WO2021131830A1 - 信号処理装置、信号処理方法、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

本技術は、より適切に、ホールドボケを改善することができるようにする信号処理装置、信号処理方法、及び表示装置に関する。 コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、検出した指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、算出した発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部とを備える信号処理装置が提供される。本技術は、例えば、自発光型表示装置に適用することができる。

Description

信号処理装置、信号処理方法、及び表示装置

　本技術は、信号処理装置、信号処理方法、及び表示装置に関し、特に、より適切に、ホールドボケを改善することができるようにした信号処理装置、信号処理方法、及び表示装置に関する。

　近年、映像を表示する表示デバイスとして主流になりつつあるOLED表示装置は、ホールド型の表示装置である。この種の表示装置では、人間の視覚特性から、ホールドボケが発生することが報告されている。

　この種のホールドボケの改善方法としては、各種の提案がなされている。例えば、映像コンテンツに含まれる物体の動きなどに応じて、液晶表示パネルに対して設けられるバックライトの駆動を制御することで、ホールドボケを改善する液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。

国際公開第2019/124254号

　ところで、OLED表示装置等の自発光型表示装置においても、ホールドボケを改善することが求められるが、現状では、そのような技術方式は確立されていない。

　本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より適切に、ホールドボケを改善することができるようにするものである。

　本技術の一側面の信号処理装置は、コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、検出した前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部とを備える信号処理装置である。

　本技術の一側面の信号処理方法は、信号処理装置が、コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出し、検出した前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出し、算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する信号処理方法である。

　本技術の一側面の表示装置は、コンテンツの映像信号を処理する信号処理部と、前記コンテンツの映像を表示する自発光表示パネルと、前記信号処理部からの映像信号に基づいて、前記自発光表示パネルを駆動する表示パネル駆動部とを備え、前記信号処理部は、前記コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、検出した前記指標に基づいて、前記自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部とを有し、前記表示パネル駆動部は、前記信号処理部により算出された前記発光デューティ値と前記ゲインに基づいて、前記自発光表示パネルを駆動する表示装置である。

　本技術の一側面の信号処理装置、信号処理方法、及び表示装置においては、コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標が検出され、検出された前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値が算出され、算出された前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインが算出される。

　なお、本技術の一側面の信号処理装置、又は表示装置は、独立した装置であってもよいし、１つの装置を構成している内部ブロックであってもよい。

本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態の構成の例を示すブロック図である。 図１の信号処理装置の詳細な構成の例を示すブロック図である。 黒挿入駆動によるホールドボケの改善の例を示す図である。 黒挿入駆動時の輝度補償の例を示す図である。 発光デューティ及びゲインと、動画表示性能及び自発光素子ストレスとの関係の例を示す図である。 動き量に応じた発光デューティの制御の例を示す図である。 詳細レベルに応じた発光デューティの制御の例を示す図である。 各色表示時のOLED素子の駆動電流の比較の例を示す図である。 ピーク輝度制御の例を示す図である。 彩度レベルに応じた発光デューティの制御の例を示す図である。 黒挿入駆動時のガンマ特性の例を示す図である。 通常駆動時と黒挿入駆動時における実効発光期間の例を示す図である。 平均画素レベルに応じた発光デューティの制御の例を示す図である。 OLED素子の駆動用電源回路の電流変動の例を示す図である。 ピーク電流制御の例を示す図である。 本技術を適用した自発光型表示装置の一実施の形態の構成の例を示すブロック図である。

＜１．本技術の実施の形態＞

（信号処理装置の構成）
　図１は、本技術を適用した信号処理装置の一実施の形態の構成の例を示している。

　図１には、前段に設けられた信号入力部（不図示）から入力される入力信号を処理する信号処理装置１０と、後段に設けられたOLED表示パネル（不図示）を駆動するパネルドライバ２０を図示している。信号処理装置１０とパネルドライバ２０とは、複数の信号線３０と制御線４０により接続される。

　信号処理装置１０は、信号線３０を介して、映像信号をパネルドライバ２０に出力する。また、信号処理装置１０は、制御線４０を介して、制御信号をパネルドライバ２０に出力する。

　信号処理装置１０は、そこに入力される入力信号に基づいて、所定の信号処理を行う。この信号処理では、OLED表示パネルの駆動を制御するための映像信号が生成され、パネルドライバ２０に供給される。

　パネルドライバ２０は、信号処理装置１０から供給される映像信号に基づいて、後段のOLED表示パネルを駆動する。

　OLED表示パネルは、OLED素子を含む画素を２次元状（行列状）に配置した表示パネルであり、パネルドライバ２０からの駆動に従い、映像の表示を行う。OLED表示パネルは、自発光素子としてOLED素子を用いた自発光型の表示パネルの一例である。なお、自発光型の表示パネルを有する自発光型表示装置の詳細は、図１６を参照して後述する。

　OLED(Organic Light Emitting Diode)は、陰極と陽極との間に、有機発光材料を挟んだ構造からなる発光素子であって、OLED表示パネルに２次元状に配列される画素（表示画素）を構成している。この画素に含まれるOLED素子は、信号処理によって生成される駆動制御信号に従って駆動される。OLED表示パネルにおいて、各画素（表示画素）は、例えば、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ），白色（Ｗ）の４つのサブ画素により構成される。

　図２は、図１の信号処理装置１０の詳細な構成を示している。

　図２において、信号処理装置１０は、画像平坦度検出部１０１、彩度検出部１０２、動き検出部１０３、APL検出部１０４、最適デューティ値算出部１０５、ゲイン算出部１０６、ピーク電流制御部１０７、及びオフセット算出部１０８から構成される。

