(57)【要約】【課題】ＡＭ駆動方式表示装置において、主観的に最適なピーク白輝度で表示させること。【解決手段】入力手段からの表示用データを入力し、ガンマ特性を考慮した１フレームの画像の平均輝度の算出手段、平均輝度を入力し、所定のべき数演算を含んで主観的に最適なピーク白輝度値を算出する手段、この算出値をフレーム遅延して、遅延前後のLp(n+1)とLp(n)を比較し、Lp(n+1)＞Lp(n)の場合に、Lp(n)／Lp(n+1)の値を変換係数として、Lp(n+1)の値をリファレンスとして、否の場合に、それぞれを１及びLp(n)として、出力する手段、入力した表示データとLp(n)の位相合わせ用フレーム・メモリFMと、FMからの表示用データと前記変換係数を受けてデータ変換する回路と、データ変換されたデータと前記リファレンスを受けて、アクティブ・マトリクスに供給するアナログ電圧を生成するデータ・ドライバとを備える。【選択図】図５
2010243588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示データに最適的なピーク白輝度で発光を制御するアクティブ・マトリクス方式の自発光画像表示装置であって、すくなくとも、
前記表示データを入力する入力手段と、
前記入力手段からの表示データを入力し、前記表示データが表示される場合のガンマ特性を考慮してあらかじめ設定した方法で１フレームの画像の平均輝度を表す値を算出するフレーム内平均輝度演算回路と、
前記フレーム内平均輝度演算回路からの値を入力し、あらかじめ設定されたべき数の演算結果を求めて、主観的に最適なピーク白輝度値を算出するピーク白輝度算出手段と、
前記ピーク白輝度算出手段からの出力値をフレーム遅延して、フレーム遅延前の値Lp(n+1)とフレーム遅延後の値Lp(n)を比較し、Lp(n+1)＞Lp(n)の場合に、Lp(n)／Lp(n+1)の値を変換係数として、Lp(n+1)の値をフル・スケール・リファレンス電圧値として出力し、Lp(n+1)≦Lp(n)の場合に、１の値を変換係数として、Lp(n)の値をフル・スケール・リファレンス電圧値として出力する、フレーム内補正係数生成回路と、
前記入力手段から前記表示データを受けて、前記フレーム内補正係数生成回路内のフレーム遅延後の値Lp(n)と位相同期させるように所定数のフレーム遅延するためのフレーム・メモリと、
前記フレーム・メモリからの表示データと、前記フレーム内補正係数生成回路からの変換係数を受けてデータ変換する輝度制御回路と、
前記輝度制御回路からのデータを受け、前記フレーム内補正係数生成回路からのフル・スケール・リファレンス電圧値を受けて、前記アクティブ・マトリクスのデータ・ラインに供給するアナログ電圧を生成するデータ・ドライバと
を備え、
画面を構成する連続した２フレームの前記平均輝度値を元に、観視者に最適なピーク白輝度で表示することを特徴とする自発光画像表示装置。
【請求項２】
前記自発光画像表示装置に外部から入射する入射光を受光する受光部、
前記受光部からの信号を入力して、前記ピーク白輝度算出手段に出力するテーブル手段をさら備え、
前記テーブル手段からの信号により、前記ピーク白輝度算出手段の前記あらかじめ設定されたべき数が変更される
ことを特徴とする特徴とする請求項１に記載の自発光画像表示装置。
【請求項３】
前記データ・ドライバにおける前記表示データから前記アナログ電圧を生成する際のフル・スケール・リファレンス電圧値が、固定されるモード、および変更されるモードを備え、当該２つのモードが切替可能であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の自発光画像表示装置。
【請求項４】
前記データ・ドライバにおける前記表示データから前記アナログ電圧を生成する際のフル・スケール・リファレンス電圧値が、あらかじめ設定された範囲に限定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自発光画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光素子を使用したアクティブ・マトリクス駆動方式のディスプレイに関し、より詳細には、表示する画面の平均輝度の増加に応じて、表示される画像のピーク白輝度を減少させることによって、監視者に最適な輝度制御を実行する自発光画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自発光型のディスプレイとして、有機ＥＬディスプレイがあるが、大画面化や消費電力低減のために、アクティブ・マトリクス（以下、ＡＭと表記する）駆動方式が採用されている。
【０００３】
自発光型のディスプレイは、バックライトにより白輝度が決定されるＬＣＤ表示装置と異なり、表示する画像に基づいて白輝度の制御が比較的容易である。
【０００４】
