JP2015082074A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位の劣化を抑制しつつ、消費電力を抑制する表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、消費電力算出手段１２、輝度調整手段１３、表示パネル４を備える。消費電力算出手段１２は、表示データ１６に基づいて、消費電力１７を算出する。輝度調整手段１３は、表示データ１６が動画データか否かを示す動画フラグ６に基づいて表示データ１６が動画データか否かを判断し、表示データ１６が動画データの場合に、輝度調整倍率を固定値とし、表示データ１６が動画データではない場合に、消費電力算出手段１２によって算出された消費電力１７と減少関数とに基づいて輝度調整倍率を算出し、表示データ１６と輝度調整倍率とに基づいて輝度調整された出力データ１８を算出する。表示パネル４は、輝度調整手段１３によって算出された出力データ１８を表示する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、消費電力抑制のために輝度を制御する表示装置に関する。

表示装置としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などがある。表示装置を備える携帯電話、スマートフォンなどの情報端末は、例えばリチウムイオン電池などの電池で動作する。このため、表示装置の電力消費は抑制されることが望ましい。しかしながら、表示装置は、一般的に、輝度が高くなるほど、消費電力も増加する。したがって、表示装置には、消費電力を抑制するために、輝度を制御する回路が備えられる場合がある。

特開２０１１−２５２０号公報

上記のように、表示装置には、輝度を制御する回路が備えられる。しかしながら、消費電力を抑制するために単純に輝度を調整すると、表示品位が劣化し、表示内容が不自然になる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、表示品位の劣化を抑制しつつ、消費電力を抑制する表示装置を提供することを目的とする。

第１の態様に係る表示装置は、消費電力算出手段、輝度調整手段、表示パネルを備える。消費電力算出手段は、表示データに基づいて、消費電力を算出する。輝度調整手段は、表示データが動画データか否かを示す動画フラグに基づいて表示データが動画データか否かを判断し、表示データが動画データの場合に、輝度調整倍率を固定値とし、表示データが動画データではない場合に、消費電力算出手段によって算出された消費電力と減少関数とに基づいて輝度調整倍率を算出し、表示データと輝度調整倍率とに基づいて輝度調整された出力データを算出する。表示パネルは、輝度調整手段によって算出された出力データを表示する。

第２の態様に係る表示装置は、消費電力算出手段、輝度調整手段、表示パネルを備える。消費電力算出手段は、表示データに基づいて、消費電力を算出する。輝度調整手段は、表示データのフレームに含まれる動画領域を示す動画位置データに基づいて、表示データのフレームに動画領域が含まれるか否か判断し、フレームに動画領域が含まれる場合、動画領域に用いられる第１の輝度調整倍率を第１の固定値で設定し、フレームの動画領域ではない非動画領域に用いられる第２の輝度調整倍率を第２の固定値で設定し、フレームに動画領域が含まれない場合、消費電力算出手段によって算出された消費電力と減少関数とに基づいて算出された第３の輝度調整倍率を設定し、第１乃至第３の輝度調整倍率のうちの設定された少なくとも一つの輝度調整倍率と、動画領域と非動画領域の判断結果とに基づいて、フレームを輝度調整した出力データを算出する。表示パネルは、輝度調整手段によって算出された出力データを表示する。

第１の実施形態に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図。 消費電力から輝度調整倍率を求めるための減少関数ｆ（ｘ）の一例を示すグラフ。 時間に応じて変化する動画像データに対する消費電力と、時間に応じて変化する輝度調整倍率との例を示すグラフ。 時間に応じて変化する動画像データに対する消費電力と、時間に応じて変化しない固定の輝度調整倍率との例を示すグラフ。 電力制御部の処理の一例を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る表示装置の構成の一例を示すブロック図。 動画領域とテキスト領域とを区別することなく輝度調整したＷｅｂページの表示状態の一例を示す図。 動画領域とテキスト領域とを区別して輝度調整したＷｅｂページの表示状態の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、説明を省略するか、又は、必要に応じて説明を行う。

