JP7386035B2

JP7386035B2 - 電流制限回路、表示装置、及び電流制限方法

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Publication number: JP7386035B2
Application number: JP2019186111A
Authority: JP
Inventors: 敏行加藤
Original assignee: JDI Design and Development GK
Current assignee: JDI Design and Development GK
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2023-11-24
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: JP2021060557A

Description

本開示は、表示パネルに含まれる複数の画素に供給される電流を制限する電流制限回路、表示装置、及び電流制限方法に関する。

従来、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などの各画素が自発光素子を含む表示装置が開発されている。このような表示装置においては表示パネルの大型化が求められている。表示パネルの大型化に伴い、表示装置において消費される消費電力が増加する。そこで、表示装置における消費電力を抑制する技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された表示装置においては、映像信号に基いて水平期間（水平同期周期）毎に表示パネルにおける消費電力値を計算し、計算結果に基いて表示パネルの各画素に供給する電流を制限することによって、表示パネルの消費電力を制御している。これにより、特許文献１に開示された表示装置においては、表示パネルにおける消費電力値を制御目標電力値以下に抑制しようとしている。

特開２００７－２１２６４４号公報

特許文献１に開示された表示装置においては、小面積映像表示（つまり、黒表示状態の画素が多い状態）では、従来の液晶表示装置などのような各画素が自発光素子を備えない表示装置と同様のガンマ特性（つまり、輝度が画素値の２．２乗に比例する特性）を有する。しかしながら、大面積映像表示（つまり、黒表示状態でない画素が多い状態）では、各画素の画素値が大きい場合に、各画素の自発光素子に供給される電流が制限されるため、画素値に対して輝度の変化が小さくなる。例えば、特許文献１に記載された表示装置では、大面積映像表示において画素値が大きい場合に、画素値の変化に対して輝度が一定となる。このため、特許文献１に記載された表示装置では、大面積映像表示の場合に、必ずしも映像信号を忠実に反映した輝度の映像を表示できない。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性に近づけることができる電流制限回路などを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る電流制限回路は、映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルが有する複数の画素に供給される電流を制限することによって、前記複数の画素における消費電力値を制御目標電力値以下に制御する電流制限回路であって、前記複数の画素の各々は、自発光素子を含み、前記電流制限回路は、前記複数の画素の各々に対応する前記映像信号の画素値に基づいて前記消費電力値に係る画面電力値を算出し、前記画面電力値に基づいてゲインを決定するゲイン決定回路と、前記複数の画素の各々に対応する前記画素値に、前記ゲインを乗じるゲイン乗算回路とを備え、前記複数の画素の各々に前記画素値の上限値に対応する電流を供給した場合の前記画面電力値を定格電力値とし、前記定格電力値に対する前記画面電力値の比を画面電力比とし、前記定格電力値に対する前記制御目標電力値の比を目標電力比として、前記ゲイン決定回路によって決定される前記ゲインは、前記画面電力比が前記目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、前記画面電力比が前記第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、前記画面電力比に対して単調に減少し、前記画面電力比が前記目標電力比以上、１００％未満の場合には、前記目標電力比を前記画面電力比で除した値未満の値であり、前記画面電力比が１００％の場合には、前記目標電力比である。

また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る表示装置は、前記電流制限回路と、前記表示パネルとを備える。

また、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る電流制限方法は、映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルが有する複数の画素に供給される電流を制限することによって、前記複数の画素における消費電力値を制御目標電力値以下に制御する電流制限方法であって、前記複数の画素の各々は、自発光素子を含み、前記電流制限方法は、前記複数の画素の各々に対応する前記映像信号の画素値に基づいて前記消費電力値に係る画面電力値を算出する電力算出ステップと、前記画面電力値に基づいてゲインを決定するゲイン決定ステップと、前記複数の画素の各々に対応する前記画素値に、前記ゲインを乗じるゲイン乗算ステップとを含み、前記複数の画素の各々に前記画素値の上限値に対応する電流を供給した場合の前記画面電力値を定格電力値とし、前記定格電力値に対する前記画面電力値の比を画面電力比とし、前記定格電力値に対する前記制御目標電力値の比を目標電力比として、前記ゲイン決定ステップにおいて決定される前記ゲインは、前記画面電力比が前記目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、前記画面電力比が前記第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、前記画面電力比に対して単調に減少し、前記画面電力比が前記目標電力比以上、１００％未満の場合には、前記目標電力比を前記画面電力比で除した値未満の値であり、前記画面電力比が１００％の場合には、前記目標電力比である。

本開示によれば、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性に近づけることができる電流制限回路などを提供できる。

