JP2021033108A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】入力階調データに対する出力階調データの設定を簡略化する。【解決手段】電気光学装置は、画素の階調を３色毎に指定する入力階調データに対応する係数データセットであって、入力階調データに応じた出力階調データを入力階調データにおける特定の階調に対応する出力階調データの値で正規化された係数データの集合であって、中間階調にて輝度および色度が紐付けられた係数データセットを、複数種類、記憶する記憶部と、複数種類の係数データセットのうち、いずれか１つを、係数データセットに中間階調に紐付けられた輝度および色度と、適用する表示パネルにおける中間階調の輝度および色度とに基づいて選択する選択部と、選択された係数データセットのうち、一の色における入力階調データに対応する係数データと、一の色における特定の階調に対応する出力階調データの値と、を乗算する乗算部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学装置および電子機器に関する。

近年、表示画像の画素にＯＬＥＤのような電気光学素子を用いた表示パネルが各種提案されている。ＯＬＥＤは、Organic Light Emitting Diodeの略語である。この種の表示パネルでは、製造条件などの相違によって個体差が生じる場合がある。個体差とは、例えば、２つの表示パネルを同じ条件で駆動しても、画素が異なる輝度となる、という現象をいう。より具体的には、ある表示パネルに対して、入力階調データによって、ある画素に、ある階調（明るさ）を指定した場合において、当該表示パネルの画素における実際の輝度と、別の表示パネルに同じ階調を指定した場合において当該別の表示パネルの画素における実際の輝度と、が異なってしまう。

そこで、個体差があっても、同じような表示結果を得るために、上位装置から供給される入力階調データを、目的とする輝度および色度が得られるような出力階調データに変換し、当該出力階調データに基づいた信号を表示パネルに供給する技術、具体的には、ＬＵＴにより入力階調データを出力階調データに変換する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。ＬＵＴは、Look Up Tableの略語である。

特開２００８−２９２６８０号公報

しかしながら、上記技術では、表示パネル毎に、入力階調データで指定される階調のすべてについて画素の輝度を測定し、当該測定結果に基づいて出力階調データをＬＵＴに設定する必要がある。このため、測定に時間が要する、という課題がある。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る電気光学装置は、画素の階調を３色毎に指定する入力階調データに対応する係数データセットであって、前記入力階調データに応じた出力階調データを前記入力階調データにおける特定の階調に対応する出力階調データの値で正規化された係数データの集合であって、前記中間階調にて輝度および色度が紐付けられた係数データセットを複数種類、記憶する記憶部と、前記複数種類の係数データセットのうち、いずれか１つを、前記係数データセットに中間階調に紐付けられた輝度および色度と、適用する表示パネルにおける中間階調の輝度および色度とに基づいて選択する選択部と、前記選択部により選択された係数データセットのうち、一の色における入力階調データに対応する係数データと、一の色における前記特定の階調に対応する出力階調データの値と、を乗算する乗算部と、を含み、前記乗算部から出力される乗算結果に基づいて前記画素を駆動する。

第１実施形態に係る電気光学装置を適用したヘッドマウントディスプレイ・システムの構成を示すブロック図である。 ヘッドマウントディスプレイ・システムのヘッドセットを示す斜視図である。 ヘッドセットの光学構成を示す図である。 ヘッドセットの表示パネルを示す図である。 表示パネルの構成を示すブロック図である。 表示パネルにおける画素回路の構成を示す図である。 表示パネルの動作を説明するための図である。 係数出力部を示す図である。 データ演算回路を示す図である。 輝度カーブのばらつき等を示す図である。 正規化前輝度カーブにしたがった変換例を示す図である。 正規化後輝度カーブにしたがった変換例を示す図である。 第２実施形態におけるデータ演算回路を示す図である。 第３実施形態におけるデータ演算回路を示す図である。 第３実施形態における正規化後輝度カーブの変換例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る電気光学装置について図面を参照して説明する。なお、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

図１は、第１実施形態に係る電気光学装置を適用した電子機器の一例であるヘッドマウントディスプレイ・システム１の構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、ヘッドマウントディスプレイ・システム１は、ヘッドセット３００とメインコントローラー３５０とを含む。ヘッドセット３００は、表示パネル１００Ｌ、１００Ｒおよびタイミングコントローラー２００を含む。

表示パネル１００Ｌは左眼用であり、表示パネル１００Ｒは右眼用であり、それぞれカラー画像を表示するマイクロディスプレイである。表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒは、半導体基板に複数のサブ画素回路や、当該サブ画素回路を駆動する駆動回路などが形成されている。半導体基板としては、典型的にはシリコン基板であるが、他の半導体基板であってもよい。

メインコントローラー３５０は、左眼用の入力階調データＤn_Lft、右眼用の入力階調データＤn_Rgtおよび制御信号Ｃtrを出力する。入力階調データＤn_Lftは、左眼用の画像における各画素の階調をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に例えば８ビットで指定する。入力階調データＤn_Rgtは、右眼用の画像における各画素の階調をＲＧＢ毎に同じく８ビットで指定する。
詳細には、入力階調データＤn_Lftは、画素のうち、Ｒの階調成分を示すＤn_R_Lft、Ｇの階調成分を示すＤn_G_LftおよびＢの階調成分を示すＤn_B_Lftに分けられる。同様に、入力階調データＤn_Rgtは、画素のうち、Ｒの階調成分を示すＤn_R_Rgt、Ｇの階調成分を示すＤn_G_RgtおよびＢの階調成分を示すＤn_B_Rgtに分けられる。
なお、ＲＧＢの色を区別する必要がない場合には入力階調データの符号をＤn_LftおよびＤn_Rgtと表記し、左眼用および右眼用を区別する必要がない場合には入力階調データの符号をＤn_R、Ｄn_GおよびＤn_Bと表記する。また、色ならびに左眼用および右眼用を区別する必要がない場合には、入力階調データの符号を単にＤnと表記する。

