特許 6381615 消費率限度を使用する輝度劣化の削減のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6381615

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】消費率限度を使用する輝度劣化の削減のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/20 20060101AFI20180820BHJP

   G09G 5/10 20060101ALI20180820BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20180820BHJP

   G09G 3/3208 20160101ALI20180820BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/20 670K

   G09G5/10 B

   G09G5/00 550C

   G09G5/00 550X

   G09G3/3208

   G09G3/20 642D

   G09G3/20 642E

   G09G3/20 670L

   G09G3/20 631U

   G09G3/20 611A

   G09G3/20 642P

   G09G3/20 670Q

   H05B33/14 A

【請求項の数】10

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-232230(P2016-232230)

(22)【出願日】2016年11月30日

(65)【公開番号】特開2017-102453(P2017-102453A)

(43)【公開日】2017年6月8日

【審査請求日】2016年11月30日

(31)【優先権主張番号】14/954,296

(32)【優先日】2015年11月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505450755

【氏名又は名称】ビステオン グローバル テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100107537

【弁理士】

【氏名又は名称】磯貝 克臣

(72)【発明者】

【氏名】ポール フレデリック ルーサー ウェインドルフ

【審査官】 斎藤 厚志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３２１７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４５６０１６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００１−３１２２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１２８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０２８３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｇ０９Ｇ ３／３２０８

Ｇ０９Ｇ ５／００

Ｇ０９Ｇ ５／１０

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイに結合され、前記ディスプレイに電力を提供し、それによって表示輝度を制御するように構成された輝度制御システムであって、当該輝度制御システムは、消費率（ＣＲ）の限度を受け取るための入力部を含んでいる、という輝度制御システムと、
前記ディスプレイに近接し、前記輝度制御システムと電気的に通信する温度センサと、を含み、
前記消費率（ＣＲ）は、前記ディスプレイの動作輝度Ｌ_opと、前記ディスプレイの最大表示輝度Ｌ_max と、前記温度センサによって測定される温度°Ｋと、の関数であり、
前記輝度制御システムは、前記ディスプレイの最大表示輝度Ｌ_max と前記温度センサによって測定される温度°Ｋと前記消費率の限度とに基づいて、前記ディスプレイの動作輝度Ｌ_opを計算し、当該計算された前記ディスプレイの動作輝度Ｌ_opに基づいて前記表示輝度を変えるように構成されている
ことを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記表示輝度は、前記消費率の限度の下で、最大化される
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記温度センサは、サーミスタである
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記輝度制御システムは、所定のルックアップテーブルの値と前記測定された温度を相互に関連付けることに基づいて輝度を読み出す
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記輝度制御システムは、ＰＩＤ制御ループを利用する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

輝度制御システムと統合されたディスプレイであって、
消費率（ＣＲ）の限度と、
前記ディスプレイに近接し、前記輝度制御システムと電気的に通信する温度センサと、
を備え、
前記消費率（ＣＲ）は、前記ディスプレイの動作輝度Ｌ_opと、前記ディスプレイの最大表示輝度Ｌ_max と、前記温度センサによって測定される温度°Ｋと、の関数であり、
前記輝度制御システムは、前記ディスプレイと結合され、前記ディスプレイに電力を提供し、それによって表示輝度を制御するように構成されており、
前記輝度制御システムは、前記ディスプレイの最大表示輝度Ｌ_max と前記温度センサによって測定される温度°Ｋと前記消費率の限度とに基づいて、前記ディスプレイの動作輝度Ｌ_opを計算し、当該計算された前記ディスプレイの動作輝度Ｌ_opに基づいて前記表示輝度を変えるように構成されている
ことを特徴とするディスプレイ。

【請求項7】

前記表示輝度は、前記消費率の限度の下で、最大化される
ことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ。

【請求項8】

前記温度センサは、サーミスタである
ことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ。

【請求項9】

前記輝度制御システムは、所定のルックアップテーブルの値と前記測定された温度を相互に関連付けることに基づいて輝度を読み出す
ことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ。