特許文献１には、現在のフレームの映像の明るさ、すなわち、フレームの平均輝度値に応じてガンマ基準電圧を段階的に可変させることのできる有機発光ダイオード表示素子およびその駆動方法が開示されている。ここでは、ガンマ基準電圧発生部１３０から段階的に可変して供給されるガンマ基準電圧を基準として、タイミング・コントローラ１２０から出力されたデジタルデータをアナログ・データ電圧に変換し、複数のデータ・ラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給している。
【０００５】
また、特許文献２は、上述した自発光型のディスプレイの特徴であるピーク輝度の制御時における、表示パネルに流れる過電流を効果的に抑制できる技術を開示している。ここでは、前フレームの平均階調値と現フレームの平均階調値との差分に基づいて、前フレームに対する階調変化の大きいフレームの出現を検出し、階調変化の大きいフレームの検出時に、直前フレームを基準フレームに設定して、当該基準フレーム以降の所定期間内における表示フレームのピーク輝度が、基準フレームのピーク輝度値から後続する各フレームのピーク輝度値へと徐々に近づくように表示パネルの発光条件を制御している。さらに、この制御と表示パネルに出力される映像信号の位相が一致するように映像信号を遅延することもしている。
【０００６】
さらに、特許文献３においては、画像を表示する際、比較的暗い階調表示のときには全体に輝度を明るくするように、比較的明るい階調表示のときには全体に輝度を暗くするような輝度制御（ピーク輝度制御）が行う場合の技術を開示している。ここでは、１ライン毎にそれまでの１フレーム分の総輝度に基づいて、たとえば８ビットの輝度データ値を、８ビットで表現可能な範囲内で変換して、表示される輝度状態の変化を緩やかにすると同時に、表示装置用の電源回路の出力電流や電源変動をより小さくさせている。
【０００７】
また、非特許文献１では、観視者がディスプレイのピーク白輝度を主観的に最適に調整する場合、そのピーク白輝度は、平均画像輝度ＡＬＬ（全白を１００とする相対値）に依存し、ＡＬＬが低い画像でより高い輝度が求められ、これはＡＬＬのべき関数であることが示されている。すなわち、Ｌｐを主観的に最適なピーク白輝度（ｃｄ／ｍ2）とした場合に、  
Ｌｐ＝ κ × ALLα        式（１）  
と表すことができるとされる。ここで、κとαは、照明環境や被験者の視覚特性によって異なる定数である。なお、ここでαは、たとえば、−０．１８５などのマイナスの値であり、κは、たとえば、２３０などの値である。
【０００８】
この非特許文献１から、ディスプレイにおいては、平均画像輝度により、それに含まれる最適なピーク白輝度が異なることが分かる。つまり、明るい画面（平均画像輝度が高い）と暗い画面（平均画像輝度が低い）では、ピーク白輝度が変更されるべきであることを示している。以下に、この非特許文献１に開示された技術を説明する。
【０００９】
図２と図３は、平均画像輝度が異なる単純なフレーム画像の例を示す図である。具体的には、図２と図３のようなフレーム画像において、図２中の矩形１の輝度データと図３中の矩形２の輝度データが同じ場合、同じ条件で表示するのではなく、図２のＡＬＬ（平均画像輝度）＞図３ＡＬＬ（平均画像輝度）であるため、図３の矩形表示の方を図２に比べて、基本となる表示輝度を高くして表示することで、観視者に最適な表示画像を提供することができることになる。
【００１０】
静止画像の最適ピーク白輝度の制御方式を以下に説明する。
【００１１】
前述の非特許文献１には、ＡＬＬ＝平均画像輝度（全白を１００とする相対値）は、次式で求められるとしている。
【００１２】
【数１】
2010243588.tif 000003
【００１３】
ここで、ＨとＷは表示画面の縦と横の画素数を表し、Ｙ（ｉ，ｊ）は、０が最低輝度、２５５が最高輝度に対応する場合の表示座標（ｉ，ｊ）における画素の輝度信号レベル（０〜２５５）を表す。
【００１４】
この（２）式は、１画面を構成する各画素の輝度情報を最大輝度（２５５）で除算したものを２．２乗し、全画素について累積加算をしたものを総画素数で除算したものである。最適ピーク白輝度は、（２）式を（１）に代入することで求められる。
【００１５】
たとえば、全ての画素値が同じ場合に、以下に示す平均画像輝度（％）となる。また、その平均画像輝度に対して、非特許文献１で開示された図６の（環境条件としての）画面照度３００ｌｘにおける若年者の最適ピーク白輝度から読み取った値の例を示す。なお、非特許文献で開示された図５の（環境条件としての）画面照度１００ｌｘにおける場合と較べると、若干、最適ピーク白輝度の値が平均して上昇している傾向が認められる。
【００１６】
【表１】
2010243588.tif 000004
【００１７】
表１の平均画像輝度の対する最適ピーク白輝度Ｌｐの計算値は、式（１）を使用し、α＝−０．１８５、κ＝２３０とすると、以下の表のようになる。
【００１８】
【表２】
2010243588.tif 000005
【００１９】