本実施形態では、表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒに異なる映像、具体的には視差を伴う映像を表示させることで、奥行きや立体感を装着者に知覚させることができる。ただし、立体感等を知覚させる必要がない場合には、入力階調データＤn_LftおよびＤn_Rgtを共通化して、同じ映像を表示させる構成としてもよい。

本実施形態では、入力階調データＤn_R、Ｄn_GおよびＤn_Bの各８ビットは、ガンマ特性に合わせた明るさを指定する出力階調データ（例えば１０ビット）にそれぞれ変換され、当該出力階調データがアナログに変換され、アンプ等により適宜増幅されて、対応する色のサブ画素回路に含まれる発光素子に供給される構成となっている。
入力階調データを出力階調データに変換する際には、単純にはＬＵＴが用いられる場合が多いが、本実施形態では詳細については後述するように、Ｒでいえば、入力階調データＤn_Rで指定される階調に対応する係数データと、Ｒについての出力階調の最大値データとを乗算することによって、Ｒについての出力階調データを生成する構成となっている。
なお、入力階調データＤnの「入力」と、出力階調データの「出力」とは、変換を基準としている。

メインコントローラー３５０は、係数出力部３８０Ｌ、３８０Ｒを含む。本実施形態において、係数出力部３８０Ｌは、係数データセットを含むデータ群Ｃom_Lftを表示パネル１００Ｌに出力し、係数出力部３８０Ｒは、係数データセットを含むデータ群Ｃom_Rgtを表示パネル１００Ｒに出力する。
データ群Ｃom_Lftは、Ｒのデータ群Ｃom_R_Lft、Ｇのデータ群Ｃom_R_LftおよびＢのデータ群Ｃom_R_Lftに分けられる。データ群Ｃom_Rgtは、Ｒのデータ群Ｃom_R_Rgt、Ｇのデータ群Ｃom_R_RgtおよびＢのデータ群Ｃom_R_Rgtに分けられる。
なお、左眼用および右眼用を区別する必要がない場合にはデータ群の符号をＤn_R、Ｄn_GおよびＤn_Bと表記する。また、色ならびに左眼用および右眼用を区別する必要がない場合には、データ群の符号を単にＣomと表記する。データ群Ｃomの詳細については後述する。

タイミングコントローラー２００は、メインコントローラー３５０から制御信号Ｃtr、入力階調データＤn_LftおよびＤn_Rgtを受信して、受信した信号に基づいて表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒを駆動するためのタイミング信号を生成する。
なお、タイミング信号とは、表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒを垂直走査および水平走査するための信号であり、具体的には同期信号Ｖsync、Ｈsyncおよびクロック信号Ｄclkなどがある。このうち、同期信号Ｖsyncは、表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒに対して垂直走査の開始を指定し、同期信号Ｈsyncは、表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒに対して水平走査の開始を指定する。また、クロック信号Ｄclkは、表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒに入力階調データＤn_LおよびＤn_Rを転送する際の同期信号として用いられる。

図２は、ヘッドマウントディスプレイ・システムのヘッドセットを示す斜視図であり、図３は、ヘッドセットの光学構成を示す図である。
図２に示されるように、ヘッドセット３００は、外観的には、一般的な眼鏡と同様にテンプル３１０や、ブリッジ３２０、レンズ３０１Ｌ、３０１Ｒを有する。また、ヘッドセット３００は、図３に示されるように、ブリッジ３２０近傍であってレンズ３０１Ｌ、３０１Ｒの奥側（図において下側）には、左眼用の表示パネル１００Ｌと右眼用の表示パネル１００Ｒとが設けられる。なお、タイミングコントローラー２００は、ヘッドセット３００に内蔵され、メインコントローラー３５０からケーブル３６０を介して受信した信号に基づいて、上述した表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒの駆動信号を生成する。

表示パネル１００Ｌの画像表示面は、図３において左側となるように配置している。これによって表示パネル１００Ｌによる表示画像は、光学レンズ３０２Ｌを介して図において９時の方向に出射する。ハーフミラー３０３Ｌは、表示パネル１００Ｌによる表示画像を６時の方向に反射させる一方で、１２時の方向から入射した光を透過させる。表示パネル置１００Ｒの画像表示面は、表示パネル１００Ｌとは反対の右側となるように配置している。これによって表示パネル１００Ｒによる表示画像は、光学レンズ３０２Ｒを介して図において３時の方向に出射する。ハーフミラー３０３Ｒは、表示パネル１００Ｒによる表示画像を６時方向に反射させる一方で、１２時の方向から入射した光を透過させる。

この構成において、ヘッドセット３００の装着者は、表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒによる表示画像を、外の様子と重ね合わせたシースルー状態で観察することができる。
また、ヘッドセット３００において、視差を伴う両眼画像のうち、左眼用画像を表示パネル１００Ｌに表示させ、右眼用画像を表示パネル１００Ｒに表示させると、装着者に対し、表示された画像があたかも奥行きや立体感を持つかのように知覚させることができる。

表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒについては、ヘッドマウントディスプレイ・システム１のほかにも、ビデオカメラやレンズ交換式のデジタルカメラなどにおける電子式ビューファインダーにも適用可能である。
なお、以下において表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒについて左眼用および右眼用と区別して説明する必要がない場合、符号末尾のＬ、Ｒを省略して単に表示パネル１００と一般化して表記する。

図４は、表示パネル１００の構成を示す斜視図であり、図５は、表示パネル１００の構成を示すブロック図である。

図４に示されるように、表示パネル１００は、表示領域で開口する枠状のケース７２に収納される。表示パネル１００には、ＦＰＣ基板７４の一端が接続される。なお、ＦＰＣは、Flexible Printed Circuitsの略語である。ＦＰＣ基板７４の他端には、複数の端子７６が設けられて、複数の端子７６を介し、階調データや同期信号等が供給される。

