える構成とする。より具体的には、ガンマ補正部の後段に、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部を設ける構成とする。

リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方を変更した際に、ガンマ特性は、階調方向（信号電圧／駆動電圧の大小方向）に変動（シフト）する。そこで、ガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与える。オフセット成分は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方を変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量（変動量）に対応した値に設定される。

ガンマ特性のシフト量に対応した値のオフセット成分を、ガンマ補正後の映像信号に与えることで、ガンマ特性の変動分を補正（キャンセル）することができる。オフセット成分としては、ガンマ特性のシフト量に対応した値に設定するのが好ましいが、これに限られるものではない。ガンマ補正後の映像信号に対して所定の値のオフセット成分を与えることで、オフセット成分を与えない場合に比べて、ガンマ特性の変動分を抑えることができる。

一例として、発光デューティが２０％のガンマ特性を基準にして、発光デューティを４５％にしたときの輝度比を、ガンマ特性の変動分について補正なしと補正ありでプロットしたグラフを図６に示す。補正なし、即ち、発光デューティ４５％の場合には、輝度０．０６％以下で発光デューティ２０％との輝度比が２．０程度である。これに対して、補正あり、即ち、発光デューティ４５％＋オフセット成分の場合には、輝度０．０６％以下で発光デューティ２０％との輝度比が１．０程度となる。

このように、ガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレートや発光デューティに応じたオフセット成分を与える補正を行うことで、特に視認し易い低輝度発光領域においても、基準のガンマ特性に近い結果を得ることができる。その結果、リフレッシュレートや発光デューティを変更しても、画質の変動の無い映像を得ることができる。

以下に、本実施形態の映像信号処理回路の具体的な実施例、より具体的には、ガンマ修正部の実施例について説明する。

［実施例１］
図７Ａは、実施例１に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。図７Ａに示すように、実施例１に係る映像信号処理回路８０Ａは、ガンマ補正部８１と、ガンマ修正部８２とを有し、ガンマ補正及びガンマ修正した後の映像信号を、表示パネル７０の信号出力部６０に供給する。この点については、以下に説明する各実施例においても同様である。

実施例１にあっては、ガンマ補正部８１は、例えば補正テーブル（変換テーブル）８１１から成る。この点についても、以下に説明する各実施例において同様である。補正テーブル８１１は、デバイス固有の非線形な光学応答特性に対応して決まるガンマ補正カーブに基づくガンマ補正データをテーブルとして格納する。ガンマ補正部８１は、入力される映像信号に対して、補正テーブル８１１を用いてガンマ補正を行うことで、表示パネル７０のガンマ特性に合った映像信号に変換する。

実施例１にあっては、ガンマ修正部８２は、発光デューティやリフレッシュレートに応じたオフセット成分を生成するオフセット成分生成部８２１と、ガンマ補正部８１でガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算（減算を含む）する加算部８２２と、を有する構成となっている。そして、実施例１にあっては、オフセット成分生成部８２１として、例えばテーブル（オフセットテーブル）を用いる。オフセットテーブルは、発光デューティとリフレッシュレートとに対応したオフセット成分（オフセット値）を格納する３次元テーブルである。

上記の構成のガンマ修正部８２において、オフセット成分生成部８２１は、発光デューティやリフレッシュレートに対応したオフセット成分をオフセットテーブルから選択して出力する。このオフセット成分は、発光デューティやリフレッシュレートを変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量（変動量）に対応して設定されている。従って、加算部８２２において、図７Ｂに示すように、オフセット成分生成部８２１から出力されるオフセット成分αを、ガンマ補正後の信号Ｖ２に加算し、黒レベルを修正してガンマ修正後の信号Ｖ１とすることで、ガンマ特性のシフト分（変動分）を補正することができる。

因みに、テーブルを用いてガンマ特性のシフト分を補正するに当たって、変更する発光デューティ及びリフレッシュレートそれぞれに対応したテーブルを用意する手法も考えられる。しかしながら、この手法を採る場合、変更する発光デューティ及びリフレッシュレートの全ての組み合わせについてのテーブルが必要となるため、回路構成が複雑で、規模が大きくなってしまう。これに対して、実施例１にあっては、発光デューティ及びリフレッシュレートの全ての組み合わせ分のテーブルは不要となり、３次元テーブルであるオフセットテーブルが１つのみで済むため、回路構成の簡略化、規模の縮小化を図ることができる。