各実施形態では、表示装置が有機エレクトロルミネッセンス表示装置の場合を例として説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態に係る表示装置は、プロセッサからの信号に基づいて、輝度調整倍率を決定する。

図１は、本実施形態に係る表示装置１の構成の一例を示すブロック図である。

表示装置１は、プロセッサ２、ドライバ３、表示パネル４を備える。

プロセッサ２は、例えばアプリケーションプロセッサとする。プロセッサ２は、差動信号である表示データ５、動画像であることを示す動画フラグ６、などの各種信号をドライバ３へ送る。なお、表示データ５などを出力する装置は、プロセッサ２ではなく、例えばメモリ装置などの他の装置でもよい。

ドライバ３は、プロセッサ２からの信号を表示パネル４に適した信号線電圧に変換する。ドライバ３は、レシーバ７、画質調整部８、デジタル・アナログ変換器９を備える。ドライバ３は、例えば集積回路とする。

レシーバ７は、プロセッサ２からの各種信号を受け、各種信号を画質調整部８へ送る。

画質調整部８は、レシーバ７から表示データ５と動画フラグ６とを受け、表示で消費される電力を制限するために輝度を調整する。画質調整部８は、画質改善部１０、消費電力算出部１２と輝度調整部１３とを含む電力制御部１４、ガンマ変換部１５を備える。

画質改善部１０は、例えばノイズリダクションなどの処理により、表示データ５を改善し、改善された表示データ１６を消費電力算出部１２に送る。

消費電力算出部１２は、改善された表示データ１６と、画素値を消費電力に変換する係数とに基づいて、表示データ１６に含まれるフレーム内の各画素を表示するために消費される電力の積算値を算出し、フレームの消費電力１７を生成し、消費電力１７を輝度調整部１３に送る。

輝度調整部１３は、画質改善部１０から改善された表示データ１６を受け、レシーバ７から動画フラグ６を受け、消費電力算出部１２から消費電力１７を受ける。

輝度調整部１３は、動画フラグ６が動画データでないことを示す場合、減少関数に基づいて、消費電力１７が増加するほど減少する輝度調整倍率を求め、表示データ１６の画素値と輝度調整倍率とを掛け合わせた出力データ１８を算出し、出力データ１８をガンマ変換部１５へ送る。

輝度調整部１３は、動画フラグ６が動画データであることを示す場合、輝度調整倍率を固定の定数とし、表示データ１６の画素値と固定の輝度調整倍率を掛け合わせた出力データ１８を算出し、出力データ１８をガンマ変換部１９へ送る。

輝度調整倍率は、表示により消費される電力が十分に制限される程度の小さい値とし、例えば１より小さい値とする。

ガンマ変換部１５は、出力データ１８のガンマ変換などの処理を行い、ガンマ変換されたデジタル信号１９をデジタル・アナログ変換器９に送る。

デジタル・アナログ変換器９は、デジタル信号１９をアナログ信号２０に変換し、アナログ信号２０に基づく電圧を表示パネル４に印加する。

表示パネル４は、デジタル・アナログ変換器９によって変換された信号に基づいて、画像表示を行う。

以下で、上記のような構成を持つ表示装置１における出力データ１８の算出について具体的に説明する。以下において、フレームの表示順序は、ｎ−１フレーム、ｎフレーム、ｎ＋１フレームとする。

本実施形態において、表示データ１６は複数のフレームを含む。電力制御部１４は、表示データ１６に基づいて消費電力（例えば、フレームの画素値と画素値を消費電力に変換する係数とを掛け合わせた値の積算値）１７を算出し、算出された消費電力１７に基づいて、輝度調整倍率を算出し、表示データ１６を出力データ１８に変換する。