　画像平坦度検出部１０１は、そこに入力される映像信号に対する画像平坦度検出処理を行い、その処理の結果得られる詳細レベル（Detail_Lev）を、最適デューティ値算出部１０５に供給する。

　例えば、ホールドボケは、エッジを多く含んだ細かい部分を含む画像フレームで発生し、平坦な部分では発生しないため、画像平坦度検出処理では、映像を構成する複数の画像フレームの空間解像度などを解析することで、映像信号に含まれるエッジ部分を表す指標として詳細レベルを検出する。この詳細レベルの検出方法としては、例えば、特定の周波数のみを通すバンドパスフィルタを用いて検出することができる。

　彩度検出部１０２は、そこに入力される映像信号に対する彩度検出処理を行い、その処理の結果得られる彩度レベル（Color_Sat_Lev）を、最適デューティ値算出部１０５に供給する。

　例えば、彩度検出処理では、映像信号から得られる色信号等を解析することで、映像の鮮やかさに関する特性を表す指標として彩度レベルを検出する。

　動き検出部１０３は、そこに入力される映像信号に対する動き検出処理を行い、その処理の結果得られる動き量（Motion）を、最適デューティ値算出部１０５に供給する。

　例えば、ホールドボケは、映像として表示される物体（表示物）が動いていないと発生しないため、動き検出処理では、映像内の表示物の動きを表す指標として動き量を検出する。この動き量の検出方法としては、例えば、画像フレーム間の各画素の輝度差分や、表示物の動きベクトル量を用いて検出することができる。

　APL検出部１０４は、そこに入力される映像信号に対するAPL検出処理を行い、その処理の結果得られる平均画素レベル（Ave_Pix_Lev）を、最適デューティ値算出部１０５に供給する。

　例えば、APL検出処理では、映像を構成する画像フレームの画素レベルの平均値を求めることで、映像に関する特性を表す指標として、平均画素レベルを検出する。

　このように、画像平坦度検出部１０１、彩度検出部１０２、動き検出部１０３、及びAPL検出部１０４は、コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標として各種のパラメータを検出する検出部１００を構成している。そして、検出部１００により検出される４つのパラメータ（Detail_Lev，Color_Sat_Lev，Motion，Ave_Pix_Lev）のうち、少なくとも１つのパラメータが、最適デューティ値算出部１０５に供給される。

　なお、検出部１００の処理対象となった映像信号は、信号線３０を介してパネルドライバ２０に出力される。

　最適デューティ値算出部１０５は、検出部１００から供給されるパラメータに基づいて、最適な発光デューティ値（Duty）を算出し、パネルドライバ２０（図１）、ゲイン算出部１０６、又はオフセット算出部１０８に供給する。この発光デューティ値は、OLED表示パネルに配置されたOLED素子の発光のデューティ比であり、以下、発光デューティとも称する。

　ゲイン算出部１０６は、最適デューティ値算出部１０５から供給される発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲイン（Gain）を算出し、パネルドライバ２０、又はピーク電流制御部１０７に供給する。

　ピーク電流制御部１０７は、ゲイン算出部１０６から供給されるゲインに基づいて、電流の制限値（Cur_ratio）を算出し、パネルドライバ２０に供給する。

　オフセット算出部１０８は、最適デューティ値算出部１０５から供給される発光デューティ値に基づいて、映像信号の輝度に関するオフセット値（offset）を算出し、パネルドライバ２０に供給する。

　パネルドライバ２０には、発光デューティ値（Duty）、ゲイン（Gain）、電流の制限値（Cur_ratio）、及びオフセット値（offset）の４つのパラメータのうち、少なくとも１つのパラメータを含む制御信号が、制御線４０を介して信号処理装置１０から入力される。パネルドライバ２０は、制御信号に含まれるパラメータに基づき、後段のOLED表示パネルを駆動する。

　信号処理装置１０は、以上のように構成される。

（黒挿入駆動の例）
　ところで、OLED表示装置等の自発光型表示装置は、液晶表示装置等の非自発光型表示装置と同様に、ホールド型の表示装置である。ホールド型の表示装置では、原理的には、表示部に２次元状に配置された画素が、１フレーム間で、同一の輝度での表示（ホールド型表示）を行う。そのため、この種の表示装置では、人間の視覚特性から、ホールドボケが発生することが知られている。

　例えば、OLED表示装置では、１フレーム期間点灯し続けた場合に、そのフレーム内の動く表示物をユーザが目で追ったときに、ホールド型の残像として感じることになる。OLED素子の発光デューティを小さくすれば、ホールドボケは改善するが、輝度を維持するためには、発光デューティ値の逆数（1/Duty）だけゲインを上げる必要がある。

　図３は、黒挿入駆動によるホールドボケの改善の例を示している。図３のＡ，Ｂは、通常駆動時の実動作と視覚効果を示し、図３のＣ，Ｄは、黒挿入駆動時の実動作と視覚効果を示している。

　通常駆動では、発光デューティが100％(Duty100％)での駆動を行う。一方で、黒挿入駆動では、同じ映像（画像フレーム）を表示する表示期間中に黒表示期間を設けることで、その映像の表示時間を短くしている。この黒挿入駆動により、動画表示性能を高くすることができる。黒挿入駆動では、発光デューティをDuty50％からDuty100％までの範囲で変化させることができ、この例では、発光デューティが50％(Duty50％)での駆動を行う場合を説明する。

　図３において、時間の方向は、左側から右側に向かう方向とされ、0，1/240sec，2/240sec，3/240sec，4/240secの間に、画像フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３が順に表示される。

　図３のＡに示した通常駆動の実動作が行われた場合、図３のＢの通常駆動の視覚効果に示すように、ユーザは、画像フレームＦ内の動く表示物（ボール）を目で追ったとき、ホールド型の残像を感じてしまう。