［実施例２］
図８は、実施例２に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。図８に示すように、実施例２に係る映像信号処理回路８０Ｂにあっては、ガンマ修正部８２は、加算部８２２に加えて、発光時間算出部８２３及びオフセットテーブル８２３を有する構成となっている。

有機ＥＬ素子２１の発光時間は、リフレッシュレート（フレームレート）や発光デューティによって決まる。発光時間算出部８２３は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方、好ましくは両方に基づいて有機ＥＬ素子２１の発光時間を算出する。オフセットテーブル８２３は、有機ＥＬ素子２１の発光時間に対応したオフセット成分（オフセット値）を格納する２次元テーブルである。

上記の構成の実施例２に係る映像信号処理回路８０Ｂにあっては、発光時間算出部８２３が算出した発光時間に対応したオフセット成分をオフセットテーブル８２３から選択して出力する。そして、オフセットテーブル８２３で選択されたオフセット成分は、加算部８２２において、ガンマ補正部８１でガンマ補正後の映像信号に加算（減算を含む）される。

実施例２に係る映像信号処理回路８０Ｂにあっても、実施例１に係る映像信号処理回路８０Ａと同様に、発光デューティやリフレッシュレートを変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量（変動量）を補正することができる。加えて、実施例１では、オフセット成分生成部８２１として３次元テーブルが必要であったのに対して、実施例２では、オフセットテーブル８２３として２次元テーブルで良いため、テーブルの規模を実施例１の場合よりも更に縮小できる利点がある。

［実施例３］
図９Ａは、実施例３に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図であり、図９Ｂは、オフセット成分（オフセット量）の変換式についての説明図である。図９Ａに示すように、実施例３に係る映像信号処理回路８０Ｃにあっては、実施例２のオフセットテーブル８２３に代えて、オフセット算出部８２５を用いる構成となっている。オフセット算出部８２５は、発光時間算出部８２３が算出した発光時間に基づいて、当該発光時間に対応したオフセット成分（オフセット量／オフセット値）を算出する。

ここで、オフセット算出部８２５において、発光時間に基づいてオフセット成分（オフセット量）を算出するための変換式について、図９Ｂを参照しつつ説明する。

ある２つの想定発光期間ｔ₁，ｔ₂について考える。ここで、発光デューティ［％］をｄ₁，ｄ₂とし、リフレッシュレート［Ｈｚ］をｆ₁，ｆ₂とすると、ｔ₁＝ｄ₁／ｆ₁、ｔ₂＝ｄ₂／ｆ₂となる。この場合、発光を開始するときの駆動トランジスタ２２（図２参照）の電流値をそれぞれＩ_ds1，Ｉ_ds2とすると、
Ｉ_ds1×ｔ₁＝Ｉ_ds2×ｔ₂＝Ｓ
となる。ここで、Ｓは固定値であり、非発光時に補助容量２５（図２参照）に充電される電荷量である。

また、階調と電流の関係は、電流値Ｉ_ds1，Ｉ_ds2の差が微小であれば、ほぼリニアな関係と考えることができる。従って、想定発光期間ｔ₁から想定発光期間ｔ₂に変更したときのオフセット量（オフセット成分）は、
オフセット量＝α×（Ｉ_ds2−Ｉ_ds1）
＝α×｛（Ｓ／ｔ₂）−Ｉ_ds1｝
＝（α×Ｓ／ｔ₂）−α×Ｉ_ds1）
と表わすことができる。ここで、αは駆動トランジスタ２２の電流値Ｉ_dsから階調への変換係数であり、画素設計で決定される固定値である。

従って、想定発光期間ｔ₁の発光条件を基準とすれば、α×Ｓ，α×Ｉ_ds1は固定値となるので、想定発光期間ｔ₂をパラメータとしてオフセット量（オフセット成分）を算出することができる。

このように、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方から発光時間を算出し、当該発光時間に基づいてオフセット成分を算出する実施例３にあっても、発光デューティやリフレッシュレートを変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量（変動量）を補正することができる。

［実施例４］
図１０は、実施例４に係る映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、実施例４では、表示パネル（表示装置）の表示エリア外にダミー画素２０Ａが設けられていることを前提とする。そして、ダミー画素２０Ａの輝度あるいは当該ダミー画素２０Ａの発光素子（有機ＥＬ素子）に流れる電流値を測定部９０で測定するようにする。測定部９０は、輝度センサー、あるいは、電流計等から成る。

