JP2011100143A

JP2011100143A - Ｏｌｅｄ表示装置

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Publication number: JP2011100143A
Application number: JP2010280626A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Mizukoshi; 誠一水越; Nobuyuki Mori; 信幸森; Makoto Kono; 誠河野
Original assignee: Global OLED Technology LLC
Current assignee: Global OLED Technology LLC
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: JP5520208B2

Abstract

【課題】ＯＬＥＤ表示装置の解像度の低下を押さえつつ、消費電力を低減する。
【解決手段】ＲＧＢ信号は、Ｍ値算出回路１２に供給される。このＭ値算出回路１２は、ＲＧＢ信号の変化度合いからＷ（白）ドットの影響度合いを決定するＭ値を決定する。そして、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０が、Ｍ値算出回路１２から供給されるＭ値を利用してＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換を行う。入力ＲＧＢ信号のエッジ部分などではＷの使用率を少なく、変化の少ない平坦部分ではＷの使用率を多くして、解像度を維持しつつ消費電力を低減する。
【選択図】図８

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いる表示装置であるＯＬＥＤ表示装置、特にその駆動を効率的行うことに関する。

図１に、通常のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つのドットで１つのカラー画素を構成するマトリクス型ＯＬＥＤパネルのドット配列の一例を、図２に、Ｒ、Ｇ、Ｂに加えて白（Ｗ）も使用するマトリクス型ＯＬＥＤパネルのドット配列の一例を示す。

Ｗドットを加えるＲＧＢＷ型は、Ｒ、Ｇ、Ｂよりも発光効率の高いＷドットを使用することにより、パネルとしての消費電力の低減や輝度を向上することができるといわれている。

このような、ＲＧＢＷ型パネルを実現する方法として、各ドットにそれぞれの色（ＲＧＢＷのそれぞれの色）を発光するＯＬＥＤを用いる方法と、特許文献１に述べられているような白色ＯＬＥＤを用い、Ｗ以外のドットに赤、緑、青の光学フィルタ（カラーフィルタ）を重ねる方法とがある。

図３は、ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）１９３１色度図であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に加えて白色ドットとして使用するＷ原色の色度の一例が示されている。なお、このＷ原色の色度は必ずしもディスプレイの基準白色と一致させる必要は無い。

図４に、Ｒ＝１、Ｇ＝１、Ｂ＝１の時にディスプレイの基準白色が表示できるＲＧＢ入力信号を、ＲＧＢＷの画像信号に変換する方法を示す。

まず、Ｗ原色がディスプレイの基準白色と一致していない場合は、入力ＲＧＢ信号に対して次のような演算を行い、Ｗ原色への正規化を行う。

ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂは入力信号、Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎ、はＷ原色に正規化された赤、緑、青信号であり、ａ，ｂ，ｃはそれぞれＲ＝１／ａ、Ｇ＝１／ｂ、Ｂ＝１／ｃを出力した時、Ｗ＝１と同等な輝度及び色度となるように選んだ係数である。

次に、Ｒｎ，Ｇｎ，ＢｎからＷドットの表示の基礎となる値であるＳ＝Ｆ１（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）を計算する。そして、得られたＳに基づいてＲＧＢについての補正量Ｆ２（Ｓ）と、Ｗについての値Ｆ３（Ｓ）を計算する。

そして、ＲＧＢの各値に補正量Ｆ２（Ｓ）を加算し、ＲＧＢＷ表示の際のＲＧＢの値Ｒｎ’，Ｇｎ’，Ｂｎ’を得る。また、Ｆ３（Ｓ）は、そのままＷの値として出力する。

すなわち、Ｓ＝Ｆ１（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）、Ｒｎ’＝Ｒｎ＋Ｆ２（Ｓ）、Ｇｎ’＝Ｇｎ＋Ｆ２（Ｓ）、Ｂｎ’＝Ｇｎ＋Ｆ２（Ｓ）、Ｗ＝Ｆ３（Ｓ）により、Ｒｎ’，Ｇｎ’，Ｂｎ’，Ｗが得られる。

さらに、最後の基準白色への正規化も、同様に、Ｗ原色がディスプレイの基準白色と一致していない場合に行う処理で、以下の演算を行う。この処理も必要な場合にのみ行えばよい。

ここで、最も基本的なＳ、Ｆ２、Ｆ３の演算式の例として、以下のようなものが考えられる。
Ｓ＝ｍｉｎ（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）式１
Ｆ２（Ｓ）＝−Ｓ式２
Ｆ３（Ｓ）＝Ｓ式３

