JP2007156044A - 自発光表示装置、階調値/劣化率変換テーブル更新装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダミー画素と、その発光輝度を検出する検出センサーとを有効表示領域の外側に配置する。この場合に、基本的に基本発光色別に算出する平均階調値でダミー画素を継続的に発光制御する。一方で、劣化情報の実測タイミングには事前に設定した階調値でダミー画素を発光制御する。この際、劣化情報の実測タイミング毎に検出センサーで実測される発光輝度の推移を求め、実測タイミング間の発光特性の劣化情報を求める。この後、実測タイミング期間に求めた平均階調値とこれに対応する劣化情報とに基づいて、平均階調値に対応する実測劣化率を算出する。同時に、階調値と劣化率との基本対応関係を定めた基本テーブルを参照することにより、平均階調値以外の全ての階調値に対する実測劣化率を算出する。
【選択図】図1
Description
なお、発明者らが提案する発明は、自発光表示装置、階調値/劣化率変換テーブル更新装置及びプログラムとしての側面を有する。
その最有力候補が、有機EL素子をマトリクス状に配列した有機ELディスプレイパネルである。有機ELディスプレイパネルは、視野角や応答性が良好であるだけでなく、バックライトが不要、高輝度、高コントラストといった優れた特性を備えている。
一方で、フラットパネルディスプレイに表示される画像の内容は一様ではない。このため、発光体(有機EL素子)の劣化が部分的に進行しやすい。例えば、時刻表示領域に位置する発光体は、他の表示領域の発光体に比べて劣化の進行が速い。
「焼きつき」の改善策には、従来から様々な手法が提案されている。焼きつきを精度良く、性能良く補正するには、発光体の実際の劣化状態を正しく検出する必要がある。
また、特許文献3に開示された方法は、劣化した輝度を補償するしか補正方法がなく、結果的に劣化を促進させてしまい、補正性能の限界や輝度半減期が比較的早く到来する問題がある。
(b)劣化情報の実測タイミング毎に検出センサーで実測される発光輝度の推移を基本発光色別に求め、実測タイミング間の劣化情報を求める劣化情報実測部
(c)実測タイミング間に表示された画像に関する基本発光色別の平均階調値とこれに対応する劣化情報とに基づいて、平均階調値に対応する実測劣化率を基本発光色別に算出すると共に、階調値と劣化率との基本対応関係を定めた基本テーブルを参照することにより、平均階調値以外の全ての階調値に対する実測劣化率を基本発光色別に算出する実測劣化率算出部
この結果、事前の実験を大幅に減らせるだけでなく、実劣化状態の予測精度を一段と向上することができる。また、発明者らの提案する発明は、劣化状態の測定に必要なダミー画素や検出センサーの配置は、製造上の制約もなく実製品への応用に有利である。
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。
図1に、階調/劣化量変換テーブルの更新機能を搭載する有機ELディスプレイ装置の機能構成例を示す。
図1に示す有機ELディスプレイ装置1は、映像信号変換部3、劣化量算出部5、階調/劣化量変換テーブル7、累積劣化量差算出部9、累積劣化量差蓄積部11、補正量決定部13、自発光パネル15、ダミー画素発光検出部17、劣化量実測部19、平均階調値(APL:average picture level)算出部21、変換テーブル更新部23、ダミー画素発光制御部25で構成する。
累積劣化量差算出部9は、基準画素の劣化量と各画素の劣化量との差分をフレーム毎に算出し、前期間までに算出された画素別の累積劣化量差に加算する処理を実行する。
補正量決定部13は、映像信号変換部3に与える補正値を画素毎に決定する処理デバイスである。補正量決定部13における補正量の決定手法には、劣化量差を無くすように補正値を決定する方法、視覚上の輝度差が揃うように補正値を決定する方法がある。
図3に、自発光パネル15の平面構成例を示す。なお、図3は、主に画素配置の観点から表しており、駆動回路その他の周辺回路は省略して表している。
図3に示すように、自発光パネル15は、有効表示領域151の外側にダミー画素153を配置した構成でなる。有効表示領域151は、外部から観察できる領域であり、入力画像データ信号に対応する画像が表示される。この形態例の場合、有効表示領域151は、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色を基本発光色とする。