まず、表示データ１６が動画データでない場合のデータ変換について説明する。

数式（１）は、表示データ１６のｎフレームに基づいて消費電力１７を算出するための計算式である。

Ｐｏｗｅｒ_n＝｛ΣＲ_IN(n)｝×ａ_R＋｛ΣＧ_IN(n)｝×ａ_G＋｛ΣＢ_IN(n)｝×ａ_B
… （１）
この数式（１）において、Ｐｏｗｅｒ_nは、表示データ１６のｎフレームにおける消費電力１７である。ｎフレームに含まれる赤画素の階調データ（画素値又は輝度に対応）をＲ_IN(n)とする。ｎフレームに含まれる緑画素の階調データをＧ_IN(n)とする。ｎフレームに含まれる青画素の階調データをＢ_IN(n)とする。ａ_Rは、赤画素の階調データを消費電力に変換する係数である。ａ_Gは、緑画素の階調データを消費電力に変換する係数である。ａ_Bは、青画素の階調データを消費電力に変換する係数である。

動画フラグ６は、ｎ＋１フレームが動画データではないことを示すとする。ｎ＋１フレームの輝度を落として消費電力を抑制するための輝度調整倍率Ｋ_n+1は、数式（２）で算出される。

Ｋ_n+1＝ｆ（Ｐｏｗｅｒ_n） … （２）
ここで、関数ｆ（ｘ）は、ｘ₁＜ｘ₂ならば、ｆ（ｘ₁）≧ｆ（ｘ₂）が成り立つ減少関数である。

図２は、消費電力１７から輝度調整倍率を求めるための減少関数ｆ（ｘ）の一例を示すグラフである。消費電力１７がしきい値までは、輝度調整倍率は一定であり、例えば１であるとする。

消費電力１７がしきい値を越えると、消費電力１７が大きくなるほど、輝度調整倍率は低下する。

ｎ＋１フレームに含まれる赤画素の階調データをＲ_IN(n+1)とする。ｎ＋１フレームに含まれる緑画素の階調データをＧ_IN(n+1)とする。ｎ＋１フレームに含まれる青画素の階調データをＢ_IN(n+1)とする。

この場合、出力データ１８のｎ＋１フレームに含まれる赤画素の階調データＲ_OUT(n+1)、出力データのｎ＋１フレームに含まれる緑画素の階調データＧ_OUT(n+1)、出力データのｎ＋１フレームに含まれる青画素の階調データＢ_OUT(n+1)は、数式（３）から数式（５）に基づいて算出される。

Ｒ_OUT(n+1)＝Ｋ_n+1×Ｒ_IN(n+1) … （３）
Ｇ_OUT(n+1)＝Ｋ_n+1×Ｇ_IN(n+1) … （４）
Ｂ_OUT(n+1)＝Ｋ_n+1×Ｂ_IN(n+1) … （５）
仮に、上記の変換を表示データ１６が動画像データの場合に適用すると、表示データ１６の消費電力１７は時間ｔの関数であり、関数ｆ（ｘ）も時間ｔの関数となる。

図３は、時間に応じて変化する動画像データに対する消費電力１７と、時間に応じて変化する輝度調整倍率との例を示すグラフである。この図３において、横軸は時間を示し、縦軸は消費電力１７及び輝度調整倍率を示す。

消費電力１７が時間経過に応じて連続的に変化すると、輝度調整倍率も時間経過に応じて連続的に変化する。したがって、表示データ１６の複数のフレーム間で同じ階調部分があっても、複数のフレームごとに輝度調整倍率が変化することで出力データ１８において階調が変化し、表示内容が揺らいでいるように見え、表示品位が低下する場合がある。

これに対して、本実施形態においては、ｎ＋１フレームが動画像データであることを示す動画フラグ６を受けると、輝度調整部１３は、輝度を落として消費電力を抑制するために用いられるｎ＋１フレームの輝度調整倍率Ｋ_n+1を固定する。そして、出力データ１８のｎ＋１フレームに含まれる赤画素の階調データＲ_OUT(n+1)、出力データ１８のｎ＋１フレームに含まれる緑画素の階調データＧ_OUT(n+1)、出力データ１８のｎ＋１フレームに含まれる青画素の階調データＢ_OUT(n+1)は、固定のＫ_n+1と上記の数式（３）から数式（５）とに基づいて算出される。