　一方で、図３のＣに示した黒挿入駆動が行われた場合、図３のＤの黒挿入駆動の視覚効果に示すように、ホールドボケを改善することができる。しかしながら、発光デューティを小さくした場合、それに応じて輝度が低下してしまう。

　図４は、黒挿入駆動時の輝度補償の例を示している。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は輝度レベルを示している。

　図４において、波形Ｌ１１は、通常駆動時のOLED素子の発光波形を示している。通常駆動の発光波形は、常に一定の輝度レベルであり、発光デューティが100％(Duty100％)で、かつ、ゲインが１倍（Gain×1）であることを表している。

　波形Ｌ１２は、黒挿入駆動時のOLED素子の発光波形を示している。黒挿入駆動の発光波形は、矩形波となり、発光デューティが50％(Duty50％)で、かつ、ゲインが２倍（Gain×2）であることを表している。

　このように、黒挿入駆動時に、Duty50％となる場合には、OLED素子の発光時の輝度が２倍になるようにゲインを上げて、平均輝度がDuty100％と同じになるようにすることで、輝度補償が行われる。

（動きやエッジに応じた制御）
　図５は、発光デューティ及びゲインと、動画表示性能及び自発光素子ストレスとの関係の例を示している。

　図５に示すように、輝度を一定に保つために、発光デューティを50％に下げるときに、ゲインを２倍に上げることで、動画表示性能を向上させることはできるが、OLED素子等の自発光素子のストレスが増大してしまう。そのため、静止画では、発光デューティを100%に戻して、OLED素子のストレスを軽減させて、OLED素子の寿命の低下を抑制する必要がある。

　例えば、液晶表示装置では、ホールド型のホールドボケを改善するために、動きの速い表示物を含む画像フレームでは、LED(Light Emitting Diode)等のバックライトを点灯させるデューティ比を下げて、輝度補償のために、ゲインを上げる手法が用いられている。

　一方で、静止画の画像フレームでは、デューティ比を100％に、ゲインを元に戻してLED等の温度上昇やストレスを最小限に抑えて、信頼性と動画性能を両立させている。また、細かい映像（周波数成分の高いはっきりとした画像フレーム）では、ホールドボケの改善効果を高めるために、デューティ比を下げる制御が行われている。

　OLED表示装置では、自発光素子としてのOLED素子を有するため、表示セル内部の駆動回路の構成に変更を加えて黒挿入駆動を行うことで、発光デューティを制御し、ホールドボケを改善することが可能になったのは、先に述べた通りである。

　OLED表示装置において、黒挿入駆動時の輝度低下を抑えるために、ゲインをかけて輝度補償することは可能であるが、常時この駆動を行うと、OLED素子へのストレスが増加し、寿命が低下してしまう。そこで、本技術では、表示物の動きを示す動き量や、映像の細かさを示す詳細レベルなどのパラメータに応じて、発光デューティが制御されるようにしている。

　具体的には、信号処理装置１０において、最適デューティ値算出部１０５が、動き検出部１０３により検出された動き量を用いて、最適な発光デューティ値を算出することで、動画に対してホールドボケの改善が実施されるようにする。

　図６は、動き量に応じた発光デューティの制御の例を示している。図６において、横軸は動き量（Motion）を示し、縦軸は発光デューティ値を示している。

　図６においては、横軸の値が右側にいくほど、映像内の表示物の動き量が大きくなり、縦軸の値が上側に行くほど、発光デューティ値が高くなることを示しているが、動き量が大きい表示物を含む映像では、ホールドボケが視認されやすいため、折れ線Ｌ２１で示すように、発光デューティを下げる制御を行う。一方で、静止画などの動き量が小さい映像では、折れ線Ｌ２１で示すように、発光デューティを上げる制御が行われる。すなわち、検出された動き量の増加とともに発光デューティ値が下げられる。

　また、信号処理装置１０において、最適デューティ値算出部１０５が、画像平坦度検出部１０１により検出された詳細レベルを用いて、最適な発光デューティ値を算出することで、周波数成分の高いはっきりとした映像（エッジを含む画像フレーム）に対してホールドボケの改善が実施されるようにする。

　図７は、詳細レベルに応じた発光デューティの制御の例を示している。図７において、横軸は詳細レベル（Detail_Lev）を示し、縦軸は発光デューティ値を示している。

　図７においては、横軸の値が右側にいくほど、より多くのエッジ部分等を含む細かい映像であることを示し、縦軸の値が上側に行くほど、発光デューティ値が高くなることを示しているが、細かい映像では、ホールドボケが視認されやすいため、折れ線Ｌ２２で示すように、発光デューティを下げる制御を行う。一方で、平坦な映像では、折れ線Ｌ２２で示すように、発光デューティを上げる制御が行われる。すなわち、検出された詳細レベルの増加とともに発光デューティ値が下げられる。

　このような発光デューティの制御が実施されることで、ホールドボケを改善することができる。また、OLED素子のストレスを軽減させて、OLED素子の寿命の低下を抑制することができる。

（彩度に応じた制御）
　OLED表示装置では、OLED表示パネルの表示領域に、複数の画素が２次元状に配列される。各画素は、赤色（Ｒ）の光を発生するサブ画素Ｒと、緑色（Ｇ）の光を発生するサブ画素Ｇと、青色（Ｂ）の光を発生するサブ画素Ｂと、白色（Ｗ）の光を発生するサブ画素Ｗの４つのサブ画素から構成される。換言すれば、OLED表示パネルの表示領域において、２次元状に配列される各画素は、RGBW画素とされる。