図５は、上述した非特許文献に開示された方法を、自発光素子を使用したアクティブ・マトリクス駆動方式のディスプレイの発光制御に適用した回路ブロック図の例を示す図である。非特許文献では、最適なピーク白輝度は、バックライトを調整することによって行われていたが、図５では、自発光の特徴を生かして、上述した図４におけるデータ・ラインのアナログ電圧に、最適なピーク白輝度を指し示す値を反映させている。また、平均画像輝度の算出には１フレーム期間を必要とするため、フレーム・メモリによって表示用データを遅延させ、遅延された画像データのフレームが表示される前に、そのフレーム用の最適なピーク白輝度を表す値が設定され、これが、図４のデータ・ラインに供給されるアナログ電圧に反映される。
【００２０】
図５の機能ブロックそれぞれについて、以下に説明する。
【００２１】
表示用画像ソース９は、デジタル・ビデオ・ディスクやデジタル・カメラなどの装置で、ディスプレイに表示する画像データ（デジタル）情報を出力する装置、あるいはそこから出力された画像データそのものを示す。フレーム内平均画像輝度演算回路１０は、上述した（２）式を演算する回路で、フレーム画像の全画像のデジタル情報を累積加算してＡＬＬ＝平均画像輝度１１の値を算出する回路である。
【００２２】
図６は、図５におけるフレーム内平均画像輝度演算回路１０の詳細なブロックを示す図である。この図において、演算用テーブル２７で、［表示用画像データを入力し、（表示用画像データ／２５５）の２．２乗の変換（演算）を行う。この演算用テーブル２７は、事前に表示用画像データ（０〜２５５）の個々のデータ値の１／２５５の２．２乗に対応する値を格納しておく。実現手段はＲＡＭ、ＲＯＭ、あるいはＦＬＡＳＨ  Ｍｅｍｏｒｙなどのメモリで構成することができる。たとえば、アドレスのｎには、（ｎ／２５５）2.2（ｎ＝０〜２５５）のバイナリ値を書き込んでおくことで、アドレス入力に画像データを入力した場合に、読み出した出力から所望する演算結果のバイナリ値を得ることができる。さらに、加算器２３とラッチ２４を用いた累積加算器２５でフレーム内の全画素について、１画素毎に加算演算を行う。図６の矢印は、データの流れを示す。その後、フレーム内の全画素についての加算演算結果に対して、乗算器２６で１００／（Ｈ×Ｗ）の演算を行う。
【００２３】
図５に戻り、ピーク白輝度発生回路１２は、算出された平均画像輝度情報を使用して、上述の（１）式を演算する回路である。
【００２４】
図７は、上述の式（１）を演算する回路の詳細なブロックを示す図である。この図において、光センサー３４はディスプレイがおかれた環境の照度、たとえばディスプレイ面周辺に入射する入射光を検出し、検出値を上述した照明環境を表すものとしてＡＤＣ３２でデジタル化する。これは、式（１）のαの値を操作するパラメータとなる。ボリューム３５は、被験者の視覚特性を入力するものであり、画面をみて（個体差がある）観視者自身が観やすい輝度に調整するためのもので、その情報はＡＤＣ３３で、デジタル化する。これは、式（１）のκの値を操作するパラメータとなる。図７に示した矢印は、データの流れを示している。「κ，α発生テーブル」２８は、照明環境や被験者の視覚特性を表すパラメータ値を入力し、式（１）中のκ，αに対応する値を出力するためのものであり、事前に、光センサー３４やボリューム３５の情報に対応する値が設定されている。具体的には、別の評価システムなどを用いて、κやαの値に対応する値が、入力に対応して事前に決められる。またその出力のαは、べき乗変換テーブル２９の入力となる。アドレス・エンコーダ３０はＡＬＬ＝平均画像輝度１１の値から、べき乗変換テーブル２９のアドレスへの変換をする。べき乗変換テーブル２９ではこの情報とαの情報に基づき、ＡＬＬαの演算に対応する出力となるように、データを設定しておく。乗算器３１で、「κ，α発生テーブル」２８から出力されたκと、べき乗変換テーブル２９の出力ＡＬＬαを演算して、Ｌｐ＝主観的に最適なピーク白輝度１３を得る。なお、上述した説明から理解されるように、「κ，α発生テーブル」の出力は、必ずしも、式（１）における対応する値を意味せず、最終的にべき乗変換テーブルや乗算器３１で変換される値を指示するパラメータとなる。
【００２５】
図５に戻り、ＤＡＣ１５は、ピーク白輝度発生回路１２で算出されたＬｐ、すなわち主観的に最適なピーク白輝度１３のデジタル情報をアナログ情報に変換する。この出力結果をフル・スケール・リファレンス信号２２とする。
【００２６】
データ・ドライバ２０は、自発光型ディスプレイ２１を駆動するもので、この出力は、データ・ライン４に接続される、画像情報に基づき駆動量を変化させる。またフル・スケール・リファレンス信号２２に基づいて、フル・スケールを（入力データの最大値において、最大となるアナログ量）制御する機能を有しており、ピーク白輝度制御を実現している。このフル・スケールを制御する信号は、フル・スケール・リファレンス信号とも呼ばれる。通常では、このデータ・ドライバ２０は、Ｄ／Ａ変換器を含んで構成され、上述のフル・スケール・リファレンス信号は、このＤ／Ａ変換器のフル・スケール出力を規定するリファレンス入力に接続される。
【００２７】
フル・スケール・リファレンス信号について以下に説明する。
【００２８】