図１は、実施の形態１に係る表示装置の機能構成を示すブロック図である。図２は、実施の形態１に係る表示装置が備える電流制限回路の機能構成を示すブロック図である。図３は、実施の形態１に係る画面データ記憶部の構成を示す模式図である。図４は、実施の形態１に係るゲイン決定回路及びゲイン乗算回路における演算処理の流れを示すフローチャートである。図５は、実施の形態１に係る画面電力比とゲインとの関係を示すグラフである。図６は、比較例の電流制限回路を用いる場合のガンマ特性を示すグラフである。図７は、実施の形態１に係る電流制限回路を用いる場合のガンマ特性を示すグラフである。図８は、実施の形態２に係る表示装置の機能構成を示すブロック図である。図９は、実施の形態２に係る表示装置が備える表示パネルの機能構成を示すブロック図である。図１０は、実施の形態２に係る画素を構成するサブ画素の構成の一例を示す回路図である。図１１は、実施の形態２に係るサブ画素に入力される書き込み信号の一例を示す図である。図１２は、実施の形態２に係る表示部の表示状態の遷移を示す模式図である。図１３は、比較例の電流制限回路を用いる場合のガンマ特性を示すグラフである。図１４は、実施の形態２に係る電流制限回路を用いる場合のガンマ特性を示すグラフである。図１５は、変形例に係る電流制限回路と表示装置との関係を示すブロック図である。図１６は、変形例に係る処理回路を内蔵したＰＣの外観図である。図１７は、変形例に係る処理回路を内蔵したハードディスクレコーダの外観図である。図１８は、各実施の形態に係る表示装置を内蔵した薄型フラットＴＶの外観図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示における一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る電流制限回路などについて説明する。

［１－１．表示装置の全体構成］
まず、実施の形態に係る表示装置の全体構成について図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る表示装置１１０の機能構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係る表示装置１１０が備える電流制限回路１４０の機能構成を示すブロック図である。

図１に示される表示装置１１０は、映像信号に基づいて映像を表示する装置であり、電流制限回路１４０と、表示パネル６０とを備える。

表示パネル６０は、複数の画素を有し、映像信号に基づいて映像を表示するパネルである。複数の画素の各々は、自発光素子を含む。本実施の形態では、複数の画素の各々は、複数のサブ画素を有し、複数のサブ画素の各々は、自発光素子を含む。本実施の形態では、複数の画素の各々は、ＲＧＢの三色にそれぞれ対応する三個のサブ画素を有する。本実施の形態では、表示パネル６０は、各サブ画素に入力される画素値に、各サブ画素の輝度が比例する。なお、ここでいう画素値とは、各画素の階調（明暗）を規定する信号レベルであり、ピクセル値、階調レベル、もしくは単に信号レベルとも呼ばれるものである。

表示パネル６０は、画素値に輝度が比例する表示パネルであれば特に限定されない。例えば、表示パネル６０として、プラズマディスプレイパネルなどを用いることができる。

電流制限回路１４０は、表示パネル６０が有する複数の画素に供給される電流を制限することによって、複数の画素における消費電力値を制御目標電力値以下に制御する回路である。本実施の形態では、電流制限回路１４０は、映像信号に基づいて、複数の画素に供給される電力値を算出し、当該電力値に基いて複数の画素に供給される電流を制限する。具体的には、電流制限回路１４０は、映像信号における各画素値を補正し、補正した各画素値を表示パネル６０に出力することによって、複数の画素に供給される電流を制限する。本実施の形態では、電流制限回路１４０は、映像信号に基づいて決定されるゲインを各画素値に乗じることで、各画素値を補正する。電流制限回路１４０は、図２に示されるように、加重平均回路４３と、水平期間データ演算回路４４と、画面データ記憶部４５と、ゲイン決定回路１４８と、ゲイン乗算回路５０とを有する。

加重平均回路４３は、複数の画素の各々が有する複数のサブ画素の各々に対応する画素値の加重平均を算出する回路である。図２に示されるように、加重平均回路４３は、ＲＧＢ各々の画素値に対して、表示部７０の複数のサブ画素毎の電力消費特性に応じた重み付け係数を乗算し、それらの和を算出する。

水平期間データ演算回路４４は、水平期間毎に画素値に対応する水平期間電力換算データを演算する。本実施の形態では、水平期間データ演算回路４４は、加重平均回路４３が出力した加重平均の水平期間における積算値、又は、平均値を水平期間電力換算データ（レベル積算値）として算出する。

画面データ記憶部４５は、１フレーム分の電力換算データを記憶する。本実施の形態では、画面データ記憶部４５は、水平期間データ演算回路４４が出力する電力換算データを１フレーム分記憶する。

ゲイン決定回路１４８は、複数の画素の各々に対応する映像信号の画素値に基づいて複数の画素における消費電力値に係る画面電力値を算出し、画面電力値に基づいてゲインを決定する回路である。ゲインは、ゲイン乗算回路５０によって各画素値に乗じられる０より大きく、１以下の値である。ゲインは、少なくとも画面電力値が制御目標電力値を超える場合に、１未満の値に決定される。このようなゲインを各画素値に乗じることで、表示パネル６０における消費電力が制限される。

ゲイン決定回路１４８は、画面データ記憶部４５が記憶する電力換算データに基づいて、複数の画素における１フレーム分の消費電力値に係る画面電力値を算出する。本実施の形態では、ゲイン決定回路１４８は、算出した画面電力値に対応する値とゲインに対応する値との関係を示すルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４９を有する。ゲイン決定回路１４８は、ルックアップテーブル１４９に基づいて、算出した画面電力値に対応するゲインを決定する。ゲイン決定回路１４８によって決定されるゲインの詳細については、後述する。

ゲイン乗算回路５０は、映像信号にゲインを乗じる回路である。つまり、ゲイン乗算回路５０は、複数のサブ画素の各々に対応する映像信号の画素値に、ゲイン決定回路１４８で決定されたゲインを乗じる。これにより、画面電力値が制御目標電力値を超える場合に、映像信号に１未満のゲインが乗じられるため、映像信号の輝度を低減できる。したがって、表示パネル６０の複数の画素に供給される電流が制限される。