　ここで、OLED表示パネルの表示領域の各画素の構成は、RGBW画素となるが、100％のレベルで点灯させた際には、サブ画素Ｗに比べて、サブ画素Ｒ、サブ画素Ｇ、及びサブ画素Ｂのほうが、各色の波長帯に応じたカラーフィルタを通す都合上発光効率が悪く、電流が多くなる。このため、サブ画素Ｒ、サブ画素Ｇ、及びサブ画素Ｂのゲインの上限値は、サブ画素Ｗのゲインよりも低くなる。

　また、黄色（Ｙ）、マゼンタ色（Ｍ）、及びシアン色（Ｃ）のような補色は、各画素におけるサブ画素を２色点灯させるため、そのまま最大レベルで点灯した場合、電流制限値を超えてしまう。

　そのため、OLED表示パネルの表示領域全体の輝度レベルを落として、電流制限値内に抑える必要がある。この電流制限値は、OLED素子の自己発熱によるパネルの温度上昇や電源の電流容量の制約に依存するものである。

　なお、各画素において、サブ画素Ｒとサブ画素Ｇが点灯すると、黄色（Ｙ）になり、サブ画素Ｒとサブ画素Ｂが点灯すると、マゼンタ色（Ｍ）になり、サブ画素Ｇとサブ画素Ｂが点灯すると、シアン色（Ｃ）になる。

　図８は、各色表示時のOLED素子の駆動電流の比較の例を示している。図８において、横軸は、サブ画素の色（Ｗ，Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、サブ画素を２色点灯した時の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）を示し、縦軸はEVDD電流値を示している。EVDD電流は、OLED表示パネルの表示領域全体のOLED素子に流れる電流の合計を表している。

　図８に示すように、サブ画素Ｒ、サブ画素Ｇ、及びサブ画素Ｂは、サブ画素Ｗに比べて、EVDD電流値が高いため、ゲインの上限値が低くなる。また、黄色（Ｙ）、マゼンタ色（Ｍ）、及びシアン色（Ｃ）のような補色は、最大レベルで点灯した場合、図中の破線で示した電流制限値を超えてしまうため、図中の太線Ｄ１乃至Ｄ３で示すように、OLED表示パネルの表示領域全体の輝度レベルを落として、電流制限値内に抑えるようにする。

　ここで、輝度補償を行う黒挿入駆動時のサブ画素Ｗの輝度は、黒挿入なし駆動時の輝度と一致させることができる。ただし、このとき、輝度レベルは、入力レベル100％の輝度であり、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度レベルは、便宜的に、黒挿入なし駆動時の輝度を、サブ画素Ｗの輝度レベルと同じであるとしている。

　例えば、黒挿入駆動時にDuty50％の場合、サブ画素Ｗは、ゲインを２倍にして輝度補償が可能であるが、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂについては、ゲインに上限値があるため、表示領域のうち、平均画素レベル（APL：Average Pixel Level）の低い領域では、発光デューティを下げていくことで、輝度レベルが下がってしまう。

　図９は、輝度補償を行う黒挿入駆動時におけるピーク輝度制御の例を示している。図９において、横軸は平均画素レベル（APL）を示し、縦軸は輝度レベルを示している。

　図９において、折れ線Ｌ３１は、サブ画素Ｗのピーク輝度の制御を示している。また、折れ線Ｌ３２，Ｌ３３は、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂのピーク輝度の制御を示している。

　図９に示すように、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂは、ゲインに上限値があるため、平均画素レベルが低い領域では、発光デューティを75%（Duty75%）とすることで、輝度レベルが下がらないようにすることができる。なお、平均画素レベルが高い領域では、発光デューティが50%（Duty50%）と75%（Duty75%）で、ほぼ同程度の輝度レベルとされる。

　このように、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂは、サブ画素Ｗと比べて、ゲインの上限値が低いという制約があるため、彩度の高い画素では、発光デューティを下げても、彩度を維持するために、ゲインを十分に上げられずに、輝度が低下してしまうという問題がある。そこで、本技術では、彩度の低い画素と高い画素の輝度バランスを維持するために、彩度レベルのパラメータに応じて、発光デューティの下限値を設定するようにしている。

　具体的には、信号処理装置１０において、最適デューティ値算出部１０５が、彩度検出部１０２により検出された彩度レベルを用いて、最適な発光デューティ値を算出することで、彩度が高い部分と低い部分の輝度バランスが保たれるようにする。

　図１０は、彩度レベルに応じた発光デューティの制御の例を示している。図１０において、横軸は彩度レベル（Color_Sat_Lev）を示し、縦軸は発光デューティ値を示している。

　図１０においては、横軸の値が右側にいくほど、彩度が高くなり、縦軸の値が上側に行くほど、発光デューティ値が高くなることを示しているが、彩度が高い領域が多い映像で発光デューティを下げてしまうと、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂのゲインの上限制約により輝度バランスが崩れてしまう。そのため、折れ線Ｌ２３で示すように、彩度レベルに応じて発光デューティの下限値を設けて、彩度の高い領域が多い映像では、発光デューティを上げる制御を行うことで、彩度が高い画素と低い画素の輝度バランスの維持が実施されるようにする。

（APLに応じた制御）
　OLED表示パネルにおいて、OLED素子の両端に電圧をかけてから、発光量が所定の量に達するまでに要する時間は、低い階調レベルになるほど、駆動デューティに対する影響が大きくなる。

　そのため、OLED表示装置が、ホールドボケ対策として黒挿入駆動を行う際に、発光デューティを下げるにしたがって、低階調領域での実効発光期間が減少し、黒潰れが生じる傾向にある。黒潰れとは、暗い部分の明るさ差分が十分に表現できず、黒一色のように塗りつぶされた状態である。