【請求項10】

前記輝度制御システムは、ＰＩＤ制御ループを利用する
ことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイは、それらの多数の優位点のために、より当たり前になってきている。しかしながら、ＯＬＥＤディスプレイのような発光型ディスプレイの技術は、示差的エージング（つまり輝度劣化）に悩まされ、寿命予想に応えることを保証するためには、注意深く分析し使用しなければならない。示差的エージングは、使用頻度が高いディスプレイの部分または色が、使用頻度が低い部分よりもより低い輝度を発する場合である。液晶、干渉変調器、ＬＣＯＳ、マイクロミラー、及び電気泳動ディスプレイのようなライトバルブ技術は、それらが局所化された画面の使用とは関係なく減衰する一般的な光源に依存するため、示差的エージングに悩まない。発光型技術のディスプレイは、示差的エージングに悩むので、長い期間にわたって同じデータを表示する場合、スクリーンセーバー機能が必要になる。ＯＬＥＤディスプレイは多くの利点を有するが、ＯＬＥＤの主要な不利な点はエージングである。さらに、ＯＬＥＤディスプレイのエージングは、一般的には自動車環境と関連付けられ、昇温で大幅に加速される。

【背景技術】

【0002】

例えば、ディスプレイの開発者は、ディスプレイの視認性を維持するために、ＯＬＥＤが６００ｃｄ／ｍ²を超えるレベルで駆動されることを設定または要求することがあり、恒久的な輝度消費の量（つまり、輝度が減少する量）は、ＯＬＥＤ動作温度が増すにつれ、劇的に増加する。焼き付けられた画像の影響を最小限に抑えるためにピクセルレベルで適用され得る補償の量は、制限される。このことは、めったに起こらない悪条件下でＯＬＥＤの消費率を最小限に抑えるために他の方法の使用を必要とする。

【0003】

示差的エージングに関連する問題に対応するために、別の技法、熱ディレーティングが提案されている。熱ディレーティング方法は、ＯＬＥＤの寿命を最大にするために、表示技術の操作と関連する全体的な温度の制御を可能にする。

【0004】

ただし、上記に提案された方法のそれぞれは、輝度劣化に関連する問題点を処理するほど十分に堅牢ではない場合がある。

【0005】

ディスプレイの輝度劣化を補償するためのシステムが本明細書で説明される。システムは、ディスプレイに結合され、ディスプレイに電力を提供し、それによって表示輝度を制御するように構成された輝度制御システムを含み、当該輝度制御システムは、消費率（ＣＲ）限度を受け取るための入力部と、ディスプレイに近接してコントローラと電気的に通信する温度センサとを含み、輝度制御システムは、温度センサによって測定される温度及びＣＲ限度に基づいて表示輝度を変えるように構成されている。

【0006】

システムの別の例では、表示輝度は、消費率とディスプレイの最大輝度とディスプレイの温度との関係性によって決定される。

【0007】

システムの別の例では、表示輝度は、以下の関係性を利用することによって、ＣＲ限度未満になるように最大化される。

【0008】

システムの別の例では、温度センサはサーミスタである。

【0009】

システムの別の例では、輝度制御システムは、所定のルックアップテーブルの値と測定された温度を相互に関連付けることに基づいて、輝度を読み出す。

【0010】

システムの別の例では、輝度制御システムは、関係性を実行するための回路が実装される。

【0011】

システムの別の例では、輝度制御システムは、ＰＩＤ制御ループを利用する。

【0012】

輝度制御システムと統合されたディスプレイも提供される。当該ディスプレイは、消費率（ＣＲ）限度と、ディスプレイに近接してコントローラと電気的に通信する温度センサとを含み、輝度制御システムは、当該ディスプレイに結合され、当該ディスプレイに電力を提供してそれによって表示輝度を制御するように構成され、輝度制御システムは、温度センサによって測定される温度及びＣＲ限度に基づいて表示輝度を変えるように構成される。