図５に示されるように、表示パネル１００には、表示領域１０２、表示制御回路１３０、走査線駆動回路１４０、データ線駆動回路１５０、データ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂが設けられる。
表示領域１０２では、ｍ行の走査線１１２が図において左右に沿って設けられ、ｎ列のデータ線１１４が、上下に沿って、かつ、各走査線１１２と互いに電気的に絶縁を保つように設けられる。サブ画素回路１１０は、表示領域１０２において、ｍ行の走査線１１２とｎ列のデータ線１１４との各交差に対応してｍ行ｎ列のマトリクス状に配列している。

ｍ、ｎは、２以上の整数である。走査線１１２の行、および、サブ画素回路１１０のマトリクスの行を便宜的に区別するために、図５において上から順に１、２、３、…、ｍ行と呼ぶ場合がある。行を特定せずに一般的に説明する場合には、１≦ｉ≦ｍを満たすｉを用いてｉ行と呼ぶことにする。
同様にデータ線１１４の列、および、サブ画素回路１１０のマトリクスの列を便宜的に区別するために、図５において左から順に１、２、３、…、ｎ列と呼ぶ場合がある。また、列を特定せずに一般的に説明する場合には、１≦ｊ≦ｎを満たすｎを用いてｊ列と呼ぶことにする。

なお、例えば同一行の走査線１１２と互いに隣り合う３列のデータ線１１４との交差に対応した３つのサブ画素回路１１０が、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの画素に対応し、これらの３つが表示すべきカラー画像の１画素が表現される。

表示制御回路１３０は、タイミングコントローラー２００から供給される同期信号Ｖsync、Ｈsyncおよびクロック信号Ｄclkに基づいて、走査線駆動回路１４０を制御するための制御信号Ｃtr_Ｙ、および、データ線駆動回路１５０を制御するための制御信号Ｃtr_Ｘをそれぞれ生成する。

データ演算回路１６０Ｒは、Ｒについてのデータ群Ｃom_Rと、Ｒについての入力階調データＤn_Rとに基づいて、Ｒについての出力階調データＤt_Rを生成する。
データ演算回路１６０Ｇについては、Ｇについてのデータ群Ｃom_Gと、Ｇについての入力階調データＤn_Gとに基づいて、Ｇについての出力階調データＤt_Gを生成する。データ演算回路１６０Ｂについては、Ｂについてのデータ群Ｃom_Bと、Ｂについての入力階調データＤn_Bとに基づいて、Ｂについての出力階調データＤt_Bを生成する。
なお、データ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂの詳細については後述する。

走査線駆動回路１４０は、制御信号Ｃtr_Ｙにしたがって行毎に走査信号を生成し、１、２、３、…、ｍ行目の走査線１１２に、走査信号Ｇwr(1)、Ｇwr(2)、Ｇwr(3)、…、Ｇwr(m)として供給する。
データ線駆動回路１５０は、制御信号Ｃtr_Ｘにしたがって１、２、３、…、ｎ列目のデータ線１１４に、データ信号Ｖd(1)、Ｖd(2)、Ｖd(3)、…、Ｖd(n)を供給する。ここで、例えばｉ行目の走査線１１２が選択される期間において、ｊ列目のデータ線１１４に供給されるデータ信号Ｖd(j)は、ｉ行ｊ列のサブ画素の階調に応じた電圧を有する。詳細には、データ線駆動回路１５０は、例えばｉ行ｊ列のサブ画素がＲに対応していれば、出力階調データＤt_Rをアナログの電圧に変換して、データ信号Ｖd(j)として出力する。データ線駆動回路１５０は、同様にｉ行ｊ列のサブ画素がＧに対応していれば、出力階調データＤt_Gをアナログの電圧に変換し、当該サブ画素がＢに対応していれば、出力階調データＤt_Bをアナログの電圧に変換して、データ信号Ｖd(j)として出力する。

図６は、サブ画素回路１１０の構成を示す図である。ｍ行ｎ列で配列するサブ画素回路１１０については電気的にみれば互いに同一構成である。このため、サブ画素回路１１０についてはｉ行ｊ列で代表させて説明する。

図６において、ｉ行目の走査線１１２とｊ列目のデータ線１１４との交差に対応して設けられるｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０は、ＯＬＥＤ１２０と、Ｐチャネル型のトランジスター１２１、１２２と、容量素子Ｃpixとを含む。
サブ画素回路１１０において、ＯＬＥＤ１２０は、電気光学素子の一例であり、例えばアノードと、光透過性を有するカソードとで白色有機ＥＬ層を挟持した素子である。ＯＬＥＤ１２０において、アノードからカソードに電流が流れると、アノードから注入された正孔とカソードから注入された電子とが白色有機ＥＬ層で再結合して励起子が生成され、白色光が発生する。このときに発生した白色光は、図示省略された反射膜とハーフミラーとで構成された光共振器にて共振し、ＲＧＢのいずれかの色に対応して設定された共振周波数で出射する。光共振器から光の出射側には当該色に対応したカラーフィルターが設けられる。したがって、ＯＬＥＤ１２０からの出射光は、光共振器およびカラーフィルターによる着色を経て、観察者に視認される。

サブ画素回路１１０に設けられるＯＬＥＤ１２０は、表示画像の最小単位となる。換言すれば、１個のサブ画素回路１１０は１個のＯＬＥＤ１２０を含む。このサブ画素回路１１０は他のサブ画素回路１１０とは独立して制御され、ＯＬＥＤ１２０はサブ画素回路１１０に対応する色で発光して、３原色の１つを表現する。
なお、表示パネル１００がカラー表示しない構成、すなわち、単に明暗のみの単色画像を表示する場合には、上記カラーフィルターが設けられない。また、表示パネル１００が単色画像を表示する場合、サブ画素回路を画素回路と読み替えればよい。

ｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０のトランジスター１２１にあっては、ゲートノードがトランジスター１２２のドレインノードと容量素子Ｃpixの一端に接続され、ソースノードが電圧Ｖelの給電線１１６に接続され、ドレインノードがＯＬＥＤ１２０のアノードに接続される。

また、容量素子Ｃpixの他端は、給電線１１６に接続される。このため、容量素子Ｃpixは、トランジスター１２１におけるゲート電圧を保持する。
ｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０のトランジスター１２２にあっては、ゲートノードがｉ行目の走査線１１２に接続され、ソースノードがｊ列目のデータ線１１４に接続される。また、ＯＬＥＤ１２０のカソードは、電圧Ｖctの給電線１１８に接続される。

図７は、表示パネル１００の動作を説明するための図である。この図に示されるように、走査信号Ｇwr(1)〜Ｇwr(m)は、一垂直走査期間（Ｆ）にわたって、一水平走査期間（Ｈ）毎に順次排他的にＬレベルとなる。ここでは、１行、２行、３行、…、ｍ行の順に走査され、この順に走査信号Ｇwr(1)、Ｇwr(2)、Ｇwr(3)、…、Ｇwr(m)がＬレベルになり、走査線が選択される。
ここで例えばｉ行目の走査線１１２が選択される一水平走査期間（Ｈ）では、走査信号Ｇwr(i)がＬレベルになるので、ｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０でいえば、トランジスター１２２がオンする。このため、トランジスター１２１のゲートノードは、ｊ列目のデータ線１１４に接続された状態となる。
また、当該一水平走査期間（Ｈ）では、データ線駆動回路１５０が、ｊ列目のデータ線１１４でいえば、ｉ行ｊ列におけるサブ画素の色に対応したデータ、すなわち、出力階調データＤt_R、Ｄt_G、Ｄt_Bのうち、当該色に対応したデータをアナログに変換したデータ信号Ｖd(j)を出力する。

当該データ信号Ｖd(j)は、ｊ列目のデータ線１１４を介して、ｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０におけるトランジスター１２１のゲートノードに印加されるので、当該データ信号Ｖd(j)の電圧が容量素子Ｃpixによって保持され、当該トランジスター１２１がゲート・ソース間の電圧に応じた電流をＯＬＥＤ１２０に流す。
ｉ行目の走査線１１２の選択が終了して、走査信号Ｇwr(i)がＨレベルとなり、トランジスター１２２がオフしても、データ信号Ｖd(j)の電圧は容量素子Ｃpixによって保持されるので、ＯＬＥＤ１２０には電流が流れ続ける。したがって、ｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０では、一垂直走査期間（Ｆ）経過してトランジスター１２２が再度オンしてデータ信号Ｖd(j)が印加されるまで、ＯＬＥＤ１２０は、容量素子Ｃpixによって保持された電圧、すなわち階調レベルに応じた明るさで発光し続ける。

なお、ここではｉ行ｊ列のサブ画素回路１１０について説明したが、ｉ行目においてｊ列以外のサブ画素回路１１０についても同様にデータ信号Ｖd(1)〜Ｖd(n)の電圧に応じた明るさで発光する。また、ｉ行目以外の行についても、１行、２行、３行、…、ｍ行の順に走査されることによって、表示パネル１００のサブ画素が、すべて階調レベルで指定された明るさで発光するので、出力階調データＤtに応じた画像が表示される。

画素の階調を指定する入力階調データを、ガンマ特性に合わせて出力階調データに変換するためのＬＵＴは、次のように作成される。具体的には、表示パネル１００においてＲＧＢのＯＬＥＤ１２０を点灯させ、点灯結果においてホワイトバランスを保ちつつ、最大輝度の目標値となるようにＲＧＢの出力階調データが選定される。このときにＲＧＢとしてそれぞれ選択された出力階調データが、ＲＧＢについての入力階調データの階調（２５５、２５５、２５５）に対応する。入力階調データの階調（２５５、２５５、２５５）以外の出力階調データについても、同様にして出力階調データが選定される。例えば、ホワイトバランスを保ちつつ、階調（２５４、２５４、２５４）に対応する輝度の目標値となるように選定されたＲＧＢのデータが、入力階調データの階調（２５４、２５４、２５４）の対応する出力階調データとなる。このようにして、入力階調データの階調（２５５、２５５、２５５）から（０、０、０）までの出力階調データが選定されて、ＬＵＴが作成される。
このＬＵＴについては、表示パネル１００毎に実測して作成することが理想的ではあるが、表示パネル１００において、輝度の測定に時間を要する。そこで、モデルとなるＬＵＴを複数種類、例えば４０種類程度用意される。図１１は、このようなＬＵＴの一例である。なお、このようなＬＵＴによる変換特性は、入力階調データに対する出力の輝度の特性を示すことから、輝度カーブと呼ばれる。
なお、図１１は、ＬＵＴの輝度カーブＣa1、Ｃa2、Ｃa3における具体的な数値を示す一例である。また、図１１では、便宜的に輝度カーブＣa1、Ｃa2、Ｃa3の３種類を例示しているが、実際には、後述するように４０種以上用意される。

複数のＬＵＴ（輝度カーブ）のうち、表示パネル１００の特性に最も近いものを選択して、当該選択したＬＵＴをそのまま適用する構成でも良いが、第１実施形態では、係数データと出力階調の最大値データとを乗算することによって、出力階調データを生成する構成となっている。
そこでまず、係数データについて説明する。

図１１の上欄は、上記のように複数種類（図では３種類）用意されたＬＵＴの輝度カーブＣa1、Ｃa2、Ｃa3のうち、例えばＢについて着目した場合の特性を示す図である。
図１０の上欄では、ある色に着目した場合に、３つの輝度カーブＣa1、Ｃa2、Ｃa3において、入力階調データの最大階調「２５５」に対する出力階調データの最大値がＫmax1（＝９２７）、Ｋmax2（＝９２３）、Ｋmax3（＝９１８）で異なっている状態が示されている。なお、図１０の上欄において横軸は入力階調データの階調を８ビットの十進値を示し、縦軸は出力階調データを１０ビットの十進値を示している。