　図１１は、黒挿入駆動時のガンマ特性の例を示している。図１１において、横軸が入力レベルを示し、縦軸が出力レベルを示している。

　図１１において、直線Ｌ４１は、目標となるガンマ値（2.2）を示している。折れ線Ｌ４２は、発光デューティが100％(Duty100％)であって、ゲインが１倍（Gain×1）である通常駆動を示している。折れ線Ｌ４３は、発光デューティが50％(Duty50％)であって、ゲインが２倍（Gain×2）である黒挿入駆動を示している。

　図１１の左下の領域における直線Ｌ４１と、折れ線Ｌ４２，Ｌ４３との関係に注目すれば、OLED素子を駆動した場合に、発光の立ち上がり特性により、低い階調レベルほど、駆動デューティに対する影響が大きくなることは明らかである。

　図１２は、通常駆動時と黒挿入駆動時における実効発光期間の例を示している。図１２において、横軸が時間を示し、縦軸が電圧レベルを示している。

　図１２のＡは、通常駆動時のOLED素子の電圧変動を示しており、１フレームごとに波形Ｌ５１で示す電圧レベルが閾値電圧Vthを超えてからの時間が、実効発光期間Ｔ１となる。図１２のＢは、黒挿入駆動時のOLED素子の電圧変動を示しており、１フレームごとに波形Ｌ５２で示す電圧レベルが閾値電圧Vthを超えてからの時間が、実効発光期間Ｔ２となる。黒挿入駆動時の実効発光期間Ｔ２は、通常駆動時の実効発光期間Ｔ１よりも期間が短くなる。

　このように、OLED素子を黒挿入駆動時した場合、発光の立ち上がり特性により、低い階調レベルほど、駆動デューティに対する影響が大きくなるため、ホールドボケ対策として黒挿入駆動を行う際に、発光デューティを下げるにしたがって、低階調領域での実効発光期間が減少して輝度低下が顕著になり、黒潰れが生じる傾向にある。

　そこで、本技術では、平均画素レベル（APL）の低い画像フレーム（画面全体が暗い映像）の場合には、ホールドボケの改善効果があまり感じられないことに注目して、平均画素レベルのパラメータに応じて発光デューティの下限値を制御することで、ガンマ特性のずれを抑えて、低階調レベルでの黒潰れを抑制するようにしている。

　具体的には、信号処理装置１０において、最適デューティ値算出部１０５が、APL検出部１０４により検出された平均画素レベル（APL）を用いて、最適な発光デューティ値を算出することで、低階調レベルでの輝度低下の抑制が実施されるようにする。

　図１３は、平均画素レベル（APL）に応じた発光デューティの制御の例を示している。図１３において、横軸は平均画素レベル（Ave_Pix_Lev）を示し、縦軸は発光デューティ値を示している。

　図１３においては、横軸の値が右側にいくほど、平均画素レベルが高く明るい映像であることを示し、縦軸の値が上側に行くほど、発光デューティ値が高くなることを示しているが、平均画素レベルが低い暗い映像では、発光デューティを下げてしまうと、黒潰れしてしまう傾向がある。そのため、折れ線Ｌ２４で示すように、平均画素レベルに応じて発光デューティの下限値を設けて、平均画素レベルが低いときには、発光デューティを上げる制御を行い、平均画素レベルの減少とともに発光デューティ値が上げられようにすることで、低階調レベルでの黒潰れの抑制が実施されるようにする。

（オフセット制御）
　上述した説明では、OLED素子を黒挿入駆動した場合の低階調レベルでの輝度低下の対策として、平均画素レベル（APL）に応じた発光デューティの制御を説明したが、他の手法を用いても構わない。

　例えば、信号処理装置１０において、オフセット制御部１０８が、最適デューティ値算出部１０５により算出された発光デューティ値に基づき、映像信号の輝度に関するオフセット値を算出し、当該オフセット値を映像信号に加える制御を行うことで、輝度が補正されるようにしてもよい。

　このように、発光デューティ値に応じて映像信号のオフセット値を制御することで、低階調レベルの輝度低下が抑制され、結果として黒潰れを抑制することができる。なお、ここでは、オフセット値によって輝度を補正することで、ガンマ特性を補正していると捉えることもできる。

（ピーク電流制御）
　OLED表示パネルは、複数のOLED素子が２次元状に配置されて構成されるため、各OLED素子を消灯するためには、黒信号用のスキャンが必要となる。黒挿入駆動を行う場合には、発光領域が１フレーム内で変化して、電流が変動することになる。

　そのため、あるスキャンタイミングで負荷が集中するような表示の場合、ピーク電流が、平均電流×ゲイン分だけ増加してしまい、OLED素子の駆動用電源回路のピーク電流制限値を超えてしまうという問題がある。

　図１４は、OLED素子の駆動用電源回路の電流変動の例を示している。図１４において、横軸は時間を示し、縦軸はEVDD電流値を示している。

　図１４において、折れ線Ｌ６１は、EVDD電流値の時間的な変動を示している。また、図１４では、１フレーム内の画像Ｉ１乃至Ｉ６が、時系列に並べられており、折れ線Ｌ６１により示されるEVDD電流値の時間的な変動に対応している。

　なお、直線Ｌ６２は、ピーク電流制限値を示し、この制限値をピーク電流が超えないように制御される。また、直線Ｌ６３は、平均電流制限値を示し、この制限値を平均電流が超えないように制御される。

　画像Ｉは、ドットパターンで表した単色ウィンドウと、黒色の背景からなる画像である。黒挿入駆動を行う場合、画像Ｉにおける単色ウィンドウに対応した発光領域が、画像Ｉ１乃至Ｉ６のように１つの画像フレーム内で変化する。このとき、この発光領域に対応して、折れ線Ｌ６１により示したEVDD電流値が変動する。