【0013】

本発明の追加の目的、特徴、及び優位点は、本明細書に添付され、本明細書の一部を成す図面及び特許請求の範囲を参照して、以下の説明を検討した後に当業者に容易に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本明細書に開示される態様に従って、輝度劣化を補償するためのシステムのブロック図である。

【図2】消費率（ＣＲ）に対する輝度及び温度の相違の関係性を描くグラフである。

【図3】ＣＲ限度によって制約される時の輝度と温度の関係性を描くグラフである。

【図4】図１のシステムを使用することと、図１のシステムを使用しないことと、の相違を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１を参照すると、本発明の原理を具現化するシステムが、符号１０で示されている。システム１０は、その主要な構成要素として、制御回路１２（輝度制御システム）、発光型ディスプレイ１４、及び温度センサ１６（例えば、サーミスタを介する）を含む。所望される輝度信号１８が制御回路１２に提供され、所望される輝度信号１８は多くの場合、表示明度制御装置（不図示）から生成される。

【0016】

制御回路１２は、所望される輝度信号１８に基づいてディスプレイ駆動信号２０を生成する。ディスプレイ駆動信号２０は、発光型ディスプレイ１４に提供され、発光型ディスプレイ１４を特定の表示輝度レベルで動作させる。温度センサ１６は発光型ディスプレイ１４に近接して位置し、発光型ディスプレイ１４の温度を監視するように構成される。温度センサ１６は、制御回路１２によって受信されるフィードバック信号２２を生成する。フィードバック信号２２は計算された輝度に基づく。Ｌ_opとして知られる計算された輝度は後述され、温度センサ１６によって測定される既知の温度及びＣＲ限度２３によって部分的に導き出される。

【0017】

ＣＲ限度２３は、本明細書で開示される実験的に導き出された式／グラフで説明される関係性を介してユーザによって設定される。ＣＲ限度２３は手作業で設定されてもよいし、ルックアップテーブルによって設定されてもよいし、温度に基づく関係性を計算するために利用される電子回路によって設定されてもよい。

【0018】

制御回路１２は、測定された温度を受け取り、ＣＲ限度２３を確立するために導き出された関係性に測定された温度を適用し、（ディスプレイ駆動信号２０に発光型ディスプレイ１４を修正させるフィードバック信号２２を介して）発光型ディスプレイ１４にＬ_opを通信するように構成された論理回路を含む。

【0019】

係る一例では、実験的試験は、特定のＯＬＥＤの消費率を決定するための関係性を決定するために利用されて良い。以下に示されるように、サンプルＯＬＥＤ発光型ディスプレイ１４を試験する一例では、消費率（ＣＲ）を決定するために以下の値が得られる（ニトは輝度の測定単位である）。

式１
上式で、
Ｌ_opは発光型ディスプレイ１４の動作輝度である。
Ｌ_max＝発光型ディスプレイ１４の最大表示輝度、及び
°Ｋ＝温度センサ１６によって測定されるケルビン単位の温度

【0020】

式１は、温度だけではなく輝度も既知であるときに、ＣＲ限度を計算するために使用され得る。

【0021】

図２は、式１のグラフ２００を示す。グラフ２００は、３本の軸、つまり（摂氏の）温度軸２１０、（輝度の）Ｌ_op２２０、及び（カンデラ（ｃｄ）／平方メートル（ｍ）²／時の）ＣＲ軸２３０を含む。図示されるように、多様なＣＲ限度が、輝度及び温度ごとに計算され、３次元グラフに描かれる。

【0022】

描かれている値２４０は、ｘ軸２２０及びｙ軸が変えられる時の、計算されたＣＲ値／限度の３次元グラフを示す。多様な入力（つまり、示されている２本の軸）が、ｚ軸２３０の値によって示されるように、ＣＲ限度の異なる範囲を生成する。示されている範囲は、それぞれ２４１〜２４４である。