［１－２．電流制限回路の動作］
次に、電流制限回路１４０の動作について説明する。

まず、電流制限回路１４０が有する画面データ記憶部４５の構成及び動作について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る画面データ記憶部４５の構成を示す模式図である。図３に示されるように、画面データ記憶部４５は、表示部７０に書き込まれる信号情報として、表示部７０の表示画面上の水平ライン毎の水平期間電力換算データを記憶する。例えば、第ｉラインの水平期間電力換算データは、第ｉラインの電力値として画面データ記憶部４５に記憶される。次フィールドの書き替えが始まると、画面データ記憶部４５は、記憶する電力値も新たに書き替えていき、表示画面に書き込まれた信号に相当する電力値として記憶する。

次に、ゲイン決定回路１４８及びゲイン乗算回路５０における演算処理について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係るゲイン決定回路１４８及びゲイン乗算回路５０における演算処理の流れを示すフローチャートである。

図４に示されるように、まず、ゲイン決定回路１４８は、複数の画素の各々に対応する映像信号の画素値に基づいて消費電力値に係る画面電力値を算出する（Ｓ１０）。本実施の形態では、ゲイン決定回路１４８は、画面データ記憶部４５が記憶する水平期間電力換算データに基づいて画面電力値を算出する。具体的には、画面データ記憶部４５に記憶された水平ライン数の水平期間電力換算データの和を画面電力値として算出する。

続いて、ゲイン決定回路１４８は、ステップＳ１０で算出した画面電力値に基づいてゲインを決定する（Ｓ１１）。具体的には、ゲイン決定回路１４８は、算出した画面電力値に対応する値とゲインに対応する値との関係を示すルックアップテーブル１４９に基づいて、算出した画面電力値に対応するゲインを決定する。

以上のようにゲイン決定回路１４８によって算出されたゲインが、ゲイン乗算回路５０に入力され、ゲイン乗算回路５０は、ゲインを映像信号に乗じる（Ｓ１２）。より詳しくは、ゲイン乗算回路５０は、ゲインを映像信号の各画素値に乗じる。これにより、少なくとも画面電力値が制御目標電力値を超える場合に、各画素値が低減されるため、表示パネル６０の複数の画素に供給される電流が制限される。

［１－３．動作例］
次に、本実施の形態に係る表示装置１１０の動作例について比較例の表示装置の動作と比較しながら図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る画面電力比とゲインとの関係を示すグラフである。図５において、横軸が画面電力比を示し、縦軸がゲインを示す。また、図５には、比較例の電流制限回路における画面電力比とゲインとの関係も併せて示されている。図５に示される実線及び破線のグラフがそれぞれ本実施の形態及び比較例のゲインを表す。

ここで、表示パネル６０の複数の画素の各々に画素値の上限値に対応する電流を供給した場合の画面電力値を定格電力値とし、定格電力値に対する画面電力値の比を画面電力比とする。表示パネル６０が有するすべての画素に画素値が上限値であり、かつ、電流を制限しない場合における画面電力値が定格電力値である。また、定格電力値に対する制御目標電力値の比を目標電力比とする。図５に示されるグラフでは、目標電力比が０．４である場合のグラフの一例が示されている。

図５に破線で示されるゲインを用いる比較例の電流制限回路では、画面電力比が目標電力比（４０％）以下の場合には、ゲインは１であり、画面電力比が４０％より大きい場合には、ゲインは画面電力比に反比例する。このような比較例の電流制限回路及び本実施の形態に係る電流制限回路１４０を表示装置において用いる場合のガンマ特性について、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７は、それぞれ比較例の電流制限回路及び本実施の形態に係る電流制限回路１４０を用いる場合のガンマ特性を示すグラフである。図６及び図７に示される実線及び破線がそれぞれ大面積映像表示及び小面積映像表示の場合のガンマ特性を示す。図６及び図７には、大面積映像表示の一例として、全画素において白色表示する場合のガンマ特性が示されており、小面積映像表示の一例として、１０％の画素において、白色表示し、他の９０％の画素において黒表示する場合のガンマ特性が示されている。図６及び図７のグラフの横軸は画素値を示し、縦軸は各画素の輝度を示す。

図６に示されるように、比較例の電流制限回路においては、小面積映像表示の場合には、ゲインは１であることから、輝度が画素値に比例するガンマ特性が得られる。一方、大面積映像表示においては、画素値が小さい範囲では、輝度が画素値に比例するガンマ特性が得られるものの、画素値が上限値（２５５）に近い範囲で、輝度が一定となっている。このように、大面積映像表示の場合には、ガンマ特性が、輝度が画素値に比例するガンマ特性と大きく異なる。

本実施の形態に係る電流制限回路１４０では、ゲイン決定回路１４８によって決定されるゲインは、画面電力比が１０％以下の場合には、１であり、画面電力比が１０％より大きく、１００％以下の場合には、画面電力比に対して単調に減少する。また、ゲインは、画面電力比が目標電力比以上、１００％未満の場合には、目標電力比を画面電力比で除した値未満の値であり、画面電力比が１００％の場合には、目標電力比である。言い換えると、本実施の形態に係るゲインは、画面電力比が１０％より大きく、画面電力比が目標電力比未満の場合には、比較例のゲイン以下であり、画面電力比が目標電力比以上、１００％未満の場合には、比較例のゲインより小さく、画面電力比が１０％以下、及び、１００％の場合には、比較例のゲインと同一である。