　また、図１４において、画像Ｉ上の枠ＦＲは、その枠内に黒挿入用の黒信号が表示された領域を示している。画像Ｉ１乃至Ｉ６で表現されるように、黒挿入は上側から下側に向かって行われるため、下方向にスキャンが進行し、上側から、表示される信号が更新される。つまり、枠ＦＲ内の黒挿入の領域が下方向に移動していくことになる。

　ここで、１フレーム内の画像Ｉ１，Ｉ２，Ｉ６などのように、ドットパターンの横帯で表した発光領域がある程度の高さを有するとき、すなわち、あるスキャンタイミングで負荷が集中するような表示となる場合、ピーク電流は、平均電流×ゲイン分だけ増加することで、折れ線Ｌ６１で示すEVDD電流値が、ピーク電流制限値を超えてしまう。

　なお、１フレーム内の画像Ｉ４などのように、発光領域が存在しない場合には、EVDD電流値は略０とされる。

　このように、黒挿入駆動を行う場合でも、１フレームの平均電流は、黒挿入駆動を行わない場合と同一の値にすることができるが、１フレーム内で発光する領域が変化するため、電流変動があり、駆動用電源回路が許容できるピーク電流値以内に抑えなければならないという問題がある。そこで、本技術では、輝度補償のためのゲインに応じて電流制限の算出方法を補正し、ピーク電流が一定値以下になるように制御が行われるようにしている。

　すなわち、本技術では、ゲインに応じて、ピーク電流の算出値を補正し、負荷が集中したピーク電流が最大のケースでも、ピーク電流制限値を超えないように、例えば、ピーク電流制限値を超えたゲインの比率に応じて平均電流値が下がるような制御を行うことができる。

　具体的には、信号処理装置１０において、ピーク電流制御部１０７が、ゲイン算出部１０６により算出されたゲインに基づき、ピーク電流を制御することで、ピーク電流を、駆動用電源回路のピーク電流制限値内に抑えるようにする。

　図１５は、ピーク電流制御の例を示している。図１５において、横軸は時間を示し、縦軸はEVDD電流値を示している。

　図１５において、折れ線Ｌ７１は、ピーク電流制御を行わない場合のEVDD電流値の時間的な変動を示している。折れ線Ｌ７２は、ピーク電流制御を行う場合のEVDD電流値の時間的な変動を示している。なお、直線Ｌ７３は、ピーク電流制限値を示している。また、直線Ｌ７４は、平均電流制限値を示している。

　ここで、駆動用電源回路における電流値に関する制限には、平均電流値の制限と、ピーク電流値の制限があり、ピーク電流を制限しない場合、ピーク電流値は、最大1/Dutyだけ増加してしまい（例えば、Duty50%の場合には最大２倍）、ピーク電流制限値を超えてしまう。

　ピーク電流を、ピーク電流制限値内に抑えるためには、表示領域全体のゲインを下げる制御が必要になる。図１５に示した例では、黒挿入駆動時の輝度補償で上げるゲインを、下記の式（１）で表すような値になるように制御している。

　ゲイン ＝ ピーク電流制限値 ／ 平均電流制限値 　　　・・・（１）

　このように、ピーク電流制御を行わない場合には、折れ線Ｌ７１で示すように、ピーク電流が、ピーク電流制限値Ｌ７３を超えていたが、ピーク電流制御を行うことで、折れ線Ｌ７２で示すように、ピーク電流が、ピーク電流制限値Ｌ７３内に制御される。これにより、駆動用電源回路の信頼性を担保することができる。

（自発光型表示装置の構成）
　図１６は、本技術を適用した自発光型表示装置の一実施の形態の構成の例を示している。

　図１６において、自発光型表示装置１は、テレビ受像機などとして構成される。自発光型表示装置１は、信号入力部１１１、信号処理部１１２、表示パネル駆動部１１３、及び自発光表示パネル１１４から構成される。なお、信号処理部１１２は、図１の信号処理装置１０に対応し、表示パネル駆動部１１３は、図１のパネルドライバ２０に対応している。

　信号入力部１１１は、アンテナに接続されたチューナ、インターネット等の通信網に接続可能な通信モジュール、又は所定の規格に準拠した入力インターフェースなどから構成される。

　信号入力部１１１は、地上波放送や衛星放送などにより送信される放送コンテンツ、インターネット等の通信網を介してストリーミング配信される通信コンテンツ、又は光ディスクや半導体メモリ等の記録媒体や録画機などに記録された記録コンテンツなどの各種のコンテンツの映像信号を、信号処理部１１２に供給する。

　信号処理部１１２は、信号入力部１１１から供給されるコンテンツの映像信号に基づいて、所定の映像信号処理を行う。この映像信号処理では、自発光表示パネル１１４の駆動を制御するための映像信号と制御信号が生成され、表示パネル駆動部１１３に供給される。例えば、制御信号は、発光デューティ値（Duty）、ゲイン（Gain）、電流の制限値（Cur_ratio）、又はオフセット値（offset）等のパラメータを含む。

　表示パネル駆動部１１３は、信号処理部１１２から供給される映像信号と制御信号に基づいて、自発光表示パネル１１４を駆動する。自発光表示パネル１１４は、自発光素子を含む画素を２次元状に配置した表示パネルであり、表示パネル駆動部１１３からの駆動に従い、映像の表示を行う。

　自発光表示パネル１１４としては、自発光素子としてOLED素子を用いたOLED表示パネルを採用することができる。自発光表示パネル１１４として、OLED表示パネルを採用した場合、自発光型表示装置１は、OLED表示装置とされる。