ここで、図１０の上欄における３つの輝度カーブＣa1、Ｃa2、Ｃa3において、入力階調データの各階調に対する出力階調データを、当該出力階調データにおける最大階調の値で除算する、すなわち最大値で正規化する。正規化すると、輝度カーブについては図１０の下欄で示されるようにＣb1、Ｃb2、Ｃb3として示され、また、具体的な数値については図１２に示されるように示される。
図１０の下欄に示されるように、正規化後における輝度カーブの形状差は、図１０の上欄に示される正規化前における輝度カーブの形状差と比較して小さくなることが判る。

なお、図１０の下欄および図１２については、Ｂに着目して正規化した輝度カーブであるが、他の色についても、特に図示しないが、色毎に輝度カーブの形状差はあるものの、正規化した場合に色毎の輝度カーブについての形状差が小さくなる。
また、以降において図１０の上欄に示される輝度カーブについては正規化前であるので正規化前輝度カーブと表記し、図１０の下欄に示される輝度カーブについては正規化後であるので正規化後輝度カーブと表記する。正規化前輝度カーブと正規化後輝度カーブとは一対一に対応する。例えば、正規化前輝度カーブＣa1は、正規化後輝度カーブＣb1に対応する。
また、図１０の下欄の縦軸は、出力階調データの値を、最大値で正規化しているので、便宜的に係数データと呼び、ある１つの正規化後輝度カーブについて、入力階調データの最大値の「２５５」から最小値の「０」までのＲＧＢの係数データの集合を係数データセットと呼ぶことにする。

表示パネル１００には個体差が存在するが、上述したように正規化後輝度カーブにおける形状差（特性差）は正規化前輝度カーブにおける形状差と比較して小さくなる。ただし、中間階調付近において係数データに若干差があるので、本実施形態では、複数の正規化後輝度カーブのうち、適用の対象とする表示パネル１００の中間階調の特性に最も近い正規化後輝度カーブを選択する構成としている。

表示パネル１００の中間階調の特性に最も近い正規化後輝度カーブを選択するために、正規化後輝度カーブには、中間階調の輝度および色度が対応付けられている。詳細には、図１２に示されるように、正規化後輝度カーブＣb1において、中間階調として例えば階調（１００、１００、１００）には係数データとともに輝度のＬ11、色度のｘ11およびｙ11が対応付けられている。輝度および色度（Ｌ11、ｘ11、ｙ11）は、例えば、正規化後輝度カーブＣb1の元である正規化前輝度カーブＣa1を作成する際に、入力階調データを階調（１００、１００、１００）としたときに、モデルとなる表示パネル１００で計測された輝度および色度である。色度としては、例えばＣＩＥ色度図における色度座標のｘ座標およびｙ座標が用いることができるが、これに限られず、ｕ、ｖ座標を用いてもよい。

同様に、正規化後輝度カーブＣb2において、階調（１００、１００、１００）には輝度および色度（Ｌ12、ｘ12、ｙ12）が対応付けられ、正規化後輝度カーブＣb3において階調（１００、１００、１００）には輝度および色度（Ｌ13、ｘ13、ｙ13）が対応付けられる。
なお、中間階調とは、狭義には、８ビットでいえば最大階調の「２５５」および最小階調の「０」以外の階調をいうが、実質的には階調の「２５５」から「０」までの範囲のうち、９０％から１０％までの範囲であればよい。 ｓ

また、正規化後輝度カーブＣb1において、最大の階調（２５５、２５５、２５５）には輝度および色度の（Ｌ21、ｘ21、ｙ21）が対応付けられている。輝度および色度（Ｌ21、ｘ21、ｙ21）は、入力階調データを階調（２５５、２５５、２５５）としたときに、モデルとなる表示パネル１００で計測された輝度および色度である。
同様に、正規化後輝度カーブＣb2において、階調（２５５、２５５、２５５）には輝度および色度の（Ｌ22、ｘ22、ｙ22）が対応付けられ、正規化後輝度カーブＣb3において、階調（２５５、２５５、２５５）には輝度および色度（Ｌ23、ｘ23、ｙ23）が対応付けられる。

本実施形態では、中間階調の輝度および色度が対応付けられた正規化後輝度カーブの複数のなかから、適用の対象とする表示パネル１００の中間階調の輝度および色度に最も近い正規化後輝度カーブを選択する構成としている。
具体的には、第１に、適用の対象となる表示パネル１００において、階調（１００、１００、１００）としたときの輝度Ｌ0、色度ｘ0およびｙ0を計測する。第２に、複数の正規化後輝度カーブにおける輝度および色度で規定される三次元座標のうち、対象となる表示パネル１００で計測された輝度および色度で規定される三次元座標に最も近い正規化後輝度カーブを選択する。

表示パネル１００毎に適用する正規化後輝度カーブに「ばらつき」が生じる要因としては、「トランジスター」、「有機ＥＬ層」および「光共振器・カラーフィルター」などが考えられる。
このうち、「トランジスター」、具体的にはトランジスター１２１の駆動能力における個体差が正規化後輝度カーブに与える影響は、実際に検証してみると、階調とほぼ無関係に小さい。なお、サブ画素回路１１０は、簡略化のために図６に示される構成で説明したが、トランジスター１２１のしきい値補償やＯＬＥＤ１２０のリセットが実行される構成も採用されるので、トランジスター１２１の駆動能力における個体差を要因とする正規化後輝度カーブの「ばらつき」は、小さいということができる。

次に、「有機ＥＬ層」、具体的にはＯＬＥＤ１２０の白色有機ＥＬ層における個体差が正規化後輝度カーブに与える影響は、階調が高ければ小さいが、階調が低ければ大きくなる。これは、換言すれば、ＯＬＥＤ１２０に流れる電流が大きい領域では、電流変化に対して輝度カーブのばらつきに与える影響が小さいが、電流が小さい領域では、電流変化に対して輝度カーブのばらつきに与える影響が大きいことを示している。