ダミー画素153は、赤(R)、緑(G)、青(B)のそれぞれに対応するダミー画素用の表示データ信号で発光制御される。
図3の場合、ダミー画素153の駆動用に新たに配置する駆動信号線は、ゲート駆動ラインの1本のみである。データ駆動ラインは、有効表示領域151と共用する。
また、ダミー画素153の構造は、有効表示領域151の各画素に対応する画素回路と同構造とする。すなわち、選択トランジスタと駆動トランジスタとで構成する。従って、表示パネル自体の生産上の難易度が上がることやコストの増加はほとんど発生しない。
一般に、光検出素子には任意の検出センサーを適用する。もっとも、アモルファスシリコン半導体を用いた可視光センサーのようなものが望ましく、電流値として検出される光量情報は増幅されて電圧値に変換され、検出信号として出力される。
なお、劣化量実測部19がダミー画素発光制御部25に与える階調値は、RGB別に設定しても良いし、RGBのいずれにも同じ値を用いても良い。例えば、100%階調値(階調が8ビットの場合は「255」)を使用する。
なお、劣化量実測部19は、ダミー画素153の劣化に要した時間(この例の場合は固定値)も実測劣化率算出部231に与える。
もっとも、劣化量実測部19において、実測タイミング間の劣化率を算出する場合には、算出結果のみが実測劣化率算出部231に与えられる。劣化率は、単位時間当たりの劣化量で与えられる。従って、ΔRを検出タイミング間のフレーム数で割ることで求めることができる。
なお、フレーム毎に算出されるRGB画素別の平均階調値は、ダミー画素発光制御部25に与えられる。また、平均APL値は、変換テーブル更新部23に与えられる。
この明細書では、前者の処理機能を実測劣化率算出部231と呼ぶ。
続いて、有機ELディスプレイ装置1で実行される処理動作を説明する。
入力画像の表示時、有機表示領域151に対応する入力表示データ信号は、映像信号変換部3で補正処理を実行された後、補正表示データ信号として自発光パネル15に与えられる。
この際、APL算出部21は、各フレームの平均階調値をRGB別に算出し、ダミー画素発光制御部25に与える。
やがて、ダミー画素の劣化状態を検出タイミングになると、ダミー画素発光制御部25は、劣化量実測部19から与えられた検査用の階調値をダミー画素用の表示データ信号として映像信号変換部3に与える。図4は、検出タイミングに100%の階調値が与えられる様子を表している。
図5に、検出結果の推移例を示す。図中、黒丸で示す輝度が検出値である。黒丸を実線で結んで示すように、同じ100%階調値で発光しているにも関わらず、検出された発光輝度が低下していく様子が分かる。もっとも、図5は輝度低下を誇張して表現しており、実際には緩やかに低減する。
図5は、発光時間t5とt6について差分ΔRを求める様子を表している。
差分ΔRが算出されると、劣化量実測部19は、この検出タイミング間の劣化量の変化速度、すなわち劣化率を算出する。
図6に、劣化率の算出原理を示す。図6は、直前回の検出タイミングt(n)での検出輝度が90%であり、今回の検出タイミングt(n+1)での検出輝度が85%の場合を示す。
この劣化率は、劣化量実測部19より変換テーブル更新部23に与えられる。
このとき、変換テーブル更新部23は、APL算出部21より、この検出タイミング間におけるRGB画素別の平均APL値も与えられる。図6の場合、平均APLは、階調値換算で100(階調値が8ビットの場合)である。
ただし、この実測されたのは、256通り(階調が8ビットで与えられる場合)の対応関係の1つでしかない。
従って、全ての入力階調値に対応する劣化率(劣化量)を正確に予測可能にするには、他の全ての階調値について現在の劣化率(実測劣化率)を算出する必要がある。
図8に、実測劣化率算出部231による全階調値に対応する劣化率の算出原理を示す。
これにより、階調値間の基本的な対応関係は維持したままで劣化率(劣化速度)だけ増幅された新たな対応関係が算出される。
因みに、検出期間(周期)は、一般に短ければ短いほど急激な表示画像の傾向の変化にも対応することができる。従って、その分、予測される劣化量の誤差を少なくすることができる。