　なお、図１６に示した構成では、説明の簡略化のため、最小限の構成を示したが、音声信号を処理する音声信号処理回路や、音声信号に応じた音声を出力するスピーカなど、他の回路やデバイス等を含めても構わない。

＜２．変形例＞

　信号処理装置１０において、最適デューティ値算出部１０５によって、発光デューティ値を算出する際には、４つのパラメータ（Detail_Lev，Color_Sat_Lev，Motion，Ave_Pix_Lev）のうち、１つのパラメータを使用することは勿論、複数のパラメータを用い、発光デューティ値を算出しても構わない。また、信号処理装置１０においては、上述した複数の制御、例えば、ピーク電流制御部１０７による電流制御と、オフセット算出部１０８によるオフセット値制御などが同時に実施されても構わない。

　上述した説明では、自発光型表示装置１が、テレビ受像機である場合を例示したが、自発光型表示装置１を用いた電子機器としては、例えば、ディスプレイ装置、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、携帯電話機、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ゲーム機などであってもよい。

　さらには、自発光型表示装置１を、カーナビゲーションや後部座席用モニタ等の車載機器、又は腕時計型や眼鏡型等のウェアラブル機器などの表示部として用いても構わない。なお、ディスプレイ装置としては、例えば、メディカル用のモニタや放送用モニタ、デジタルサイネージ用のディスプレイなどを含む。

　なお、本明細書において、「OLED」は、「有機EL」と読み替えても構わない。例えば、OLED表示装置は、有機EL表示装置であるとも言える。また、ホールドボケは、動きボケとも称されるため、「ホールドボケ」を、「動きボケ」と読み替えても構わない。さらに、映像は、複数の画像フレームから構成されるものであるため、「映像」を、「画像」と読み替えても構わない。

　なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

　なお、本技術は、以下のような構成をとることができる。

（１）
　コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、
　検出した前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、
　算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部と
　を備える信号処理装置。
（２）
　前記検出部は、前記自発光表示パネルに表示される物体の動き量を検出し、
　前記第１の算出部は、検出した前記動き量に応じた前記発光デューティ値を算出する
　前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
　前記第１の算出部は、検出した前記動き量の増加とともに、前記発光デューティ値を下げ、
　前記第２の算出部は、前記発光デューティ値の変化に応じて、前記ゲインを上げる
　前記（２）に記載の信号処理装置。
（４）
　前記検出部は、前記自発光表示パネルに表示される映像の詳細レベルを検出し、
　前記第１の算出部は、検出した前記詳細レベルに応じた前記発光デューティ値を算出する
　前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の信号処理装置。
（５）
　前記第１の算出部は、検出した前記詳細レベルの増加とともに、前記発光デューティ値を下げ、
　前記第２の算出部は、前記発光デューティ値の変化に応じて、前記ゲインを上げる
　前記（４）に記載の信号処理装置。
（６）
　前記検出部は、前記自発光表示パネルに表示される映像の彩度レベルを検出し、
　前記第１の算出部は、検出した前記彩度レベルに応じた前記発光デューティ値を算出する
　前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の信号処理装置。
（７）
　前記第１の算出部は、検出した前記彩度レベルに応じて、前記発光デューティ値の下限値の制限を設ける
　前記（６）に記載の信号処理装置。
（８）
　前記検出部は、前記映像信号の平均画素レベルを検出し、
　前記第１の算出部は、検出した前記平均画素レベルに応じた前記発光デューティ値を算出する
　前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の信号処理装置。
（９）
　前記第１の算出部は、検出した前記平均画素レベルが一定レベル未満となる場合、前記発光デューティ値の下限値の制限を設けて、前記平均画素レベルの減少とともに、前記発光デューティ値を上げる
　前記（８）に記載の信号処理装置。
（１０）
　前記ゲインに応じて、前記自発光表示パネルに配置された自発光素子に流れる電流を、電源回路が許容可能なピーク電流内に抑えるように制御する制御部をさらに備える
　前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１１）
　前記制御部は、前記自発光表示パネルの発光領域が、映像の１フレーム内で変化して電流変動が生じたとき、ピーク電流が最大となる場合にピーク電流制限値を超えないように制御する
　前記（１０）に記載の信号処理装置。
（１２）
　前記制御部は、前記ゲインが、ピーク電流制限値を平均電流制限値で除算した値になるように制御する
　前記（１１）に記載の信号処理装置。
（１３）
　前記発光デューティ値に応じて、前記映像信号の輝度に関するオフセット値を算出する第３の算出部をさらに備える
　前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１４）
　前記オフセット値により低階調レベルでの輝度の低下が補正される
　前記（１３）に記載の信号処理装置。
（１５）
　同じ映像を表示する表示期間中に黒表示期間を設けた黒挿入駆動により、発光デューティを小さくする
　前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１６）
　前記ゲインは、前記発光デューティ値の逆数により求められる
　前記（１５）に記載の信号処理装置。
（１７）
　前記自発光表示パネルは、赤色（Ｒ）の光を発生する第１のサブ画素、緑色（Ｇ）の光を発生する第２のサブ画素、青色（Ｂ）の光を発生する第３のサブ画素、及び白色（Ｗ）の光を発生する第４のサブ画素を有する画素を２次元状に配置している
　前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１８）
　前記画素は、自発光素子としてOLED(Organic Light Emitting Diode)素子を含んで構成される
　前記（１７）に記載の信号処理装置。
（１９）
　信号処理装置が、
　コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出し、
　検出した前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出し、
　算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する
　信号処理方法。
（２０）
　コンテンツの映像信号を処理する信号処理部と、
　前記コンテンツの映像を表示する自発光表示パネルと、
　前記信号処理部からの映像信号に基づいて、前記自発光表示パネルを駆動する表示パネル駆動部と
　を備え、
　前記信号処理部は、
　　前記コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、
　　検出した前記指標に基づいて、前記自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、
　　算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部と
　を有し、
　前記表示パネル駆動部は、前記信号処理部により算出された前記発光デューティ値と前記ゲインに基づいて、前記自発光表示パネルを駆動する
　表示装置。