すなわち、ＲＧＢ（正規化されたＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）の最小値をＳとして、これをそのままＷの値とし、ＲＧＢの各値からはＳをそのまま減算する。

この場合、表示する画素の色が無彩色に近いほどＷドットを点灯させる割合が多くなる。従って、表示する画像の中に無彩色に近い色の割合が多いほどＷドットを点灯させる率が多くなり、ＲＧＢドットのみを使用する時に比べてパネルの消費電力は低くなる。

通常、純色のみで構成された画像は少なく、Ｗドットが使用される場合がほとんどなので、ＲＧＢドットのみを使用した時に比べて平均的には消費電力が低くなる。

特開２００３−１７８８７５号公報

ＲＧＢドットを縦横に並べて配置するパネルでは、見た目の水平解像度を向上させたい時は、図５に示すように各入力信号の位相とパネルのドットの位置とを一致させる。すなわち、ＲＧＢの３ドットを同一のタイミングの信号とはせず、各映像信号からのサンプリングタイミングをドットの位置に応じてずらす。これにより、１画素を構成するＲＧＢの３ドットをともに同じ位相の入力信号で駆動するよりも見た目の解像度の高い表示画像が得られる。

ＲＧＢＷを使用した場合も同様に図６に示すように各信号の位相とパネルのドットの位置とを一致させることで、見た目の解像度を上げることが可能である。ただ、式１〜３の例では、無彩色に近い画像であればあるほどＲＧＢの発光量が少ないために効果が少ない。特に、Ｗ原色が基準白色と同じ場合、白黒画像を表示した時にＲＧＢドットを全く使用しないことになるので、図７に示すように、解像度はＷのドット数と同じになる。

また、Ｆ２、Ｆ３として次式を用いた場合は、Ｍの値によってＷドットの使用率が変わる。
Ｆ２（Ｓ）＝−ＭＳ式４
Ｆ３（Ｓ）＝ＭＳ式５
ここで、Ｍは０≦Ｍ≦１の定数である。

消費電力の点からはＭ＝１を用いるのが一番よい。しかし、解像度の点からはできるだけＲＧＢＷ全てが点灯するようなＭの値を選ぶ方がよい。

本発明は、ＯＬＥＤ表示装置において、解像度の低下を押さえつつ、消費電力を低減することを目的とする。

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）からなるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４種類のドットを持つＯＬＥＤ表示装置において、表示する画像の部分的な高域成分の量を検出し、その検出結果に応じて、Ｗの使用率を適応的に変化させることを特徴とする。

本発明によれば、画像データの部分的な高周波成分に応じて、Ｗの使用率を適応的に変更することで、解像度を維持しつつ消費電力を低減することができる。

ＲＧＢドットを用いたＯＬＥＤパネルを示す図である。ＲＧＢＷドットを用いたＯＬＥＤパネルを示す図である。ＣＩＥ１９３１色度図におけるＲＧＢＷを示す図である。ＲＧＢからＲＧＢＷを生成する処理を示すフローチャートである。ＲＧＢドットの表示タイミングを示す図である。ＲＧＢＷドットの表示タイミングを示す図である。ＲＧＢＷドットのパネルにＷ信号のみが入力された時のタイミングを示す図である。入力画像信号の部分的な高周波成分を考慮する表示装置の構成を示すブロック図である。Ｒｎ，Ｇｎ，ＢｎからＲｎ’，Ｇｎ’，Ｂｎ’を生成する処理を示すフローチャートである。Ｍｉｊを生成するための関数ｆ（Ｘ）の特性を示す図である。平均輝度を考慮する場合の表示装置の構成を示すブロック図である。図１１の構成における平均輝度と係数Ｍの関係を示す図である。図１１の構成におけるある画像の平均輝度とパネル消費電力の関係を示す図である。ＣＶ電流の計算結果を考慮する表示装置の構成を示すブロック図である。図１４の構成における平均輝度と係数Ｍの関係を示す図である。図１４の構成におけるある画像の平均輝度とパネル消費電力の関係を示す図である。ＣＶ電流の検出結果を考慮する表示装置の構成を示すブロック図である。省電力指示を考慮する表示装置の構成を示すブロック図である。バッテリー容量の検出結果を考慮する表示装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図８は、実施形態の構成を示すブロック図であり、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号は、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０に入力されるとともに、Ｍ値算出回路１２に供給される。Ｍ値算出回路１２は、入力されてくるＲＧＢ信号の所定の複数の画素（部分）についての画像信号から高周波成分をリアルタイムで検出し、その高周波成分の量に応じてＲＧＢからＲＧＢＷへの変換係数Ｍを算出する。画像のエッジ部分や輝度変化の多い部分ではＲＧＢＷ全てが点灯するような係数Ｍ（例えば０．５）を出力し、平坦な部分や輝度変化の少ない部分ではＭは１またはそれに近い値を出力する。