以上説明したように、有効表示領域151の外側にRGBのそれぞれに対応するダミー画素153が配置されている場合に、各ダミー画素をそれぞれ対応する発光色の平均階調値で発光制御してダミー画素を有効表示領域内の劣化と同じ進行度合いに調整する。その上で、定期的に検出されるダミー画素の劣化情報に基づいて、現在時点での階調値と劣化率(劣化量)との関係を算出して更新することにより、パネル構造上も信号処理的にも実用的な範囲内で劣化情報の予測精度を向上することができる。
また、ダミー画素発光検出部17も、ダミー画素153の部分にだけ配置するだけで済む。従って、様々な特性バラつきや製造バラつき等を考慮しても、歩留まりや製造コストに影響をほとんど与えることがない。すなわち、自発光パネルに対する構造上の負荷が小さく、商品化に適した構造を実現できる。
このため、事前の実験で把握すべき情報量も大幅に削減することが可能になり、この点でも製造コストの大幅な低減を実現できる。
図11は、補正期間内に各画素の劣化量が基準画素の劣化量と一致するように補正動作を実行する場合の動作結果について示す。図中の実線と破線は、特許文献1等に示す手法を採用した場合の補正結果である。実線は、実際の劣化特性を示し、破線は、予測精度の悪い状態で把握された劣化特性である。
ところが、発明者らの提案する手法を採用すれば、劣化量の予測精度が大幅に向上されるため、補正対象画素の劣化量は基準画素の劣化量に対して精度良く合わせ込むことができ、補正終了時点には焼き付きを改善することが可能になる。
そしてこの場合も、発明者らの提案する手法を採用すれば、劣化量の予測精度が大幅に向上するため、補正対象画素の発光輝度は基準画素の発光輝度に対して精度良く合わせ込むことができ、補正終了時点には焼き付きを改善することが可能になる。
(a)前述の形態例では、基本発光色がRGBの3色である場合について説明したが、基本発光色は補色を含めて4色以上の場合にも適用できる。この場合、ダミー画素153等は、これら基本発光色の数だけ用意すれば良い。
(b)前述の形態例では、基本発光色の発色形態について説明しなかったが、基本発光色別に発光素子材料が異なる有機EL素子を用意しても良いし、カラーフィルタ方式や色変換方式を用いて基本発光色を生成しても良い。
しかし、ダミー画素の数や配置等に応じて、データ駆動線やゲート駆動線は、最適な本数を追加すれば良い。
(d)前述の形態例では、自発光表示装置の一例として有機ELディスプレイパネルを例示したが、他の自発光表示装置にも適用できる。例えば、FED(field emission display) 、無機ELディスプレイパネル、LEDパネルその他にも適用できる。
しかし、階調/劣化率変換テーブル7の更新機能は、自発光表示装置を搭載する画像処理装置の一部として実装しても良い。例えば、階調/劣化率変換テーブル7の更新機能は、ビデオカメラ、デジタルカメラその他の撮像装置(カメラユニットだけでなく、記録装置と一体に構成されているものを含む。)、情報処理端末(携帯型のコンピュータ、携帯電話機、携帯型のゲーム機、電子手帳等)、ゲーム機、プリンタ装置等に実装しても良い。
しかし、階調/劣化率変換テーブル7の更新機能は、自発光表示装置や自発光表示装置を搭載する画像処理装置に対して入力表示データ信号を供給する画像処理装置に搭載しても良い。すなわち、ダミー画素の発光輝度や劣化情報を自発光表示装置等から自装置内に取り込む手法を採用しても良い。
また、これらの処理機能の全てをハードウェア又はソフトウェアで実現するだけでなく、その一部はハードウェア又はソフトウェアを用いて実現しても良い。すなわち、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ構成としても良い。
(h)前述の形態例には、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。
5 劣化量算出部
7 階調/劣化量変換テーブル
9 累積劣化量差算出部
11 累積劣化量差蓄積部
13 補正量決定部
15 自発光パネル
151 有効表示領域
153 ダミー画素
17 ダミー画素発光検出部
19 劣化量実測部
21 APL算出部
23 変換テーブル更新部
231 実測劣化率算出部
25 ダミー画素発光制御部
Claims (6)
- 有効表示領域を構成する基本発光色別のダミー画素と、当該ダミー画素の発光輝度を検出する検出センサーとを有効表示領域の外側に配置する表示パネルと、
基本発光色別に算出したフレーム単位の平均階調値で前記ダミー画素を継続的に発光制御する一方で、劣化情報の実測タイミングでは事前に設定した階調値で前記ダミー画素を発光制御するダミー画素発光制御部と、