本実施の形態では、ゲインをルックアップテーブル１４９を用いて任意に設定できるため、画面電力値に対して最適なゲインを設定することができる。

ここで、ゲインが単調に減少するとの記載には、画面電力比の増加に対してゲインが常に減少する場合だけでなく、画面電力比の増加に対してゲインが一定である範囲が含まれる場合も含まれる。例えば、画面電力比の増加に対してゲインがステップ状に減少する場合も、ゲインが単調に減少する場合に含まれる。

図５に示される例では、画面電力比が１０％以下の範囲において、ゲインは１であり、画面電力比が１０％より大きく、１００％以下の範囲においては、画面電力比に対するゲインは、単調に減少する。図５に示される例では、画面電力比が１０％より大きく、１００％以下の範囲においては、ゲインのグラフは、下に凸な曲線となる（つまり、グラフの傾きの変化率は正である。）。より詳しくは、画面電力比が予め定められた値より大きい範囲の少なくとも一部において、ゲインＧは、画面電力比Ｐを用いて、以下の式１で表される。

Ｇ＝ａ×Ｐ^ｂ－１（０＜ａ＜１、ｂ＜１）（式１）

本実施の形態では、画面電力比Ｐが１０％より大きく１００％以下の範囲ではゲインＧは、以下の式２で表される。

Ｇ＝０．４Ｐ^{（１．３２５／２．２－１）} （式２）

本実施の形態に係る電流制限回路１４０を用いる場合のガンマ特性について図７を用いて説明する。

図７に示されるように、小面積映像表示の場合には、ゲインは１であることから、輝度が画素値に比例するガンマ特性が得られる。また、大面積映像表示においては、画素値が小さい範囲（８９以下の範囲）では、輝度が画素値に比例するガンマ特性が得られ、画素値が上限値（２５５）に近い範囲（８９より大きく２５５以下の範囲）でも、複数の画素の各々の画素値に対する輝度を示すグラフの傾きは、任意の画素値においてゼロより大きい。より詳しくは、本実施の形態に係る電流制限回路１４０によれば、画素値が上限値に近い範囲でも、画素値に比例する曲線に近い曲線で示されるガンマ特性が得られている。つまり、輝度を最大値で規格化した値Ｙ及び画素値を最大値で規格化した値Ｘを用いると、画素値が８９以下の範囲では、以下の式３が成り立つ。

Ｙ＝ａ１×Ｘ^ｂ１（式３）

また、画素値が８９より大きい範囲では、以下の式４が成り立つ。

Ｙ＝ａ２×Ｘ^ｂ２（式４）

ここで、本実施の形態では、ａ１＝１＞ａ２＝０．４＞０であり、ｂ１＝１＞ｂ２＞０である。

以上のように、本実施の形態に係る電流制限回路１４０によれば、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性に近づけることができる。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０では、画面電力比が１０％より大きい場合には、ゲインは１未満である。これにより、画面電力比が１０％より大きい範囲において、比較例の電流制限回路より、ゲインを緩やかに増大させることができる。このため、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性により一層近づけることができる。

なお、本実施の形態に係る電流制限回路１４０の説明においては、目標電力比を４０％とする例を示したが、目標電力比は、４０％に限定されず、０％より大きく、１００％未満であればよい。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０では、画面電力比が１０％以下の場合に、ゲインが１であったが、１０％との数値は、目標電力比未満の値である第１電力比の一例に過ぎない。言い換えると、第１電力比は、１０％に限定されず、０％より大きく、目標電力比未満であればよい。本実施の形態に係る電流制限回路１４０のゲイン決定回路１４８で決定されるゲインは、画面電力比が目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、画面電力比が第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、画面電力比に対して単調に減少し、画面電力比が目標電力比以上、１００％未満の場合には、目標電力比を画面電力比で除した値未満の値であり、画面電力比が１００％の場合には、目標電力比である。

［１－４．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る電流制限回路１４０は、複数の画素の各々に対応する映像信号の画素値に基づいて消費電力値に係る画面電力値を算出し、画面電力値に基づいてゲインを決定するゲイン決定回路１４８と、複数の画素の各々に対応する画素値に、ゲインを乗じるゲイン乗算回路５０とを備える。ゲイン決定回路１４８によって決定されるゲインは、画面電力比が目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、画面電力比が第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、画面電力比に対して単調に減少し、画面電力比が目標電力比以上、１００％未満の場合には、目標電力比を画面電力比で除した値未満の値であり、画面電力比が１００％の場合には、目標電力比である。