ピーク白輝度の最適化はフレーム内の画像情報により、たとえデータが同じであってもフレーム毎に白の輝度を変化させるものである。図８は、フル・スケール・リファレンスを説明する図である。この図では、最大駆動電流をＡとした場合にディスプレイの輝度はＬａとなり、同じように最大駆動電流をＢとした場合には輝度はＬｂとなることを示している。この最大駆動電流をフレーム毎に可変することで、同じ最大駆動の条件（フル・スケールａとフル・スケールｂのデジタル情報は同じ）でも輝度を変更することが可能である。
【００２９】
具体的には表示データが２５５の場合に最高輝度を表示するシステムにおいて、フル・スケール・リファレンス信号２２を制御することで、フレームよって画素の表示データが２５５にも関わらず、ピーク白輝度が２００ｃｄ／ｍ２や３００ｃｄ／ｍ２と可変することができる。このことは、たとえば表示データＸで表されるアナログ値が、図４に示す画素駆動回路のコンデンサに書き込まれるが、フル・スケール・リファレンス信号２２に応じて、このアナログ値が変化することを意味する。
【００３０】
フレーム・メモリ（ｎ）１８は、表示用画像ソース９からの画像情報を１画面分蓄えるものである。フレーム内平均画像輝度演算回路１０やピーク輝度発生回路１２などの演算によって、遅延が発生する。特にフレーム内平均画像輝度演算回路１０では、１フレームの最後のデータが入力されるまで結果がでない。この演算結果の遅延、対応する画像のフレームの遅延を合わせるために設けられる。
【００３１】
スキャン・ドライバ１６は、自発光型ディスプレイ２１のスキャン・ライン３に対応して、画像情報の書き込み行を選択する。
【００３２】
以上において、最適ピーク白輝度の実現回路は、前述の文献の演算式（１）と（２）によるもので、他の演算で求めるにしても、フレーム内の平均輝度を演算しそれを元に最適ピーク白輝度を求めることに変わりはない。基本的に演算時間分のディレイ（遅れ）とそれと対応する画像情報を合わせるために、フレーム・メモリ（ｎ）１８が必要となる構造には変わりはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００８−１５５１６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４７８６７号公報
【特許文献３】特許第４０５５６７９号公報
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】社団法人電子情報通信学会 信学技報 ITS2006-81, IE2006-266（2007-02) page 35-40「平均画像レベル,観視者の年齢,照明環境を考慮した液晶ディスプレイの輝度制御に関する研究」窪田悟、他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
まず、本発明が適用される自発光型のディスプレイについて説明する。このディスプレイでは、表示する画像に基づいて輝度の制御を行うので、ピーク白輝度の制御が比較的容易である。また自発光型ディスプレイでは、画素データに基づき１度画素を表示させると、次に新たな画素データを設定するまで、同じ画像を表示するホールド型の回路を利用することが多い。具体的な例を図４に示す。図４は、有機ＥＬディスプレイのアクティブ・マトリクス駆動方式の回路例における画素駆動回路を示す図である。この図において、画素駆動回路６は各々の有機ＥＬ素子５に対応して設けられ、スキャン・ライン３とデータ・ライン４によって、画素駆動回路６へ画素データ（データ・ラインの電圧）が書き込まれる。一度書き込まれた画素の情報は、コンデンサによって保持され、次に新たなデータが書き込まれるまで保持される。アクティブ・マトリクス（以下ＡＭ）駆動方式のディスプレイでは、このようなホールド型回路を利用した駆動が行われる。
【００３６】
上記非特許文献１は、液晶ディスプレイに対して実験されたものであり、バックライトの輝度変更方法については静的な設定であり、その応答速度なども記載されていない。このため、本願発明における自発光画像表示装置にそのまま適用できない。
【００３７】
また、上記特許文献１は、有機発光ダイオードとその駆動トランジスタに与えるダメージを減少させることを目的としたもので、必ずしも、監視者に最適な画像表示を目指したものではなく、また、平均輝度値をもたらした画像と、この平均輝度に基づいてガンマ基準電圧が変更され、最終的に複数のデータ・ラインＤＬ１〜ＤＬｍに供給されるアナログ電圧に反映されるタイミングとの時間的なずれに関しては何ら開示も示唆もしていない。この時間的なずれに対しては、「所定のルックアップテーブルには、段階的に増加されるガンマ基準電圧を有するガンマ基準電圧加重値、段階的に減少されるガンマ基準電圧を有するガンマ基準電圧加重値、および増減されないガンマ基準電圧加重値が設定される」ことで、対応していると考えられる。
【００３８】
また、上記特許文献２のピーク輝度制御は、画面の切り替わりに伴う過電流を効果的に抑制するための技術であり、特許文献１と同様に、必ずしも、監視者に最適な画像表示を目指したものではない。たとえば、そのピーク輝度制御を行う発光条件制御部は、電流駆動用トランジスタのカソード電位（のみ）を制御しているので、ピーク輝度を上げる場合に、その表示される画像の輝度レベルのダイナミックレンジを拡大する形で行うのではなく、単にシフトするだけのものである。また、ピーク輝度制御の制御については、「最大出力電圧制御用ドライバ７Ａは全てのフレームについて固定電圧を供給する。」と記載している。このような制御は、たとえば、ＬＣＤにおけるバックライトの制御と同じであり、画素単位あるいはフレーム単位に実施することはできない。