「光共振器・カラーフィルター」、すなわちＯＬＥＤ１２０に対応して設けられる光共振器の差およびカラーフィルターおける白色有機ＥＬ層における個体差が正規化後輝度カーブのばらつきに与える影響は、実際に検証してみると、階調とほぼ無関係に小さい。

したがって、正規化後輝度カーブのばらつきは、いずれの要因においても階調が高ければ小さいが、階調が低ければ、有機ＥＬ層に起因して大きい、といえる。すなわち、正規化後輝度カーブにおいても中間階調で生じる差（図１０の下欄参照）は、有機ＥＬ層に起因していると考えられる。

第１実施形態では、入力階調データＤnに対応する出力階調データＤtについては、当該入力階調データＤnの階調に対応する係数データと、出力階調の最大値データとを乗算する構成となっている。この構成では、ある正規化後輝度カーブを選択する場合、その出力階調の最大値データが必要となる。このため、正規化後輝度カーブには、正規化前輝度カーブにおけるＲＧＢの最大値データが紐付けられている。

この構成について具体的に説明する。なお、上記構成については、厳密には、左眼用と右眼用とで分けて説明する必要があるが、構成的には、全く同一であるので、左眼用と右眼用と区別することなく一般的に説明する。

図８は、メインコントローラー３５０における係数出力部３８０の構成を示す図である。係数出力部３８０は、記憶部Ｍ1、Ｍ2および選択部Ｓk1を含む。
記憶部Ｍ1は、モデルとなる複数の輝度カーブ（ＬＵＴ）のそれぞれに対応した係数データセットを例えば図１２に示されるように記憶する。
記憶部Ｍ2は、当該表示パネル１００について計測された中間階調の輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）とを記憶する。なお、輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）は、記憶部Ｍ2に、図示しないシステムによって書き込まれる。
また、記憶部Ｍ1、Ｍ2としては、ＲＯＭなどのようにデータを不揮発に記憶するメモリーが好ましい。

選択部Ｓk1は、記憶部Ｍ1に記憶された複数の係数データセットのうち、いずれか１つを、適用の対象となる表示パネル１００における階調（１００、１００、１００）に紐付けられた輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）に基づいて選択する。具体的には、第１に、選択部Ｓk1は、記憶部Ｍ2から、表示パネル１００において計測された輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）を取得する。第２に、選択部Ｓk1は、記憶部Ｍ1に記憶された複数の係数データセットにおいて階調（１００、１００、１００）に紐付けられた輝度および色度で規定される三次元座標のうち、取得した表示パネル１００における輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）で規定される三次元座標に最も近い正規化後輝度カーブを選択する。
また、選択部Ｓk1は、選択した正規化後輝度カーブに紐付けられたＲＧＢの最大値データを、記憶部Ｍ2を介し、Ｋmax-R、Ｋmax-G、Ｋmax-Bとして出力する。なお、最大値データＫmax-R、Ｋmax-G、Ｋmax-Bは、図１２における例えば正規化後輝度カーブＣb3でいえば、当該正規化後輝度カーブＣb3の元である正規化前輝度カーブＣa3の出力階調データの最大値の「８９６」、「９１９」、「９１８」である。

選択部Ｓk1は、例えば電源投入直後における起動時に、係数データセットを選択し、当該選択した係数データセットのうち、Ｒの成分をＣo_Rとし、Ｇの成分をＣo_Gとし、Ｂの成分をＣo_Bとして出力する。また、記憶部Ｍ2からは、係数データセットＣo_Rの出力時に、出力階調の最大値データＫmax-Rが出力される。同様に、記憶部Ｍ2からは、出力階調の最大値データＫmax-GおよびＫmax-Bが出力される。

図９は、表示パネル１００におけるデータ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂの構成を示す図である。データ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂについては、図に示されるように入力および出力されるデータのみが異なるので、Ｒについてのデータ演算回路１６０Ｒで代表させて説明する。
データ演算回路１６０Ｒは、係数記憶部１６１と、レジスタ１６２と、乗算部１６３とを有する。

係数記憶部１６１は、供給された係数データセットＣo_Rを記憶して、入力階調データＤn_Rが供給されたときに、当該入力階調データＤn_Rの階調に対応する係数データＫa_Rを読み出して出力する。なお、係数記憶部１６１としては、例えばＲＡＭなどのデータを揮発性に記憶するメモリー、すなわち、読み出しが高速なメモリーが好ましい。

レジスタ１６２は、供給された出力階調の最大値データＫmax-Rを記憶する。
乗算部１６３は、係数記憶部１６１から入力階調データＤn_Rの階調に対応して読み出された係数データＫa_Rと、レジスタ１６２に記憶された最大値データＫmax_Rとを乗算して、当該乗算結果を出力階調データＤt_Rとして出力する。

なお、データ演算回路１６０Ｇでは、入力階調データＤn_Gの階調に対応する係数データＫa_Gと、最大値データＫmax-Gとが乗算されて、当該乗算結果が当該入力階調データＤn_Gに対応する出力階調データＤt_Gとして出力される。
データ演算回路１６０Ｂでは、入力階調データＤn_Bの階調に対応する係数データＫa_Bと、最大値データＫmax-Bとが乗算されて、当該乗算結果が当該入力階調データＤn_Bに対応する出力階調データＤt_Bとして出力される。

本実施形態では、入力階調データＤnに対応する出力階調データＤtを、当該出力階調の最大値で正規化した係数データを用いて算出する。この係数データは、個体差の影響が小さいので、本実施形態では、ＲＧＢでまとめた複数種類の係数データセットのいずれかを、適用する表示パネルの中間階調に合わせて選択する構成で足りる。
また、本実施形態では、適用の対象とする表示パネル１００の中間階調の輝度を実測する程度で済むので、適用する表示パネルの輝度カーブを目標特性に合わせ込んで作成する場合と比較して、作業が簡略化され、当該作業に要する時間についても短縮化することができる。