このような構成を有する電流制限回路１４０によれば、大面積映像表示においても、画素値の全範囲において輝度を単調に増加させることができるため、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性に近づけることができる。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０において、画素値が予め定められた第１の値以下の範囲では、画素値を最大値で規格化した値Ｘと、画素値に対応する複数の画素の各々の輝度を最大値で規格化した値Ｙとの間に、
Ｙ＝ａ１×Ｘ^ｂ１（ａ１＞０、ｂ１＞０）（式５）
が成り立ち、前記画素値が所定の値より大きい範囲では、
Ｙ＝ａ２×Ｘ^ｂ２（式６）
が成り立ち、さらに、ａ１＞ａ２＞０、かつ、ｂ１＞ｂ２＞０が成り立ってもよい。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０において、画面電力比が、予め定められた第２の値より大きい範囲の少なくとも一部において、ゲインＧと、画面電力比Ｐとの間に、
Ｇ＝ａ×Ｐ^ｂ－１（０＜ａ＜１、ｂ＜１）（式７）
が成り立ってもよい。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０において、ゲイン決定回路１４８は、画面電力値に対応する値とゲインに対応する値との関係を示すルックアップテーブル１４９を有してもよい。

これにより、ゲイン決定回路１４８によれば、ゲインを任意に設定することができるため、画面電力値に対して最適なゲインを設定することができる。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０において、ゲイン決定回路１４８によって決定されるゲインは、画面電力比が目標電力比未満の第１電力比より大きい場合には、１未満であってもよい。

これにより、本実施の形態に係る電流制限回路では、画面電力比が目標電力比未満の第１電力比より大きい範囲において、比較例の電流制限回路より、ゲインを緩やかに増大させることができる。このため、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性により一層近づけることができる。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０において、複数の画素の各々の画素値に対する輝度を示すグラフの傾きは、任意の画素値においてゼロより大きくてもよい。

また、本実施の形態に係る表示装置１１０は、電流制限回路１４０と、表示パネル６０とを備える。

本実施の形態に係る表示装置１１０は、電流制限回路１４０を備えるため、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性に近づけることができる。

また、本実施の形態に係る電流制限方法は、複数の画素の各々に対応する映像信号の画素値に基づいて消費電力値に係る画面電力値を算出する電力算出ステップと、画面電力値に基づいてゲインを決定するゲイン決定ステップと、複数の画素の各々に対応する画素値に、ゲインを乗じるゲイン乗算ステップとを含む。ゲイン決定ステップにおいて決定されるゲインは、画面電力比が目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、画面電力比が第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、画面電力比に対して単調に減少し、画面電力比が目標電力比以上、１００％未満の場合には、目標電力比を画面電力比で除した値未満の値であり、画面電力比が１００％の場合には、目標電力比である。

このような構成を有する電流制限方法では、上述した電流制限回路１４０と同様の効果が奏される。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る表示装置について説明する。本実施の形態では、使用される表示パネルのガンマ特性において、実施の形態１と相違する。以下、本実施の形態に係る表示装置について、実施の形態１に係る表示装置１１０との相違点を中心に説明する。

［２－１．表示装置の全体構成］
まず、本実施の形態に係る表示装置の全体構成について図８を用いて説明する。

図８は、本実施の形態に係る表示装置１１０ａの機能構成を示すブロック図である。

図８に示される表示装置１１０ａは、映像信号に基づいて映像を表示する装置であり、逆ガンマ補正回路１５１と、電流制限回路１４０と、ガンマ補正回路１５２と、表示パネル１６０とを備える。

逆ガンマ補正回路１５１は、映像信号に含まれる画素値と、表示パネル１６０に含まれる各サブ画素の輝度との関係を、比例関係に補正する回路である。本実施の形態では、逆ガンマ補正回路１５１は、画素値を変換することによって、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性を、輝度が画素値に比例するガンマ特性に補正する。逆ガンマ補正回路１５１は、変換した画素値を含む映像信号を電流制限回路１４０に出力する。

本実施の形態に係る電流制限回路１４０は、実施の形態１に係る電流制限回路１４０と同様の構成を有する。

ガンマ補正回路１５２は、映像信号に含まれる画素値と、表示パネル１６０に含まれる各サブ画素の輝度との関係を、比例関係から、所定の関係に補正する回路である。本実施の形態では、ガンマ補正回路１５２は、画素値を変換することによって、輝度が画素値に比例するガンマ特性を、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性に補正する。ガンマ補正回路１５２は、変換した画素値を含む映像信号を表示パネル１６０に出力する。

以上のように、逆ガンマ補正回路１５１及びガンマ補正回路１５２を用いることで、輝度が画素値の２．２乗に比例する表示パネル１６０を用いる場合にも、実施の形態１に係る電流制限回路１４０を用いることができる。

表示パネル１６０は、実施の形態１に係る表示パネル１６０と同様に、複数の画素を有し、映像信号に基づいて映像を表示するパネルである。複数の画素の各々は、複数のサブ画素を有し、複数のサブ画素の各々は、自発光素子を含む。複数の画素の各々は、ＲＧＢの三色にそれぞれ対応する三個のサブ画素を有する。本実施の形態では、表示パネル１６０は、各サブ画素に入力される画素値の２．２乗に各サブ画素の輝度が比例する。

表示パネル１６０は、画素値の２．２乗程度に輝度が比例する表示パネルであれば特に限定されない。例えば、表示パネル１６０として、有機ＥＬディスプレイパネルなどを用いることができる。以下、本実施の形態に係る表示パネル１６０の構成について、図９を用いて説明する。