【００３９】
また、上記特許文献３の輝度制御回路は、表示パネルを駆動する信号を作り出す表示用データそのものを加工しており、すなわち表示データを８ビットとした場合に、８ビットデータ内のデータ操作である。そのため、低輝度に設定されている場合は、ダイナミックレンジが不足した画像表示が行われ、必ずしも、監視者に最適な画像表示を目指したものではない。
【００４０】
従来のこの方式の課題について説明する。図９は、動画像の表示（イメージ）を説明する図である。図９に示すように、動画像は複数のフレームを時間と共に連続して表示することで実現される。この例では、最初にｎフレーム、その次にｎ＋１フレーム、さらにｎ＋２フレームと時間が経過するごとに、画像情報が異なることを示している図１０は各フレームを示す図である。このような連続した画像は、ＡＭ駆動方式においては逐次書き換えて実現される。
【００４１】
図１１は、表示画面が変化する様子を説明する図である。ディスプレイには、図１１に示すように次のフレームがディスプレイの上方から下方に向かって、書き換えられているのが表示される。この上方から下方への書き換えの向きは特に重要ではなく、同一時間中に２つのフレームが表示されるという状況が起きている。
【００４２】
図１２は、ＡＭ駆動におけるフレーム切替の第１の例を説明する図であり、時間経過とラインの関係を示している。このラインとは書き換えるディスプレイのスキャン・ライン３に対応し、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２は表示されているフレームを示す。この例ではｎフレーム画像の最下方のラインの表示が開始される（書き換えられる）と、次にはｎ＋１フレームの最上方のラインの書き換えが行われている。（１ラインの表示時間７、最上方ラインから最下方ラインまでの書き換え時間８）同一時間にフレームの最上方のラインから最下方のラインまで完全に表示する時間は極めて短く、常に２つのフレームの画像が表示されている。
【００４３】
図１３は、ＡＭ駆動におけるフレーム切替の第２の例を説明する図であり、書き換えが極めて高速に実現できる場合の例で、この場合は同一時間にフレームの最上方のラインから最下方のラインまで完全に表示する時間があることを示す。
【００４４】
多くのＡＭ駆動方式では、図１２のように常に２つのフレームの画像が表示されている。この理由は、（１）ディスプレイの画素数が多くなり、スキャン・ライン３の本数が増えてくると、最上方ラインから最下方ラインまでの書き換え時間８が長くなる。（２）書き換え時間の短縮化は画素駆動回路６の動作速度の向上が必要になり、高い性能の画素駆動回路６が必要になるためである。
【００４５】
しかしながら、２つのフレームが連続していると、それぞれのフレームに最適なピーク白輝度が存在することになり、適切な制御ができないという課題があった。図１４は、ＡＭ駆動において、同時に異なる最適なピーク白輝度を有するが画面が存在することを説明する図である。この例ではｎフレームの最適ピーク白輝度Ｌｐ（ｎ）＝５０であり、ｎ＋１フレームの最適ピーク白輝度Ｌｐ（ｎ＋１）＝７０の場合で、表示画面には最適ピーク白輝度が２つ存在することになる。この場合は、従来方式のダイナミックレンジを変化させない方式では、フレームの変化に対する応答が遅れるため、あるいは徐々に変化するため、Ｌｐ＝７０で最適表示の画像が、一時的にＬｐ＝５０で表示されることになる。また、この反対の場合には、Ｌｐ＝５０で最適表示の画像が、すなわち、平均輝度の高い画像が、一時的にＬｐ＝７０で表示されることになる。これは、従来例の発明の課題でもある消費電流の急激な増加をもたらすことになる。
【００４６】
自発光型のディスプレイでは、表示する画像に基づいて白輝度の制御が比較的容易である。その実現方式に関しては、従来の特許文献１にも記載されているが、各画素を表示制御する素子がホールド型のもので動画像の表示については、言及されていない。
【００４７】
また、類似の特許で、特許文献２には、複数フレームが表示されるアクティブ・マトリクス駆動において、前述のように連続してライン毎に2つのフレームが切替わっていくことに触れていない。
【００４８】
さらに、特許文献３においては、そのピーク輝度の制御はライン毎に切替わっていく中での消費電力低減に着目しているが、ピーク輝度はおのおののフレームに最適なピーク輝度を表示するという観点が抜けている。本発明は、上述した技術とは異なり、ＡＭ駆動方式におけるディスプレイにおいて、観視者に最適な画像を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