次に、第２実施形態に係る電気光学装置について説明する。
第２実施形態は、端的にいえば、係数データセットを表示パネル１００側で記憶するとともに、入力階調データＤnに対応する出力階調データＤtを、選択された係数データセットを用いて予め乗算し、テーブルとして記憶する、という構成である。このため、第２実施形態は、主に、データ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂが第１実施形態と異なる。
そこで、第２実施形態については、データ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂを中心に説明する。

図１３は、第２実施形態に係る電気光学装置におけるデータ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇ、１６０Ｂおよび周辺回路の構成を示す図である。

第２実施形態において、記憶部Ｍ2と選択部Ｓk2とは、表示パネル１００に内蔵される。記憶部Ｍ2は、第１実施形態における係数出力部３８０の記憶部Ｍ1と同様に複数の係数データセットを当初から記憶する。なお、当初から記憶とは、例えばＲＯＭなどにより不揮発性に記憶、という意味である。

選択部Ｓk2は、記憶部Ｍ2に記憶された係数データセットのうち、いずれかを例えばメインコントローラー３５０によって指定された係数データセットを選択する。なお、メインコントローラー３５０は、適用の対象となる表示パネル１００についての階調（１００、１００、１００）の輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）を記憶し、図示省略した経路を介して選択部Ｓk2に、記憶部Ｍ2に記憶された係数データセットのうち、輝度および色度（Ｌ0、ｘ0、ｙ0）に最も近い輝度および色度が紐付けられた係数データセットを選択するように指示する。
また、選択部Ｓk1は、選択した正規化後輝度カーブに紐付けられたＲＧＢの最大値データＫmax-R、Ｋmax-G、Ｋmax-Bを出力する。

データ演算回路１６０Ｒは、レジスタ１６２と乗算部１６３と記憶部１６５を含む。データ演算回路１６０におけるレジスタ１６２は、第１実施形態と同様に、出力階調の最大値データＫmax-Rを記憶する。
乗算部１６３は、選択部Ｓk2によって選択された係数データセットＣo_Rにおいて、階調の最大値「２５５」から最小値「０」までの全階調に対応する係数データの各々と最大値データＫmax_Rとをそれぞれ乗算する。
なお、ここでいう全階調とは、入力階調データで指定される階調のすべてをいう。
記憶部１６５は、例えばＲＡＭなどであり、入力階調の「２５５」から「０」までの階調に対応付けて乗算部１６３の乗算結果を記憶する一方で、入力階調データＤn_Rの階調に対応する乗算結果を読み出して、出力階調データＤt_Rとして出力する。

なお、第２実施形態におけるデータ演算回路１６０Ｇおよび１６０Ｂについても入力されるデータおよび出力階調データが異なるだけで、構成的には、データ演算回路１６０Ｒと同様である。
その詳細については、第１実施形態および第２実施形態におけるデータ演算回路１６０Ｒの類推可能な範囲であるので、説明を省略する。

第２実施形態において、乗算部１６３による乗算は、例えば、記憶部Ｍ2に記憶された係数データセットのうち、選択部Ｓk2によって選択された後において実行される。一度、乗算結果が記憶部１６５に記憶されると、書き換えの必要がない限り、乗算を実行する必要がない。第１実施形態では、入力階調データＤn_R、Ｄn_G、Ｄn_Bを入力する毎に乗算する必要があるのに対して、第２実施形態では、書き換えない限り、最初に２５６階調分を乗算すれば良いので、消費電力の点で有利となる。

次に、第３実施形態に係る電気光学装置について説明する。
第１実施形態では、図１２に示されるようにＲＧＢ毎に係数データを入力階調データにおける「２５５」から「０」でまでの２５６階調に一対一に対応させて記憶させていたが、第３実施形態では、予め限られた点数、例えば図１５に示される黒点のように、間隔を置いた例えば１０点の階調に対応した係数データを記憶し、黒点以外の他の階調については、計算により近似的に求める、というものである。なお、最大階調の係数データについては正規化により「１」となるので、記憶する必要がない。
また、他の階調の係数データを近似的に求めることについては、例えば記憶した係数データを、傾きや線形補間などにより求めることなどが考えられる。

図１４は、第３実施形態に係る電気光学装置におけるデータ演算回路１６０Ｒ、１６０Ｇおよび１６０Ｂの構成を示す図である。

第３実施形態では、データ演算回路１６０Ｒが、レジスタ１６２と乗算部１６３と記憶部１６５を含む点において、第２実施形態と共通であるが、第２実施形態における記憶部Ｍ2および選択部Ｓk2が、第３実施形態では、計算部１６６に置き換わっている。
メインコントローラー３５０は、図８に示されるような係数出力部３８０によって係数データセットを選択するとともに、選択した係数データセットを近似計算するために必要なデータＫapp_R、Ｋapp_GおよびＫapp_Bを出力する。データＫapp_Rは、Ｒについて、黒点に相当する座標、当該座標からの傾き、黒点間の線形を示すデータ等である。同様に、データＫapp_GおよびＫapp_Bは、ＧおよびＢについて、黒点に相当する座標、当該座標からの傾き、黒点間の線形を示すデータ等である。
データ演算回路１６０Ｒにおける計算部１６６は、データＫapp_Rに基づいて黒点以外の係数データを近似的に計算して、黒点を含めた全２５６階調分の係数データセットＣo_Rを出力する。
なお、乗算部１６３は、選択部Ｓk2によって選択された係数データセットＣo_Rにおける「２５５」から「０」までの係数データの各々と最大値データＫmax_Rとをそれぞれ乗算する。
記憶部１６５は、例えばＲＡＭなどであり、入力階調の「２５５」から「０」までの乗算結果を記憶する一方で、入力階調データＤn_Rの階調に対応する乗算結果を読み出して、出力階調データＤt_Rとして出力する。