図９は、本実施の形態に係る表示装置１１０ａが備える表示パネル１６０の機能構成を示すブロック図である。

図９に示されるように、表示パネル１６０は、表示部７０と、書き込み処理部６２と、ソースドライバ６８と、書き込み用シフトレジスタ６４とを有する。表示部７０は、複数の画素を有し、映像信号に対応する映像を表示する。書き込み処理部６２は、表示データに相当する画素値を表示部７０に書き込むための制御信号とデータ信号とを出力する。ソースドライバ６８は、表示部７０に対してデータ信号を出力する。書き込み用シフトレジスタ６４は、データ信号を表示部７０に書き込むための制御信号である書き込み信号を表示部７０に出力する。

表示パネル１６０が有する複数の画素について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態に係る画素を構成するサブ画素の構成の一例を示す回路図である。図１０には、自発光素子として有機ＥＬ素子を用いるサブ画素が示されている。本実施の形態に係る画素は、ＲＧＢの三色にそれぞれ対応する三つのサブ画素を含む。図１０に示されるサブ画素は、赤色（Ｒ）の光を出射するためのサブ画素である。なお、緑色及び青色の光を出射するためのサブ画素も、図１０に示される回路と同様の回路構成を有する。

サブ画素は、図１０に示されるように、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）８１と、コンデンサ８４と、ＴＦＴ８２と、自発光素子８５ｒとを有する。

ＴＦＴ８１は、ソースドライバ６８の出力信号であるデータ信号が一端に入力される。コンデンサ８４は、ＴＦＴ８１に接続される。ＴＦＴ８２は、ＴＦＴ８１とコンデンサ８４との接続点に制御端子が接続されている。自発光素子８５ｒは、ＴＦＴ８２に接続される。

ＴＦＴ８１は、書き込み用シフトレジスタ６４の出力する制御信号である書き込み信号に基づいてオン／オフを切り替える。１水平期間内に書き込み信号によりＴＦＴ８１がオンすると、画素に書き込む信号レベルに応じたソースドライバ出力信号であるデータ信号がコンデンサ８４に保持される。

書き込み信号がオフになった後、コンデンサ８４に保持された電圧に応じた電流がＴＦＴ８２に流れ、自発光素子８５ｒは点灯する。

まず、図１０に示されるサブ画素に入力される信号について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係るサブ画素に入力される書き込み信号の一例を示す図である。表示装置１１０ａは、ソースドライバ６８の出力するデータ信号を書き込み信号により表示部７０に書き込み、水平ライン（以下、単に「ライン」ともいう。）単位の発光を行う。

次に、表示部７０の表示状態の遷移について図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態に係る表示部７０の表示状態の遷移を示す模式図である。図１２において、表示画面は、時点Ｔ１から時点Ｔ２、時点Ｔ２から時点Ｔ３の表示へと移行する。図１２に示される第ｍフィールドの終わりに相当する時点Ｔ１においては第ｍフィールドの画面が表示されている。ここで、データ信号を各画素に書き込むための制御信号である書き込み信号を出力する書き込み用シフトレジスタ６４は、表示部７０の表示エリアの先頭を起点に画面の上から下へと走査するように書き込み信号を出力する。このため、第ｍフィールドの次のフィールドである第ｎフィールド（つまり、第ｍ＋１フィールド）の中間に相当する時点Ｔ２では、画面の上半分が第ｎフィールドの画面となり、下半分は第ｍフィールドの画面のままとなる。第ｎフィールドの終わりに相当する時点Ｔ３になると、表示エリアの下まで走査され、全画面第ｎフィールドの画面となる。

［２－２．動作例］
次に、本実施の形態に係る表示装置１１０ａの動作例について比較例の表示装置の動作と比較しながら説明する。本実施の形態及び比較例に係る画面電力比とゲインとの関係は、実施の形態１と同様に、図５に示される関係となる。

このような比較例の電流制限回路及び本実施の形態に係る電流制限回路１４０を表示装置において用いる場合のガンマ特性について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３及び図１４は、それぞれ比較例の電流制限回路及び本実施の形態に係る電流制限回路１４０を用いる場合の表示装置１１０ａのガンマ特性を示すグラフである。図１３及び図１４に示される実線及び破線がそれぞれ大面積映像表示及び小面積映像表示の場合のガンマ特性を示す。図１３及び図１４には、大面積映像表示の一例として、全画素において白色表示する場合のガンマ特性が示されており、小面積映像表示の一例として、１０％の画素において、白色表示し、他の９０％の画素において黒表示する場合のガンマ特性が示されている。図１３及び図１４のグラフの横軸は表示装置１１０ａに入力される画素値（つまり、逆ガンマ補正される前の画素値）を示し、縦軸は各画素の輝度を示す。

図１３に示されるように、比較例の電流制限回路においては、小面積映像表示の場合には、ガンマは１であることから、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性が得られる。一方、大面積映像表示においては、画素値が小さい範囲では、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性が得られるものの、画素値が上限値（２５５）に近い範囲で、輝度が一定となっている。このように、大面積映像表示の場合には、ガンマ特性が、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性と大きく異なる。