この目的のために、本発明においては、常に連続する２つのフレームそれぞれの最適ピーク白輝度Ｌｐ（ｎ）、Ｌｐ（ｎ＋１）（それぞれのフレームおけるＬｐを、ｎフレーム：Ｌｐ（ｎ）、ｎ＋１フレーム：Ｌｐ（ｎ＋１）とする）を演算して求め、またその結果を表示に適用することを実行する。このために、演算結果が得られるまでの時間に対して、画像情報を遅らせて時間合わせをするために、必要なフレーム・メモリを設けられる。
【００５０】
本発明は、上述した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、自発光画像表示装置であって、表示データに最適的なピーク白輝度で発光を制御するアクティブ・マトリクス方式の自発光画像表示装置であって、すくなくとも、前記表示データを入力する入力手段と、前記入力手段からの表示データを入力し、前記表示データが表示される場合のガンマ特性を考慮してあらかじめ設定した方法で１フレームの画像の平均輝度を表す値を算出するフレーム内平均輝度演算回路と、前記フレーム内平均輝度演算回路からの値を入力し、あらかじめ設定されたべき数の演算結果を求めて、主観的に最適なピーク白輝度値を算出するピーク白輝度算出手段と、前記ピーク白輝度算出手段からの出力値をフレーム遅延して、フレーム遅延前の値Lp(n+1)とフレーム遅延後の値Lp(n)を比較し、Lp(n+1)＞Lp(n)の場合に、Lp(n)／Lp(n+1)の値を変換係数として、Lp(n+1)の値をフル・スケール・リファレンス電圧値として出力し、Lp(n+1)≦Lp(n)の場合に、１の値を変換係数として、Lp(n)の値をフル・スケール・リファレンス電圧値として出力する、フレーム内補正係数生成回路と、前記入力手段から前記表示データを受けて、前記フレーム内補正係数生成回路内のフレーム遅延後の値Lp(n)と位相同期させるように所定数のフレーム遅延するためのフレーム・メモリと、前記フレーム・メモリからの表示データと、前記フレーム内補正係数生成回路からの変換係数を受けてデータ変換する輝度制御回路と、前記輝度制御回路からのデータを受け、前記フレーム内補正係数生成回路からのフル・スケール・リファレンス電圧値を受けて、前記アクティブ・マトリクスのデータ・ラインに供給するアナログ電圧を生成するデータ・ドライバとを備え、画面を構成する連続した２フレームの前記平均輝度値を元に、観視者に最適なピーク白輝度で表示することを特徴とするものである。
【００５１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自発光画像表示装置であって、前記自発光画像表示装置に外部から入射する入射光を受光する受光部、前記受光部からの信号を入力して、前記ピーク白輝度算出手段に出力するテーブル手段をさら備え、前記テーブル手段からの信号により、前記ピーク白輝度算出手段の前記あらかじめ設定されたべき数が変更されることを特徴とするものである。
【００５２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１乃至２のいずれかに記載の自発光画像表示装置であって、前記データ・ドライバにおける前記表示データから前記アナログ電圧を生成する際のフル・スケール・リファレンス電圧値が、固定されるモード、および変更されるモードを備え、当該２つのモードが切替可能であることを特徴とするものである。
【００５３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の自発光画像表示装置であって、前記データ・ドライバにおける前記表示データから前記アナログ電圧を生成する際のフル・スケール・リファレンス電圧値が、あらかじめ設定された範囲に限定されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００５４】
以上説明したように本発明によれば、フレーム毎に表示データが表示される場合のガンマ特性を考慮して平均輝度が算出され、連続する２つのフレームそれぞれの最適なピーク白輝度を算出し、算出した２つのフレームのピーク白輝度に基づいて、画素駆動回路に書き込むアナログ電圧を変化させるので、画像データの階調度を損なうことなく、フレーム単位に、画像に最適な輝度で発光することができるＡＭ駆動方式の自発光画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第２の実施形態のブロック構成を示す図である。
【図２】黒の背景に大きな白の矩形がある画面の例を示す図である。
【図３】黒の背景に小さな白の矩形がある画面の例を示す図である。
【図４】アクティブ・マトリクス駆動方式の有機ＥＬディスプレイの回路例における画素駆動回路を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態のブロック構成を示す図である。
【図６】図５におけるフレーム内平均画像輝度演算回路１０のブロック図である。
【図７】図５におけるピーク白輝度発生回路１２のブロック図である。
【図８】フル・スケール・リファレンスを説明する図である。
【図９】動画像の表示（イメージ）を説明する図である。
【図１０】各フレームの画像の説明する図である。
【図１１】表示画面が変化する様子を説明する図である。