そして、算出したＭをＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０に供給する。ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０は、供給された変換係数Ｍを用い、Ｆ２（Ｓ）、Ｆ３（Ｓ）を算出し、そのＦ２（Ｓ）、Ｆ３（Ｓ）を用いて、ＲＧＢＷの信号を算出する。

ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０の出力であるＲ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｗの信号は、ガンマ補正回路１４においてガンマ変換を受けた後、Ｄ／Ａ変換器１６においてアナログ信号に変換されてＯＥＬＤパネル１８に供給される。ＯＬＥＤパネル１８は、水平ドライバおよび垂直ドライバを有し、マトリクス状に配置された画素回路におけるＯＬＥＤ素子に入力されてくる各画素のデータ信号を供給する。すなわち、本実施形態のＯＬＥＤパネル１８は、アクティブマトリクスタイプのパネルであり、各画素回路に選択トランジスタ、駆動トランジスタ、保持容量およびＯＬＥＤ素子が設けられている。各画素のデータ信号は対応する画素の選択トランジスタを介し保持容量に書き込まれ、保持容量に書き込まれたデータ電圧に応じて駆動トランジスタがＯＬＥＤ素子に駆動電流を供給することで、ＯＬＥＤ素子が発光する。

なお、ガンマ補正回路１４において、黒レベル、コントラスト、ブライトネスの調整のためのデータ処理を行うことも好適である。さらに、Ｄ／Ａ変換器１６を省略し、ＯＬＥＤパネル１８にデジタルデータを入力し、ＯＬＥＤパネルの各画素回路をデジタル駆動してもよい。

ここで、ＲＧＢからＲＧＢＷへの変換をフローチャートで表すと図９のようになる。すなわち、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０においては、入力信号であるＲＧＢ（この例では、上述のようにＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎに変換している）に基づき、Ｓ＝Ｆ１（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂ）を算出する。一方、Ｍ値算出回路１２においては、縦横方向における所定数の画素ブロックから注目画素（横ｉ番目，縦ｊ番目）についてのその部分における高周波成分の量に応じた係数Ｍｉｊを算出し、これをＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０に供給する。

ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０は、供給された係数Ｍｉｊを用いて、Ｆ２（Ｓ，Ｍｉｊ）、Ｆ３（Ｓ，Ｍｉｊ）を演算する。そして、Ｆ３（Ｓ，Ｍｉｊ）をそのままＷとして出力するとともに、Ｆ２（Ｓ，Ｍｉｊ）をＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎに加算して、Ｒｎ’，Ｇｎ’，Ｂｎ’を出力する。

このようにして、ＲＧＢからＲＧＢＷへの変換が行われる。

なお、Ｍｉｊの演算には、所定数の画像データが必要であり、入力データをある程度記憶しておく必要がある。例えば、入力ＲＧＢ信号についてのフレームメモリを設けておき、ここから必要なデータを出力するように構成すればよい。

また、Ｍｉｊは次のように表せる。

ここで、（ｉ，ｊ）：処理を行うドットの空間的位置（横方向にｉ番目、縦方向にｊ番目）、ｈ（ｋ１，ｋ２）：単位インパルスδ（ｋ１，ｋ２）に対する二次元ハイパスフィルタの応答特性、ｌ（ｋ１，ｋ２）：単位インパルスδ（ｋ１，ｋ２）に対する二次元ローパスフィルタの応答特性、Ｃ（ｉ−ｋ１，ｊ−ｋ２）：（ｉ−ｋ１，ｊ−ｋ２）の位置のドットに対応する信号レベル、ｆ（Ｘ）は任意の関数であるが、例えば図１０のようなＸの増加に伴い１から０．５へ近づいていく特性をもつ。