本実施の形態に係る電流制限回路１４０を用いる場合の表示装置１１０ａのガンマ特性について図１４を用いて説明する。

図１４に示されるように、小面積映像表示の場合には、ゲインは１であることから、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性が得られる。また、大面積映像表示においては、画素値が小さい範囲（８９以下の範囲）では、輝度が画素値の２．２乗に比例するガンマ特性が得られ、画素値が上限値（２５５）に近い範囲（８９より大きく２５５以下の範囲）でも、複数の画素の各々の画素値に対する輝度を示すグラフの傾きは、任意の画素値においてゼロより大きい。より詳しくは、本実施の形態に係る電流制限回路１４０によれば、画素値が上限値に近い範囲でも、画素値の２．２乗に比例する曲線に近い曲線で示されるガンマ特性が得られている。つまり、輝度を最大値で規格化した値Ｙ及び画素値を最大値で規格化した値Ｘを用いると、画素値が８９以下の範囲では、以下の式８が成り立つ。

Ｙ＝ａ１×Ｘ^ｂ１（式８）

また、画素値が８９より大きい範囲では、以下の式９が成り立つ。

Ｙ＝ａ２×Ｘ^ｂ２（式９）

ここで、本実施の形態では、ａ１＝１＞ａ２＝０．４＞０であり、ｂ１＝２．２＞ｂ２≒１．３２５＞０である。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０では、ゲインが画面電力比が１０％より大きい場合には、１未満である。これにより、画面電力比が１０％より大きい範囲において、比較例の電流制限回路より、ゲインを緩やかに増大させることができる。このため、大面積映像表示におけるガンマ特性を小面積映像表示におけるガンマ特性により一層近づけることができる。

なお、本実施の形態の説明に係る電流制限回路１４０において、目標電力比を４０％とする例を示したが、目標電力比は、４０％に限定されず、０％より大きく、１００％未満であればよい。

また、本実施の形態に係る電流制限回路１４０では、画面電力比が１０％以下の場合に、ゲインが１であったが、１０％との数値は、目標電力比未満の値である第１電力比の一例に過ぎない。言い換えると、第１電力比は、１０％に限定されず、０％より大きく、目標電力比未満であればよい。

（その他の実施の形態）
以上、本開示に係る電流制限回路などについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示に係る電流制限回路などは、上記各実施の形態に限定されるものではない。各実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、各実施の形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、各実施の形態に係る電流制限回路などを内蔵した各種機器も本開示に含まれる。

例えば、上記各実施の形態では、電流制限回路は表示装置に備えられているが、電流制限回路は、必ずしも表示装置に備えられなくてもよい。このような変形例について図１５を用いて説明する。図１５は、本変形例に係る電流制限回路１４０と表示装置２１０との関係を示すブロック図である。図１５に示されるように、電流制限回路１４０は、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２１２に備えられる。ＧＰＵ２１２は、画像処理用の演算装置であり、映像信号が入力されて、電流制限回路１４０によって処理された映像信号を出力する。ＧＰＵ２１２は、表示装置２１０の外部に配置され、処理回路２０によって処理された映像信号を表示装置２１０に出力する。ＧＰＵ２１２は、例えば、図１６に示されるようなＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）８０４に備えられてもよい。ＰＣ８０４は、キーボード８０６及びマウス８０７などによって操作される。表示装置２１０は、図１６に示されるモニタ８０５に備えられてもよい。モニタ８０５は、表示装置２１０を備え、ＰＣ８０４からの映像信号を表示する。また、ＧＰＵ２１２は、図１７に示されるようなハードディスクレコーダ８０８に備えられてもよい。

以上のように電流制限回路１４０が表示装置に備えられない場合にも、上記実施の形態に係る電流制限回路１４０と同様の効果が奏される。

また、上記各実施の形態に係る表示装置は、図１８に示されるような薄型フラットＴＶ８０２に内蔵されてもよい。この場合にも、上記各実施の形態と同様の効果が奏される。

また、上記各実施の形態では、説明を簡潔にするために、電流制限回路１４０に入力される画素値に、輝度が比例する例を示したが、電流制限回路に入力される画素値に輝度が必ずしも比例しなくてもよい。例えば、電流制限回路に入力される画素値の２．２乗に輝度が比例する場合にも、ＬＵＴに含まれるデータを変換することで上記各実施の形態に係る電流制限回路と同様の効果を奏する電流制限回路を実現できる。

また、上記実施の形態２では、輝度が画素値の２．２乗に比例する表示パネル１６０を用いたが、表示パネルはこれに限定されない。例えば、輝度が画素値の２．４乗以上２．６乗以下程度に比例する有機ＥＬディスプレイパネルなどを用いてもよい。

また、上記実施の形態では、表示パネルが有する画素が、ＲＧＢの三色にそれぞれ対応する三つのサブ画素を含む構成を示したが、画素の構成はこれに限定されない。例えば、画素が、ＲＧＢＷの四色にそれぞれ対応する四つのサブ画素を含んでもよい。

また、上記実施の形態では、映像信号は、ＲＧＢ信号であったが、映像信号には、ＲＧＢ信号以外の信号が含まれてもよい。つまり、映像信号は、ＲＧＢ信号を含めばよい。

また、上記実施の形態においては、自発光素子として、プラズマディスプレイパネルの放電セル、及び、有機ＥＬ素子を用いる例を示したが、自発光素子はこれに限定されない。例えば、自発光素子として、無機ＥＬ素子などを用いてもよい。