　１　自発光型表示装置，　１０　信号処理装置，　２０　パネルドライバ，　３０　信号線，　４０　制御線，　１００　検出部，　１０１　画像平坦度検出部，　１０２　彩度検出部，　１０３　動き検出部，　１０４　APL検出部，　１０５　最適デューティ値算出部，　１０６　ゲイン算出部，　１０７　ピーク電流制御部，　１０８　オフセット算出部，　１１１　信号入力部，　１１２　信号処理部，　１１３　表示パネル駆動部，　１１４　自発光表示パネル

Claims (20)

1. 　コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、
   　検出した前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、
   　算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部と
   　を備える信号処理装置。
2. 　前記検出部は、前記自発光表示パネルに表示される物体の動き量を検出し、
   　前記第１の算出部は、検出した前記動き量に応じた前記発光デューティ値を算出する
   　請求項１に記載の信号処理装置。
3. 　前記第１の算出部は、検出した前記動き量の増加とともに、前記発光デューティ値を下げ、
   　前記第２の算出部は、前記発光デューティ値の変化に応じて、前記ゲインを上げる
   　請求項２に記載の信号処理装置。
4. 　前記検出部は、前記自発光表示パネルに表示される映像の詳細レベルを検出し、
   　前記第１の算出部は、検出した前記詳細レベルに応じた前記発光デューティ値を算出する
   　請求項１に記載の信号処理装置。
5. 　前記第１の算出部は、検出した前記詳細レベルの増加とともに、前記発光デューティ値を下げ、
   　前記第２の算出部は、前記発光デューティ値の変化に応じて、前記ゲインを上げる
   　請求項４に記載の信号処理装置。
6. 　前記検出部は、前記自発光表示パネルに表示される映像の彩度レベルを検出し、
   　前記第１の算出部は、検出した前記彩度レベルに応じた前記発光デューティ値を算出する
   　請求項１に記載の信号処理装置。
7. 　前記第１の算出部は、検出した前記彩度レベルに応じて、前記発光デューティ値の下限値の制限を設ける
   　請求項６に記載の信号処理装置。
8. 　前記検出部は、前記映像信号の平均画素レベルを検出し、
   　前記第１の算出部は、検出した前記平均画素レベルに応じた前記発光デューティ値を算出する
   　請求項１に記載の信号処理装置。
9. 　前記第１の算出部は、検出した前記平均画素レベルが一定レベル未満となる場合、前記発光デューティ値の下限値の制限を設けて、前記平均画素レベルの減少とともに、前記発光デューティ値を上げる
   　請求項８に記載の信号処理装置。
10. 　前記ゲインに応じて、前記自発光表示パネルに配置された自発光素子に流れる電流を、電源回路が許容可能なピーク電流内に抑えるように制御する制御部をさらに備える
    　請求項１に記載の信号処理装置。
11. 　前記制御部は、前記自発光表示パネルの発光領域が、映像の１フレーム内で変化して電流変動が生じたとき、ピーク電流が最大となる場合にピーク電流制限値を超えないように制御する
    　請求項１０に記載の信号処理装置。
12. 　前記制御部は、前記ゲインが、ピーク電流制限値を平均電流制限値で除算した値になるように制御する
    　請求項１１に記載の信号処理装置。
13. 　前記発光デューティ値に応じて、前記映像信号の輝度に関するオフセット値を算出する第３の算出部をさらに備える
    　請求項１に記載の信号処理装置。
14. 　前記オフセット値により低階調レベルでの輝度の低下が補正される
    　請求項１３に記載の信号処理装置。
15. 　同じ映像を表示する表示期間中に黒表示期間を設けた黒挿入駆動により、発光デューティを小さくする
    　請求項１に記載の信号処理装置。
16. 　前記ゲインは、前記発光デューティ値の逆数により求められる
    　請求項１５に記載の信号処理装置。
17. 　前記自発光表示パネルは、赤色（Ｒ）の光を発生する第１のサブ画素、緑色（Ｇ）の光を発生する第２のサブ画素、青色（Ｂ）の光を発生する第３のサブ画素、及び白色（Ｗ）の光を発生する第４のサブ画素を有する画素を２次元状に配置している
    　請求項１に記載の信号処理装置。
18. 　前記画素は、自発光素子としてOLED(Organic Light Emitting Diode)素子を含んで構成される
    　請求項１７に記載の信号処理装置。
19. 　信号処理装置が、
    　コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出し、
    　検出した前記指標に基づいて、自発光表示パネルの発光デューティ値を算出し、
    　算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する
    　信号処理方法。
20. 　コンテンツの映像信号を処理する信号処理部と、
    　前記コンテンツの映像を表示する自発光表示パネルと、
    　前記信号処理部からの映像信号に基づいて、前記自発光表示パネルを駆動する表示パネル駆動部と
    　を備え、
    　前記信号処理部は、
    　　前記コンテンツの映像信号を解析して、ホールドボケに相関のある指標を検出する検出部と、
    　　検出した前記指標に基づいて、前記自発光表示パネルの発光デューティ値を算出する第１の算出部と、
    　　算出した前記発光デューティ値に基づいて、輝度補償のためのゲインを算出する第２の算出部と
    　を有し、
    　前記表示パネル駆動部は、前記信号処理部により算出された前記発光デューティ値と前記ゲインに基づいて、前記自発光表示パネルを駆動する
    　表示装置。

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