図４は、時間に応じて変化する動画像データに対する消費電力と、時間に応じて変化しない固定の輝度調整倍率との例を示すグラフである。この図４において、横軸は時間を示し、縦軸は消費電力及び輝度調整倍率を示す。

このように、表示データ１６が動画像データの場合、表示データ１６の輝度調整倍率Ｋ_nを固定とすることで、複数のフレーム間で同じ階調の領域が、出力データ１８において異なる階調となることが防止され、表示内容に揺らぎが発生することを抑制することができ、表示品質の劣化を防止することができる。

図５は、電力制御部１４の処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、消費電力算出部１２は、表示データ１６に含まれるフレームの画素値と変換係数とを掛け合わせた値を積算し、消費電力１７を算出する。

ステップＳ２において、輝度調整部１３は、表示データ１６が動画データであることを動画フラグ６が示すか否か判断する。

表示データ１６が動画データでない場合、ステップＳ３Ａにおいて、輝度調整部１３は、消費電力１７と減少関数とに基づいて、輝度調整倍率を算出する。

表示データ１６が動画データの場合、ステップＳ３Ｂにおいて、輝度調整部１３は、輝度調整倍率を、消費電力を抑制するための固定値とする。

ステップＳ４において、輝度調整部１３は、輝度調整倍率に基づいて、表示データ１６の輝度を調整し、表示データ１６をそのまま表示する場合よりも消費電力を抑制する出力データ１８を求める。

以上説明した本実施形態に係る表示装置１においては、動画データを表示する場合であっても揺らぎが生じることを防止することができ、表示品位の劣化を抑制しつつ、消費電力を抑制することができる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態においては、フレームが赤画素、緑画素、青画素から構成される場合の例を説明している。

しかしながら、フレームは、他の色画素を含むとしてもよい。

より具体的には、例えばフレームは、赤画素、緑画素、青画素、白画素から構成されてもよい。

この場合、上記のｎフレームの消費電力Ｐｏｗｅｒ_nは、数式（６）に基づいて算出される。

Ｐｏｗｅｒ_n＝｛ΣＲ_IN(n)｝×ａ_R＋｛ΣＧ_IN(n)｝×ａ_G＋｛ΣＢ_IN(n)｝×ａ_B
＋｛ΣＷ_IN(n)｝×ａ_W … （６）
ここで、ｎフレームに含まれる白画素の階調データをＷ_IN(n)とする。ａ_Wは、白画素の階調データを消費電力に変換する係数である。

表示データ１６が動画像データの場合、出力データ１８のｎ＋１フレームに含まれる白画素の階調データＷ_OUT(n+1)は、数式（７）に基づいて算出される。

Ｗ_OUT(n+1)＝Ｋ_n+1×Ｗ_IN(n+1) … （７）
表示データ１６が動画像データでない場合、輝度調整部１３は、輝度を落として消費電力を抑制するために用いられるｎ＋１フレームの輝度調整倍率Ｋ_n+1を固定する。そして、出力データ１８のｎ＋１フレームに含まれる白画素の階調データＷ_OUT(n+1)は、固定のＫ_n+1と上記の数式（７）と表示データ１６のｎ＋１フレームに含まれる白画素の階調データＷ_IN(n+1)に基づいて算出される。

これにより、フレームに白画素が含まれる場合であっても、動画データ表示における揺らぎを防止することができ、表示品位の劣化を抑制しつつ、消費電力を抑制することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態に係る表示装置は、表示される領域ごとに、輝度調整倍率を変化させる。