また、実施例４に係る映像信号処理回路８０Ｄにあっては、ガンマ修正部８２は、加算部８２２に加えて、オフセット算出部８２６を有する構成となっている。オフセット算出部８２６は、測定部９０の測定結果、即ち、ダミー画素２０Ａの輝度あるいは当該ダミー画素２０Ａの発光素子に流れる電流値に基づいて、オフセット成分（オフセット量／オフセット値）を算出する。

このように、ダミー画素２０Ａの輝度あるいはダミー画素２０Ａの発光素子に流れる電流値を測定し、その測定結果に基づいてオフセット成分を算出する実施例４にあっても、発光デューティやリフレッシュレートを変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量（変動量）を補正することができる。

＜変形例＞
以上、本開示の技術について実施形態を用いて説明したが、本開示の技術は上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。すなわち、本開示の技術の要旨を逸脱しない範囲内で上記の実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本開示の技術の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の実施形態では、有機ＥＬ素子２１を駆動する駆動回路について、２つのトランジスタ（２２，２３）及び２つ容量素子（２４，２５）から成る２Ｔｒ／２Ｃ型の回路としたが、これに限られるものではない。例えば、閾値補正に用いる基準電圧Ｖ_ofsを選択的に駆動トランジスタ２３に与えるスイッチングトランジスタを追加した回路構成や、必要に応じて更に１つあるいは複数のトランジスタを追加した回路構成とすることもできる。

また、上記の実施形態では、画素２０の電気光学素子として、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本開示はこの適用例に限られるものではない。具体的には、本開示は、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ素子、半導体レーザー素子など、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子を用いた表示装置全般に対して適用可能である。

尚、本開示は以下のような構成を取ることもできる。
［１］映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、
ガンマ補正部でガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部と、
を備える映像信号処理回路。
［２］ガンマ修正部は、
リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、
ガンマ補正部でガンマ補正後の映像信号に対してオフセット成分を加算する加算部と、を有する上記［１］に記載の映像信号処理回路。
［３］オフセット成分生成部は、
リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を格納したテーブルから成り、
リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に対応したオフセット成分をテーブルから選択して出力する上記［２］に記載の映像信号処理回路。
［４］オフセット成分生成部は、
リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出する発光時間算出部と、
発光時間に応じたオフセット成分を格納したテーブルと、
を有し、
発光時間算出部が算出した発光時間に対応したオフセット成分をテーブルから選択して出力する上記［２］に記載の映像信号処理回路。
［５］オフセット成分生成部は、
リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方から発光時間を算出する発光時間算出部と、
発光時間算出部が算出した発光時間に基づいてオフセット成分を算出するオフセット算出部と、
を有する上記［２］に記載の映像信号処理回路。
［６］表示装置の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定する測定部と、
測定部の測定結果に基づいてオフセット成分を算出するオフセット算出部と、
を有する上記［２］に記載の映像信号処理回路。
［７］オフセット成分は、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方を変更した際に生ずる、ガンマ特性のシフト量に対応した値に設定される上記［１］乃至上記［６］のいずれかに記載の映像信号処理回路。
［８］ガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与える映像信号処理方法。
［９］映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、
ガンマ補正部でガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレート及び発光デューティの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部と、
を備える映像信号処理回路を有する表示装置。

１０・・・有機ＥＬ表示装置、２０・・・画素、２０Ａ・・・ダミー画素、２１・・・有機ＥＬ素子、２２・・・駆動トランジスタ、２３・・・サンプリングトランジスタ、２４・・・保持容量、２５・・・補助容量、３０・・・画素アレイ部、３１（３１₁〜３１_m）・・・走査線、３２（３２₁〜３２_m）・・・電源供給線、３３（３３₁〜３３_n）・・・信号線、４０・・・書込み走査部、５０・・・駆動走査部、６０・・・信号出力部、７０・・・表示パネル、８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ・・・信号処理回路、８１・・・ガンマ補正部、８２・・・ガンマ修正部、９０・・・測定部、８２１・・・オフセット成分生成部、８２２・・・加算部、８２３・・・発光時間算出部、８２４・・・オフセットテーブル、８２５，８２６・・・オフセット算出部、ＷＳ（ＷＳ₁〜ＷＳ_m）・・・書込み走査信号、ＤＳ（ＤＳ₁〜ＤＳ_m）・・・電源供給線の電位（電源電位）

Claims (6)