本開示は、有機ＥＬフラットパネルディスプレイに有用であり、特に、消費電力が大きくなる大画面のディスプレイにおいて用いるのに最適である。

４３加重平均回路
４４水平期間データ演算回路
４５画面データ記憶部
５０ゲイン乗算回路
６０、１６０表示パネル
６２書き込み処理部
６４書き込み用シフトレジスタ
６８ソースドライバ
７０表示部
８１、８２ＴＦＴ
８４コンデンサ
８５ｒ自発光素子
１１０、１１０ａ、２１０表示装置
１４０電流制限回路
１４８ゲイン決定回路
１４９ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
１５１逆ガンマ補正回路
１５２ガンマ補正回路
２１２ＧＰＵ
８０２薄型フラットＴＶ
８０４ＰＣ
８０５モニタ
８０６キーボード
８０７マウス
８０８ハードディスクレコーダ

Claims

映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルが有する複数の画素に供給される電流を制限することによって、前記複数の画素における消費電力値を制御目標電力値以下に制御する電流制限回路であって、
前記複数の画素の各々は、自発光素子を含み、
前記電流制限回路は、
前記複数の画素の各々に対応する前記映像信号の画素値に基づいて前記消費電力値に係る画面電力値を算出し、前記画面電力値に基づいてゲインを決定するゲイン決定回路と、
前記複数の画素の各々に対応する前記画素値に、前記ゲインを乗じるゲイン乗算回路とを備え、
前記複数の画素の各々に前記画素値の上限値に対応する電流を供給した場合の前記画面電力値を定格電力値とし、前記定格電力値に対する前記画面電力値の比を画面電力比とし、
前記定格電力値に対する前記制御目標電力値の比を目標電力比として、
前記ゲイン決定回路によって決定される前記ゲインは、
前記画面電力比が前記目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、
前記画面電力比が前記第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、前記画面電力比に対して単調に減少し、
前記画面電力比が前記目標電力比以上、１００％未満の場合には、前記目標電力比を前記画面電力比で除した値未満の値であり、
前記画面電力比が１００％の場合には、前記目標電力比であり、
前記画素値が予め定められた第１の値以下の範囲では、前記画素値を最大値で規格化した値Ｘと、前記画素値に対応する前記複数の画素の各々の輝度を最大値で規格化した値Ｙとの間に、
Ｙ＝ａ１×Ｘ ^ｂ１
が成り立ち、前記画素値が所定の値より大きい範囲では、
Ｙ＝ａ２×Ｘ ^ｂ２
が成り立ち、
さらに、ａ１＞ａ２＞０、かつ、ｂ１＞ｂ２＞０が成り立つ
電流制限回路。
前記画面電力比が、予め定められた第２の値より大きい範囲の少なくとも一部において、前記ゲインＧと、前記画面電力比Ｐとの間に
Ｇ＝ａ×Ｐ^ｂ－１（０＜ａ＜１、ｂ＜１）
が成り立つ
請求項１に記載の電流制限回路。
前記ゲイン決定回路は、前記画面電力値に対応する値と前記ゲインに対応する値との関係を示すルックアップテーブルを有する
請求項１又は２に記載の電流制限回路。
前記ゲイン決定回路によって決定される前記ゲインは、
前記画面電力比が前記第１電力比より大きい場合には、１未満である
請求項１～３のいずれか１項に記載の電流制限回路。
前記複数の画素の各々の前記画素値に対する輝度を示すグラフの傾きは、任意の前記画素値においてゼロより大きい
請求項１～４のいずれか１項に記載の電流制限回路。
請求項１～５のいずれか１項に記載の電流制限回路と、
前記表示パネルとを備える
表示装置。
映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルが有する複数の画素に供給される電流を制限することによって、前記複数の画素における消費電力値を制御目標電力値以下に制御する電流制限方法であって、
前記複数の画素の各々は、自発光素子を含み、
前記電流制限方法は、
前記複数の画素の各々に対応する前記映像信号の画素値に基づいて前記消費電力値に係る画面電力値を算出する電力算出ステップと、
前記画面電力値に基づいてゲインを決定するゲイン決定ステップと、
前記複数の画素の各々に対応する前記画素値に、前記ゲインを乗じるゲイン乗算ステップとを含み、
前記複数の画素の各々に前記画素値の上限値に対応する電流を供給した場合の前記画面電力値を定格電力値とし、前記定格電力値に対する前記画面電力値の比を画面電力比とし、
前記定格電力値に対する前記制御目標電力値の比を目標電力比として、
前記ゲイン決定ステップにおいて決定される前記ゲインは、
前記画面電力比が前記目標電力比未満の第１電力比以下の場合には、１であり、
前記画面電力比が前記第１電力比より大きく、１００％以下の場合には、前記画面電力比に対して単調に減少し、
前記画面電力比が前記目標電力比以上、１００％未満の場合には、前記目標電力比を前記画面電力比で除した値未満の値であり、
前記画面電力比が１００％の場合には、前記目標電力比であり、
前記画素値が予め定められた第１の値以下の範囲では、前記画素値を最大値で規格化した値Ｘと、前記画素値に対応する前記複数の画素の各々の輝度を最大値で規格化した値Ｙとの間に、
Ｙ＝ａ１×Ｘ ^ｂ１
が成り立ち、前記画素値が所定の値より大きい範囲では、
Ｙ＝ａ２×Ｘ ^ｂ２
が成り立ち、
さらに、ａ１＞ａ２＞０、かつ、ｂ１＞ｂ２＞０が成り立つ
電流制限方法。