なお、第３実施形態におけるデータ演算回路１６０Ｇおよび１６０Ｂについても入力されるデータおよび出力階調データが異なるだけで、構成的には、データ演算回路１６０Ｒと同様である。
その詳細については、第２実施形態におけるデータ演算回路１６０Ｒの類推可能な範囲であるので、説明を省略する。

第３実施形態では、係数データを近似的に計算するので、係数データセットを当初から２５６階調分記憶する必要がない。このため、第３実施形態では、第２実施形態と比較して記憶容量を削減することが可能となる。

なお、電気光学装置とは、入力階調データＤnを出力階調データＤtに変換し、当該出力階調データＤtに基づいて表示を行う装置をいい、第１実施形態でいえば、係数出力部３８０および表示パネル１００を含む概念である。
また、図８における記憶部Ｍ1または図１３における記憶部Ｍ2が記憶部および第１記憶部の一例であり、図１３または図１４における記憶部１６５が第２記憶部の一例である。図８における選択部Ｓk1または図１３における選択部Ｓk2が選択部の一例である。図９、図１３または図１４における乗算部１６３が、乗算部の一例である。

なお、上述した各種の実施形態において、複数の正規化後輝度カーブのうち、適用の対象とする表示パネル１００の中間階調の特性に最も近い正規化後輝度カーブを選択する構成とした。実施形態においては、正規化後輝度カーブに最大の階調（２５５、２５５、２５５）で輝度および色度が紐付けられているので、中間階調に加えて最大階調も考慮して選択する構成としてもよい。
具体的には、適用の対象となる表示パネル１００において、中間階調の輝度および色度と、最大階調の輝度および色度とを計測し、複数の正規化後輝度カーブにおける中間階調の輝度および色度で規定される三次元座標のうち、対象となる表示パネル１００で計測された中間階調の輝度および色度で規定される三次元座標に最も近く、かつ、複数の正規化後輝度カーブにおける最大階調の輝度および色度で規定される三次元座標のうち、対象となる表示パネル１００で計測された最大階調の輝度および色度で規定される三次元座標に最も近い正規化後輝度カーブを選択すればよい。

上述した各種の実施形態において、正規化の基準となる階調が特定の階調である。各種実施形態では、正規化の基準となる特定の階調を、当該出力階調データの最大値として説明したが、低階調と高階調のうち、電気的な変化に対してばらつきが小さくなる方の値であればよく、上述の例でいえば、例えば、入力階調「２５０」における出力階調の値でもよい。
また、電気光学素子としては、ＯＬＥＤ１２０のような発光素子に限られず、液晶素子のような非発光素子にも適用可能である。液晶素子が例えばノーマリーホワイトモードであれば、正規化の基準として、電気的な変化に対してばらつきが小さくなる低階調の値を用いればよい。

上述した各種実施形態では、ＲＧＢの３つのサブ画素で１画素の色を表現したが、色域を拡大させるために、ＲＧＢに例えばＹ（黄）を加えてもよいし、輝度を稼ぐためにＷ（白）を加えてもよい。ＹまたはＷについても同様に、入力階調データに対応する係数データと、出力階調の最大値データとを乗算することで出力階調データを生成してもよい。このように１画素については３色以上で構成してもよい。
あるいは、上述したように表示パネル１００が単に明暗のみの単色画像を表示する場合には、係数データと、出力階調の最大値データとを乗算することで出力階調データを生成する構成を１系統有すればよい。

また、上述した各種実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ・システム１に適用するために表示パネル１００Ｌおよび１００Ｒの２枚を用いたが、例えば上述したように電子式ビューファインダーに適用する場合には表示パネル１００は１枚でよい。表示パネル１００が１枚の場合であっても、当該表示パネル１００の表示特性を目標特性に合わせて個体差を小さくする必要があるので、各実施形態で説明した構成は有効である。

１…ヘッドマウントディスプレイ・システム、１００…表示パネル、１６０…データ演算回路、１６１…係数記憶部、１６３、１６８…乗算部、２００…タイミングコントローラー、３００…ヘッドセット、３５０…メインコントローラー、３８０…係数出力部。

Claims (5)

1. 画素の階調を３色毎に指定する入力階調データに対応する係数データセットであって、前記入力階調データに応じた出力階調データを前記入力階調データにおける特定の階調に対応する出力階調データの値で正規化された係数データの集合であって、前記中間階調にて輝度および色度が紐付けられた係数データセットを複数種類、記憶する記憶部と、
   前記複数種類の係数データセットのうち、いずれか１つを、前記係数データセットに中間階調に紐付けられた輝度および色度と、適用する表示パネルにおける中間階調の輝度および色度とに基づいて選択する選択部と、
   前記選択部により選択された係数データセットのうち、一の色における入力階調データに対応する係数データと、一の色における前記特定の階調に対応する出力階調データの値と、を乗算する乗算部と、
   を含み、前記乗算部から出力される乗算結果に基づいて前記画素を駆動する
   電気光学装置。
2. 前記記憶部は、前記入力階調データに対応した係数データを、前記乗算部に向けて出力する
   請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記記憶部は、第１記憶部であり、前記入力階調データで指定される全階調に対応する係数データを出力し、
   前記乗算部は、前記階調毎の係数データと、前記特定の階調に対応する出力階調データの値とをそれぞれ乗算し、
   前記階調毎の係数データと前記特定の階調に対応する出力階調データの値との乗算結果をそれぞれ記憶して、前記入力階調データで指定される階調に対応する乗算結果を出力する第２記憶部を含む
   請求項１に記載の電気光学装置。
4. 前記係数出力部は、
   前記入力階調データに対応した前記係数データを演算により算出する
   請求項１に記載の電気光学装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の電気光学装置を含む電子機器。

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