本実施形態においては、表示データ５，１６のフレームが動画領域と動画ではない非動画領域とを含む場合に、表示品位の劣化を抑制しつつ、消費電力を抑制する表示装置について説明する。なお、本実施形態では、非動画領域がテキスト領域である場合を例として説明するが、動画ではない非動画領域はテキスト領域ではない例えば静止画像領域など他の領域であってもよい。テキスト領域は、例えば、コメント欄などとして用いられる。

本実施形態においては、動画領域がＷｅｂページ内に１つの場合を例として説明するが、複数の動画領域がＷｅｂページ内にあるとしてもよい。

図６は、本実施形態に係る表示装置２１の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態において、プロセッサ２２は、表示データ５の動画領域を抽出する。プロセッサ２２は、表示データ５、動画領域の位置を示す動画位置データ（座標など）２３をドライバ２４のレシーバ２５に送る。

レシーバ２５は、動画位置データ２３を、画質調整部２６の電力制御部３２に含まれる輝度調整部２７に送る。

輝度調整部２７は、動画位置データ２３に基づいて、表示データ１６のフレームに動画領域が含まれているか否か判断する。輝度調整部２７は、フレームに動画領域が含まれる場合、フレームの動画領域に対して固定の輝度調整倍率を第１の定数に設定し、フレームの動画ではないテキスト領域に対して固定の輝度調整倍率を第２の定数に設定する。輝度調整部２７は、フレームに動画領域が含まれない場合、消費電力算出部１２によって算出された消費電力１７と減少関数とに基づいて算出された輝度調整倍率を設定する。そして、輝度調整部２７は、動画領域及びテキスト領域を含むフレーム、または、動画領域を含まないフレームに対して、設定された輝度調整倍率とフレームの画素値と画素位置に基づいて輝度調整を行い、出力データ２８を生成し、出力データ２８をガンマ変換部１５に送る。

表示パネル４は、例えばブラウザで動画が埋め込まれたＷｅｂページを表示する。

図７は、動画領域２９とテキスト領域３０とを区別することなく輝度調整したＷｅｂページ３１の表示状態の一例を示す図である。この図７では、時間によって消費電力が変化し、この消費電力に応じて輝度調整倍率も変化している。

Ｗｅｂページ３１の動画領域２９とテキスト領域３０とを区別することなく、単純に表示データ１６のフレームの消費電力から輝度調整倍率を求めた場合、動画領域２９の輝度の変動に影響されて、テキスト領域３０の輝度も調整され、本来背景であるテキスト領域３０の明暗（輝度）が変化し、表示品位が劣化する場合がある。

図８は、動画領域２９とテキスト領域３０とを区別して輝度調整したＷｅｂページ３１の表示状態の一例を示す図である。この図８では、消費電力が変化しても、動画領域２９とテキスト領域３０とのいずれにおいても輝度調整倍率が固定されている。

本実施形態においては、ドライバ２４は、プロセッサ２２から表示データ５とともに、動画位置データ２３を受ける。

本実施形態においては、動画領域２９とテキスト領域３０とを含むＷｅｂページ３１について、動画領域２９用の固定の第１の輝度調整倍率を設定し、テキスト領域３０用の固定の第２の輝度調整倍率を設定する。

ここで、動画領域２９の左上点Ｐ₁は、（ｘ₁，ｙ₁）であり、動画領域２９の右下点Ｐ₂は、（ｘ₂，ｙ₂）であるとする。

この場合、輝度調整部２７は、以下のように、ｎ＋１フレームを変換し、出力データ２８を生成する。ここでは、赤画素に関する輝度調整を説明するが、緑画素、青画素、白画素などの他の色の画素についても同様である。