【図１２】ＡＭ駆動におけるフレーム切替の第１の例を説明する図である。
【図１３】ＡＭ駆動におけるフレーム切替の第２の例を説明する図である。
【図１４】ＡＭ駆動において、同時に異なる最適なピーク白輝度を有するが画面が存在することを説明する図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態の構成を示す図１のフレーム内補正係数生成回路１４と輝度制御回路１９の細部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下に、上述した図５の従来例を基本にした本発明の実施形態を説明する。
【００５７】
図１は、本発明の実施形態の概略構成を示す図である。従来例の構成（図５）に対して、フレーム内補正係数生成回路１４と、輝度制御回路１９が追加されている。また、フレーム内補正係数生成回路１４の変更に伴って、位相合わせ用のフレーム・メモリが追加されている。
【００５８】
以下に、図５と異なる部分について説明し、図５と同じ部分は、図５と同じであるので説明を省略する。
【００５９】
図１５は、図１の図５と異なる部分、特にフレーム内補正係数生成回路１４と輝度制御回路１９の詳細を示す図である
以下にその動作を説明する。図１４は、本発明の実施形態の動作を説明するための図であり、連続する２画面の補正係数とフル・スケール・リファレンスの関係を示す図である。
【００６０】
まず、説明の簡単化のために、図１４を使用して、表示画面の平均輝度が変化する場合を説明する。図１４の下段の画面図は、Ｌｐ＝５０のｎのフレームから、Ｌｐ＝７０のｎ＋１のフレームに変化していることを示している。
【００６１】
図１４に示すような場合、主観的に最適なピーク白輝度を考慮すると、ｎフレームは本来Ｌｐ（ｎ）＝５０として表示され、ｎ＋１フレームはＬｐ（ｎ＋１）＝７０として表示されることが望まれる。本発明は、図１５に示す回路を使用して、２つのフレームに共通のフル・スケール・リファレンスを決めて、画像データを変更する方式を採用する。１フレームの終了毎にフル・スケール・リファレンスが変化することになるので、フル・スケール・リファレンスの変更に時間を必要とするデータ・ドライバ２０を採用する場合にも効果がある。
【００６２】
図１５に示す回路で実行される動作は、要約すると、たとえば、図１４に示すような場合に、すなわちＬｐ＝５０で表示すべきｎフレームの画像をＬｐ＝７０として書き込む動作を実行し、この場合に、Ｌｐ＝５０で表示すべきｎフレームの画像の表示データを５０／７０の値に変換することを実行する。したがって、変換された値が実際にはＬｐ＝７０として画素駆動回路に書き込まれることになる。以下に、図１５の各回路について説明する。
【００６３】
図１５のＬｐディレイ回路は、たとえば、ピーク白輝度発生回路の出力が更新された時点の後に、クロックされて、その時点の入力を保持し、出力する。
【００６４】
図１５のコンパレータ４０は、Ｌｐディレイ回路が更新されたことを受けて、上述したように、新たなフレームのＬｐがその前のフレームのＬｐよりも上昇したことを検出し、除算器４１およびＤＡＣへの出力信号をセレクタ３９で切り替える。これにより、除算器の法数、およびＤＡＣ１５には大きなＬｐの値が、被除数には小さなＬｐの値が入力され、その出力には、商（上述の例では、５０／７０）が得られる。この商は、一方には「１」の値が入力されているセレクタ４３に入力される。このセレクタ４３は、フレーム切替信号発生器４２で制御される。このフレーム切替信号発生器４２は、コンパレータ４０によっても制御され、コンパレータ４０が、Ｌｐの上昇を検出した場合、セレクタ４３を制御して、商を出力するように動作する。
【００６５】
セレクタ４３の出力は、乗算器４４に入力され、フレーム・メモリ１８からの遅延された表示データの値を変換する。たとえば、上述した例では、５０／７０の値に変換する。コンパレータ４０が、Ｌｐの上昇を検出しない場合は、セレクタ４３は、「１」の値を出力するので、その場合は乗算器４４の入出力は同じになる。
【００６６】
各信号のタイミングとしては、Ｌｐディレイ回路３７および３８にそれぞれｎフレームおよびｎ＋１フレームのＬｐの値が設定された時点後に、コンパレータが比較しセレクタ３９を制御して、除算器４１およびＤＡＣ１５に、各Ｌｐを出力する。除算器４１は除算を実行して、セレクタ４１に商を出力する。これらの動作は、極短時間に実行される。除算器４４は、例えば、商の値が予め決められた範囲であり、その値が複数のパラメータ値として表すことができる場合に、商の値を複数のパラメータ値に変換するＲＯＭと、変換されたパラメータ値とフレーム・メモリからの画像データ値を入力して、乗算結果を出力するＲＯＭテーブルの組として構成可能である。この場合、乗算器４４の処理は高速となり、ほぼ瞬時に乗算結果を出力することができる。図１４に示すような場合、乗算器４４に、セレクタ４３からの商５０／７０に対応するデータが入力された時点で、フレーム・メモリからｎフレームのデータが読み出され、この乗算結果でデータ・ドライバを駆動する。フレーム・メモリからｎフレームの最後のデータが読み出されるまで、セレクタ４３からの商、この場合は、５０／７０に対応するデータが保持されることになる。言い換えれば、データ・ドライバ２０を介するフレームデータの出力時には、フレーム内補正係数生成回路内のデータ変更は行われない。