信号ＣはＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎまたは輝度（Ｙ）など任意に選択可能であるが、解像度に寄与する輝度成分を用いることが好適である。また、Ｆ２、Ｆ３の代表的な例としては以下の式があげられる。
Ｆ２＝−Ｍｉｊ × Ｓ式７
Ｆ３＝Ｍｉｊ × Ｓ式８

図２のような縦ストライプ状にドットが並んでいる場合は、水平方向の解像度のみに着目して一次元のハイパスフィルタおよびローパスフィルタを考えてもよい。この場合、式６〜８は以下のようになる。

Ｆ２＝−Ｍｉ × Ｓ式１０
Ｆ３＝Ｍｉ × Ｓ式１１

［実施例］
次に、具体的な例を取り上げて、上述のような変換について説明する。

縦ストライプ状にドットが並んでいる場合を考え、式９〜１１を用いる。ｈ（ｋ），ｌ（ｋ）は以下の式とし、Ｍｉが１を超えないようにする。

ｈ（ｋ）は、ｈ（−１）＝−１／２、ｈ（０）＝１、ｈ（１）＝−１／２、ｋ＞１、ｋ＜−１においてｈ（ｋ）＝０とする。

また、ｌ（ｋ）は、ｌ（−１）＝１，ｌ（０）＝２、ｌ（１）＝１、ｋ＞１，ｋ＜−１においてｌ（ｋ）＝０とする。

信号Ｃとして、ｉの位置での輝度Ｙｉを使用すると式９は、
Ｍｉ＝ｆ（｜（−Ｙ_i-1＋２Ｙ_i−Ｙ_i+1）／２（Ｙ_i-1＋２Ｙ_i＋Ｙ_i+1）｜）となる。

ｆ（Ｘ）＝１−Ｘとすれば、
Ｍｉ＝１−｜（−Ｙ_i-1＋２Ｙ_i−Ｙ_i+1）／２（Ｙ_i-1＋２Ｙ_i＋Ｙ_i+1）｜となり、Ｍｉは常に０≦Ｍｉ≦１を満たす変数となる（ただしＹ_i-1＋２Ｙ_i＋Ｙ_i+1＝０の時はＭｉ＝１とする）。

このように、本実施形態によれば、部分的な高周波成分の大きさに応じて、係数Ｍを適応的に変更することができる。従って、エッジ部分などにおいて、Ｗの使用率を比較的少なくして、クリアな表示を行い、かつ画像の変化の少ない部分においてはＷの利用率を上昇して効率的な表示が行える。

［他の実施例］
上述のようにして、Ｍ値算出回路１２において、係数Ｍを算出するが、ここで算出された係数Ｍ（Ｍｉｊ）は、ドット毎の変化が大きすぎる場合もある。そこで、Ｍ値算出回路１２からのＭｉｊの演算出力の後にローパスフィルタを入れることで、Ｗの使用率がドットごとに敏感に変化して不自然な画像となることを防ぐことができ、好適である。

さらに、
Ｆ２＝−Ａｉ × Ｓ
Ｆ３＝Ａｉ × Ｓ
とすることも好適である。ここで、Ａｉはあらかじめ決められた係数（Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・Ａｎ）で、Ｍｉ（またはＭｉｊ）の値に応じて選択する。このようにすることで、係数Ｍをそのまま利用するのに比べ、冗長性が増し、実際の表示の見やすさを考慮したＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換が行える。また、この係数Ａｉのテーブルを書き換えることで、変換の特性も簡単に調整できる。このため、Ａｉについてのテーブルを書き換え可能とすることも好適である。

また、上記実施例において、次のような簡単なフィルタを用いることもできる。
ｈ（ｋ）：ｈ（−１）＝−１、ｈ（０）＝１、ｋ＞０，ｋ＜−１でｈ（ｋ）＝０
ｌ（ｋ）：ｍ

ここで、ｍは、常に０≦Ｍｉ≦１を満たすように選んだ定数である。このような構成であれば、フィルタの構成が簡単になり、かつ入力画像データに応じた適応制御は一応確保できる。

［さらに、他の実施例］
このように、ＯＬＥＤパネルの各ドットに流れる電流はそのドットの輝度に比例し、画像全体の消費電力はそれらの総和となる。従って、画像の平均輝度が高いほどパネルの消費電力が大きくなる。表示装置の最大電源電流が限られている場合などは、平均輝度の上昇とともにＷの使用率を増すように大きなＭを用いるとよい。