Ｒ_OUT(n+1)＝Ｋ_n+1×Ｒ_IN(n+1) （ｘ₁≦Ｒ_x≦ｘ₂、かつ、ｙ₁≦Ｒ_y≦ｙ₂の場合）
… （８）
Ｒ_OUT(n+1)＝Ｌ_n+1×Ｒ_IN(n+1)
（Ｒ_x＜ｘ₁、ｘ₂＜Ｒ_x、Ｒ_y＜ｙ₁、ｙ₂＜Ｒ_yの場合） … （９）
ここで、Ｒ_xは赤画素のＸ座標であり、Ｒ_yは赤画素のＹ座標である。Ｋ_n+1は定数であり、Ｌ_n+1は定数である。例えば、Ｋ_n+1がＬ_n+1より大きい場合、テキスト領域３０の輝度を抑制して消費電力を抑制し、動画領域２９の輝度はテキスト領域３０ほどには抑制されない。このため、消費電力を抑制しつつ、動画領域２９の表示品質の低下を抑制することができる。例えば、Ｋ_n+1がＬ_n+1より小さい場合、変化の大きい動画領域２９の輝度が変化の少ないテキスト領域３０の輝度よりも抑制される。

なお、Ｗｅｂページ３１が動画領域２９を含まない場合には、輝度調整倍率は、上記第１の実施形態と同様に、消費電力と減少関数とに基づいて、変化する。

以上説明した本実施形態においては、動画領域２９とテキスト領域３０とを含むＷｅｂページ３１において、動画領域２９とテキスト領域３０とのそれぞれに適切な固定の輝度調整倍率が設定される。これにより、動画領域２９の輝度の変動に影響されてテキスト領域３０の輝度が調整されることがなく、本来背景であるテキスト領域３０の明暗が変化することを抑制し、Ｗｅｂ埋め込み動画の再生時の表示品位の劣化を防止することができる。

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，２１…表示装置、２，２２…プロセッサ、３，２４…ドライバ、４…表示パネル、５，１６…表示データ、６…動画フラグ、７，２５…レシーバ、８，２６…画質調整部、９…デジタル・アナログ変換器、１０…画質改善部、１２…消費電力算出部、１３，２７…輝度調整部、１４，３２…電力制御部、１５…ガンマ変換部、１７…消費電力、１８，２８…出力データ、１９…デジタル信号、２０…アナログ信号、２３…動画位置データ、２９…動画領域、３０…テキスト領域、３１…Ｗｅｂページ。

Claims (2)

1. 表示データに基づいて、消費電力を算出する消費電力算出手段と、
   前記表示データが動画データか否かを示す動画フラグに基づいて前記表示データが前記動画データか否かを判断し、前記表示データが前記動画データの場合に、輝度調整倍率を固定値とし、前記表示データが前記動画データではない場合に、前記消費電力算出手段によって算出された前記消費電力と減少関数とに基づいて前記輝度調整倍率を算出し、前記表示データと前記輝度調整倍率とに基づいて輝度調整された出力データを算出する輝度調整手段と、
   前記輝度調整手段によって算出された前記出力データを表示する表示パネルと、
   を具備することを特徴とする表示装置。
2. 表示データに基づいて、消費電力を算出する消費電力算出手段と、
   前記表示データのフレームに含まれる動画領域を示す動画位置データに基づいて、前記表示データの前記フレームに前記動画領域が含まれるか否か判断し、前記フレームに前記動画領域が含まれる場合、前記動画領域に用いられる第１の輝度調整倍率を第１の固定値で設定し、前記フレームの前記動画領域ではない非動画領域に用いられる第２の輝度調整倍率を第２の固定値で設定し、前記フレームに前記動画領域が含まれない場合、前記消費電力算出手段によって算出された前記消費電力と減少関数とに基づいて算出された第３の輝度調整倍率を設定し、前記第１乃至第３の輝度調整倍率のうちの設定された少なくとも一つの輝度調整倍率と、前記動画領域と前記非動画領域の判断結果とに基づいて、前記フレームを輝度調整した出力データを算出する輝度調整手段と、
   前記輝度調整手段によって算出された前記出力データを表示する表示パネルと、
   を具備することを特徴とする表示装置。

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