【００６７】
また、図１４に示すような場合、データ・ドライバ２０を介するｎフレームデータの出力時にはＬｐセレクタから、ｎ＋１フレームのＬｐ＝７０がＤＡＣ１５に出力され、これにより、データ・ドライバは、ｎ＋１フレームのＬｐ＝７０として動作する。
【００６８】
以上説明したように、図１５に示すフレーム内補正係数生成回路１４と輝度制御回路１９は、フレーム毎のＬｐの上昇変化のみを検出し動作することになる。このように動作させることによって、Ｌｐが変化した場合であっても監視者の目にとって違和感の無い画像表示、あるいは画像表示の変化をさせることができる。
【００６９】
次ぎに、上述した実施形態に追加可能な、実際の市販されるモニターに適用可能な技術について説明する。
【００７０】
ここで、フル・スケール・リファレンス信号は、たとえば、データ・ドライバにアナログ値を供給するＤ／Ａ変換器のリファレンス入力に入力されることになる。リファレンス入力を有するＤ／Ａ変換器は、たとえば、入力デジタル値が一定の場合に、リファレンス入力に比例した出力アナログ値が得られる。
【００７１】
この場合に、何らかの原因で、フル・スケール・リファレンス信号は０になると、モニターには何も表示されなくなってしまう。また、このフル・スケール・リファレンス信号で制御しようとする範囲も、上述した非特許文献からは、２倍程度と解釈することができる。したがって、最適なピーク白輝度での表示をさせるように設定されている場合であって、且つ環境条件がある範囲外にあっても、ある設定された範囲の端部にあるとして制御することが望まれることになる。このようにすることによって、表示されなかったり、あるいは極端な輝度で表示されたりすることを防止しすることができる。
【００７２】
このような制御は、たとえば、ＤＡＣ１５の入力のデジタル値の変化範囲を追加回路で限定することによって可能になる。あるいは、ＤＡＣ１５の出力ラインの部分でアナログ的に変化範囲を制限することができる。
【００７３】
また、最適なピーク白輝度での表示をさせる設定をオンにしたり、オフにしたりすることが可能な場合、以下のようにすることができる。たとえば、このような動作モードの非設定時の輝度を基準として、設定時にＡＬＬが０％から１００％になるにつれて、設定されている輝度を減少させるように輝度制御をさせることができる。この場合、上述したフル・スケール・リファレンス信号と基準となる所定値との差分を作り、これを、たとえば、データ・ドライバにアナログ値を供給するＤ／Ａ変換器のあらかじめ設定されているリファレンス入力と合成することで、実現することができる。同じことが、差分をデジタル部分で作成し、この差分をアナログ・フルスケール・リファレンス信号として、出力することもできる。このように構成すると、上述したモードをオン／オフすることによって、最適なピーク白輝度の表示モードが、ユーザによって有効に機能することを理解させることが可能になる。
【符号の説明】
【００７４】
１    大きな白の矩形
２    小さな白の矩形
３    スキャン・ライン
４    データ・ライン
５    有機ＥＬ素子
６    画素駆動回路
７    １ラインの表示時間
８    最上方ラインから最下方ラインまでの書換時間
９    表示用画像ソース
１０    フレーム内平均輝度演算回路
１１    ＡＬＬ＝平均画像輝度情報
１２    ピーク白輝度発生回路
１３    Ｌｐ＝主観的に最適なピーク白輝度
１４    フレーム内補正係数生成回路１５    ＤＡＣ（ＤＡコンバータ）
１６    スキャン・ドライバ
１８    フレーム・メモリ（ｎ）
１９    ピーク白輝度制御回路
２０    データ・ドライバ
２１    自発光型ディスプレイ
２２    フル・スケール・リファレンス信号
２３    加算器
２４    ラッチ
２５    累積加算器
２６    乗算器
２７    演算用テーブル
２８    κ，  α発生テーブル
２９    べき乗変換テーブル
３０    アドレス・エンコーダ
３１    乗算器
３２    ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）
３３    ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）
３４    光センサー
３５    ボリューム
３８    Ｌｐディレイ回路（ｎ）
３９    Ｌｐセレクタ
４０    コンパレータ
４１    除算器
４２    フレーム切替信号発生器
４３    セレクタ
４４    乗算器
４５    出力Ａ
４６    出力Ｂ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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