そこで、このような平均輝度を考慮した実施例を図１１に示す。この例では、入力ＲＧＢ信号は、平均輝度計算部３０に入力される。この平均輝度計算部３０は、入力ＲＧＢ信号１画面分のデータから平均輝度を計算する（総和でもよい）。そして、計算結果の平均輝度は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２により、急激な変動分を除去して、Ｍ値算出回路３４に供給される。Ｍ値算出回路３４は、平均輝度に対するＭ値についてのテーブルや式を記憶しており、入力されてくる平均輝度に対し、Ｍ値を算出して、これをＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０に供給する。

ここで、平均輝度対Ｍの特性の設定例を図１２に示す。このように、輝度が大きくなるに従って、Ｍを０．５から徐々に大きくする。この方式を用いた時のある画像における平均輝度対消費電力の一例を図１３に示す。このように、Ｍ＝０．５一定とする場合に比べ、画像の平均輝度が高い場合におけるパネル消費電流量の増加を抑制することができる。

また、図１４のようにＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗのドットの発光効率を考慮して変換後のＲＧＢＷデータからＣＶ電流を予測し、Ｍの値の計算に用いることもできる。すなわち、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０のＲＧＢＷの各出力は、ＣＶ電流計算部４０に供給される。このＣＶ電流計算部４０は、ＲＧＢＷの各データ信号に応じて、ＯＬＥＤパネル１８における全画素の電流（ＣＶ電流）を予測する。そして、その結果が、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２を介し、Ｍ値算出回路４４に供給され、このＭ値算出回路４４がＣＶ電流に対応するＭを算出して、ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路１０に供給する。

この場合のＣＶ電流計算値対Ｍの特性の設定例を図１５に、ある画像における平均輝度対パネルの消費電力との関係の一例を図１６に示す。この構成によっても、パネル電流の増加を効果的に抑制することができる。

さらに、上述のような制御と同様な効果は、ＯＬＥＤパネル１８のＣＶ電流を実際に検出し、Ｍの値にフィードバックをかけることによっても実現できる。この場合の実施例を図１７に示す。すなわち、ＣＶ電流は、電流検出回路５０によって検出される。この電流検出回路５０の出力は、Ａ／Ｄ変換器５２によって、デジタルデータに変換され、それがローパスフィルタ５４を介し、Ｍ値算出回路５６に供給される。このような回路においても、上述の構成と同様の制御が行える。

また、簡単化のため、画像の内容による制御ではなく次のように制御を行うことも考えられる。画質を重視する時には見た目の解像度が最も高くなるＭを選択し、消費電力を重視する時にはＷの使用率を増すため大きなＭを用いるように切り替える。例えば、省電力表示についての入力手段（例えば、入力ボタン）を設けておき、これがオンの時には、省電力指令信号がＭ値算出回路１２にＭを大きくするように、指令することが考えられる。図１８には、このための構成が示されている。

また、ＯＬＥＤ表示装置を備えた携帯機器（例えば、携帯電話、デジタルスチルカメラ、携帯ＡＶ機器など）において、電池の容量が減少した時には、消費電力を少なくしたいという要求がある。

このための構成例を図１９に示す。バッテリー６０の容量（例えば、電圧）はバッテリー容量検出回路６２によって検出される。そして、このバッテリー容量検出回路６２における検出結果において、バッテリー容量が所定値より小さくなったことを検出した場合には、Ｍ値決定回路６４がＭ値を大きな値に変更する。これによって、バッテリー容量が小さくなったときに、十分にある時に比べてＭを大きくし、消費電力を減らすように制御することができる。このとき、バッテリー容量は、複数段階で判定し、Ｍ値を複数段階で増加させていくことも好適である。

なお、上述した構成を適宜組み合わせて、表示装置を構成することも好適である。

１０ＲＧＢ→ＲＧＢＷ変換回路、１２、３４，４４，５６Ｍ値算出回路、１４ガンマ補正回路、１６Ｄ／Ａ変換器、１８ＯＬＥＤパネル、３０平均輝度計算部、３２，５４ローパスフィルタ、４０ＣＶ電流計算部、５０電流検出回路、５２Ａ／Ｄ変換器、６０バッテリー、６２バッテリー容量検出回路、６４Ｍ値決定回路。

Claims

有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）からなるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４種類のドットを持つＯＬＥＤ表示装置において、
表示する画像の部分的な高域成分の量を検出し、その検出結果に応じて、Ｗの使用率を適応的に変化させる
ことを特徴とするＯＬＥＤ表示装置。