前記劣化情報の実測タイミング毎に前記検出センサーで実測される発光輝度の推移を基本発光色別に求め、実測タイミング間の劣化情報を求める劣化情報実測部と、
実測タイミング間に表示された画像に関する基本発光色別の平均階調値とこれに対応する前記劣化情報とに基づいて、平均階調値に対応する実測劣化率を基本発光色別に算出すると共に、階調値と劣化率との基本対応関係を定めた基本テーブルを参照することにより、前記平均階調値以外の全ての階調値に対する実測劣化率を基本発光色別に算出する実測劣化率算出部と
を有することを特徴とする自発光表示装置。 - 請求項1に記載の自発光表示装置において、
前記実測劣化率算出部は、
前記基本テーブル上の前記平均階調値pに対応する劣化率αp と、算出対象とする階調値qに対応する劣化率αq との対応比率αq /αp を、平均階調値pに対応する実測劣化率Xp に乗算することより、前記平均階調値以外の全ての階調値に対する実測劣化率を算出する
ことを特徴とする自発光表示装置。 - 請求項1に記載の自発光表示装置は、
前記実測劣化率算出部で算出された階調値と実測劣化率との対応関係に基づいて、入力画像の表示に伴う劣化情報を画素ごとに算出する劣化情報算出部と、
基準画素についての累積劣化情報と各画素の累積劣化情報との差分が補正期間内に解消されるように画素別の補正量を決定する補正量決定部と、
算出された補正量に基づいて入力階調値を補正する映像信号変換部と
を有することを特徴とする自発光表示装置。 - 請求項1に記載の自発光表示装置は、
前記実測劣化率算出部で算出された階調値と実測劣化率との対応関係に基づいて、入力画像の表示に伴う劣化情報を画素ごとに算出する劣化情報算出部と、
基準画素についての累積劣化情報と各画素の累積劣化情報との差分を通じて発生する輝度差を解消するように画素別の補正量を決定する補正量決定部と、
算出された補正量に基づいて入力階調値を補正する映像信号変換部と
を有することを特徴とする自発光表示装置。 - 有効表示領域を構成する基本発光色別のダミー画素と、当該ダミー画素の発光輝度を検出する検出センサーとが有効表示領域の外側に配置される場合において、各画素の劣化情報の算出用に参照する階調値/劣化率変換テーブルの更新装置であって、
基本発光色別に算出したフレーム単位の平均階調値で前記ダミー画素を継続的に発光制御する一方で、劣化情報の実測タイミングには事前に設定した階調値で前記ダミー画素を発光制御するダミー画素発光制御部と、
前記劣化情報の実測タイミング毎に前記検出センサーで実測される発光輝度の推移を基本発光色別に求め、実測タイミング間の劣化情報を求める劣化情報実測部と、
実測タイミング間に表示された画像に関する基本発光色別の平均階調値とこれに対応する前記劣化情報とに基づいて、平均階調値に対応する実測劣化率を基本発光色別に算出すると共に、階調値と劣化率との基本対応関係を定めた基本テーブルを参照することにより、前記平均階調値以外の全ての階調値に対する実測劣化率を基本発光色別に算出する実測劣化率算出部と
を有することを特徴とする階調値/劣化率変換テーブル更新装置。 - 有効表示領域を構成する基本発光色別のダミー画素と、当該ダミー画素の発光輝度を検出する検出センサーとが有効表示領域の外側に配置される場合において、各画素の劣化情報の算出用に参照する階調値/劣化率変換テーブルを更新するコンピュータプログラムであって、
基本発光色別に算出したフレーム単位の平均階調値で前記ダミー画素を継続的に発光制御する一方で、劣化情報の実測タイミングには事前に設定した階調値で前記ダミー画素を発光制御するダミー画素発光制御処理と、
前記劣化情報の実測タイミング毎に前記検出センサーで実測される発光輝度の推移を基本発光色別に求め、実測タイミング間の劣化情報を求める劣化情報実測処理と、
実測タイミング間に表示された画像に関する基本発光色別の平均階調値とこれに対応する前記劣化情報とに基づいて、平均階調値に対応する実測劣化率を基本発光色別に算出すると共に、階調値と劣化率との基本対応関係を定めた基本テーブルを参照することにより、前記平均階調値以外の全ての階調値に対する実測劣化率を基本発光色別に算出する実測劣化率算出処理と
をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
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