1. 映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、
   前記ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部と
   を備え、
   前記ガンマ修正部は、
   前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方に応じた前記オフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、
   前記ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の前記映像信号に対して前記オフセット成分を加算する加算部と
   を有し、
   前記オフセット成分生成部は、
   前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出する発光時間算出部と、
   前記発光時間算出部が算出した前記発光時間に基づいて、次の式によりオフセット量を求めることにより前記オフセット成分を算出するオフセット算出部と
   を有する
   映像信号処理回路。
   オフセット量＝α×Ｉds1×（ｔ１／ｔ２−１）
   ここで、ｔ１は、第１の動作において前記発光時間算出部が算出した前記発光時間であり、ｔ２は、前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方が前記第１の動作とは異なる第２の動作において前記発光時間算出部が算出した前記発光時間であり、Ｉds1は、前記第１の動作における、画素の発光素子を駆動する駆動トランジスタに流れる発光時の電流値であり、αは所定の定数であり、オフセット量は、前記第１の動作から前記第２の動作に変更したときの前記オフセット成分である。
2. 映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、
   前記ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の映像信号に対して、発光デューティに応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部と、
   表示装置の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定する測定部と
   を備え、
   前記ガンマ修正部は、
   前記発光デューティに応じた前記オフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、
   前記ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の前記映像信号に対して前記オフセット成分を加算する加算部と
   を有し、
   前記オフセット成分生成部は、前記測定部の測定結果に基づいて前記オフセット成分を算出するオフセット算出部を有する
   映像信号処理回路。
3. リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出し、
   算出された前記発光時間に基づいて、次の式によりオフセット量を求めることによりオフセット成分を算出し、
   ガンマ補正後の映像信号に対して前記オフセット成分を加算する
   映像信号処理方法。
   オフセット量＝α×Ｉds1×（ｔ１／ｔ２−１）
   ここで、ｔ１は、第１の動作において算出した前記発光時間であり、ｔ２は、前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方が前記第１の動作とは異なる第２の動作において算出した前記発光時間であり、Ｉds1は、前記第１の動作における、画素の発光素子を駆動する駆動トランジスタに流れる発光時の電流値であり、αは所定の定数であり、オフセット量は、前記第１の動作から前記第２の動作に変更したときの前記オフセット成分である。
4. 表示装置の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定し、
   前記電流値の測定結果に基づいて、発光デューティに応じたオフセット成分を算出し、
   ガンマ補正後の映像信号に対して前記オフセット成分を加算する
   映像信号処理方法。
5. 映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、前記ガンマ補正部から出力されるガンマ補正後の映像信号に対して、リフレッシュレートおよび発光デューティのうちの少なくとも一方に応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部とを有する映像信号処理回路と、
   発光素子および前記発光素子を駆動する駆動トランジスタを含む画素を有する表示部と
   を備え、
   前記ガンマ修正部は、
   前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方に応じた前記オフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、
   前記ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の前記映像信号に対して前記オフセット成分を加算する加算部と
   を有し、
   前記オフセット成分生成部は、
   前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方に基づいて発光時間を算出する発光時間算出部と、
   前記発光時間算出部が算出した前記発光時間に基づいて、次の式によりオフセット量を求めることにより前記オフセット成分を算出するオフセット算出部と
   を有する
   表示装置。
   オフセット量＝α×Ｉds1×（ｔ１／ｔ２−１）
   ここで、ｔ１は、第１の動作において前記発光時間算出部が算出した前記発光時間であり、ｔ２は、前記リフレッシュレートおよび前記発光デューティのうちの少なくとも一方が前記第１の動作とは異なる第２の動作において前記発光時間算出部が算出した前記発光時間であり、Ｉds1は、前記第１の動作における、前記駆動トランジスタに流れる発光時の電流値であり、αは所定の定数であり、オフセット量は、前記第１の動作から前記第２の動作に変更したときの前記オフセット成分である。
6. 映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部と、前記ガンマ補正部から出力されるガンマ補正後の映像信号に対して、発光デューティに応じたオフセット成分を与えるガンマ修正部とを有する映像信号処理回路と、
   発光素子を含む画素を有する表示部と、
   前記表示部の表示エリア外に設けられたダミー画素の輝度あるいは当該ダミー画素の発光素子に流れる電流値を測定する測定部と
   を備え、
   前記ガンマ修正部は、
   前記発光デューティに応じた前記オフセット成分を生成するオフセット成分生成部と、
   前記ガンマ補正部から出力されたガンマ補正後の前記映像信号に対して前記オフセット成分を加算する加算部と
   を有し、
   前記オフセット成分生成部は、前記測定部の測定結果に基づいて前記オフセット成分を算出するオフセット算出部を有する
   表示装置。

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