【0023】

計算されたＣＲは、より低いＬ_opで発光型ディスプレイ１４を操作する利点を示す。式１を使用するＣＲ₁及びＣＲ₂は、それぞれ２つの試験ケースの消費率の例である。２つの試験ケースは以下の通りである。

【0024】

１．４５℃（３１８°Ｋ）で６００ｃｄ／ｍ２のレベルで動作すること。

【0025】

２．３５℃（３０８°Ｋ）で３００ｃｄ／ｍ２のレベルで動作すること。６００ｃｄ／ｍ２のケース１と比較して、より低い動作輝度のためにより低い温度が推定されることに留意されたい。

【0026】

このようにして、実験的に導き出された式１を使用すると、より低い輝度動作条件を与えられているとき、ＯＬＥＤが経験するＣＲは大幅に減少する。上記に示された例／グラフ２００は、温度、輝度レベル、及び実験的に導き出されたＣＲの間の、重要な実験的に導き出された相互作用を示す。

【0027】

上記に基づき、発光型ディスプレイ１４のオペレータは、所定のＣＲ限度２３を入力するための入力部を制御回路１２に実装できる。したがって、システム１０の開発者は特定のＣＲ限度２３を提供することができ、それとともに、発光型ディスプレイ１４を駆動するために駆動信号２０を導き出す（後述の式２参照）ことができる。

【0028】

図３は、測定された温度３２０とＬ_op３１０を関係付けるためのグラフ３００を示す。多様な値３０１〜３０６がグラフ３００上に描かれて示されている。このようにして、（システム１０の開発者によってまたは以下に説明される方法によって設定され得る）所望される消費率の場合、描かれたＬ_opが発光型ディスプレイ１４を駆動するために使用されるべきである。

【0029】

式１から以下の関係性が導き出され、Ｌ_opについて解かれる。

式２

【0030】

ＣＲ限度を知っているまたは設定する重要性は、車両の状況によって例示される。運転者／乗客が車両に乗り込むとき、内部温度は、太陽条件または他の条件のために熱くなっている場合がある（「ホットスタート条件」として知られる）。ＣＲ限度が劣化からＯＬＥＤを保護するという要求に基づいて設定され、温度が既知である場合、輝度はグラフ３００に示されるＣＲ限度を厳守するように改変され得る。これにより、空調がオンになり、車両の車室温度が下がるにつれ、輝度は上昇し得て、ユーザにより明るいディスプレイを提供し得る。

【0031】

図４は、上述されたホットスタート状況に基づいたＣＲ限度の実装を説明するグラフ４００を示す。ｙ軸４１０の左側に、ＣＲが、時間の関数として、具体的には値４０１及び４０２とともに、示されている。値４０１は、ＣＲを制限することなく生成されたＣＲ（通常のＣＲ）を表す。値４０２は、ＣＲが最大として０．１５に制限される状況を表す（グラフに示されるように、温度４０３が下がるにつれ、値４０２は式２に示される関係性に基づいて縮小する）。

【0032】

ｘ軸４２０は（時間数単位の）時間である。期間４２１及び期間４２２が示されている。期間４２１では、温度４０３は当初、より高い値（約８５度）である。一方、温度４０３は、期間４２２で平衡状態に落ち着く。

【0033】

値４０４及び４０５は、ＣＲ限度がそれぞれ使用される場合及び使用されない場合の輝度値を表す。基本的に、輝度値は、実装されているＣＲ限度値４０２に基づいてより低くなるように制御される。図示されるように、輝度は少なくとも期間４２１の間より低いため、ＣＲは（４０１と４０２との間の値の差によって示されるように）かなり低下する。

【0034】

例で上記を仮定すると、約８５度から４５度への温度の低下に伴い、輝度がＣＲで制限されないときと、輝度が使用されるときと、の比較が以下の関係性によって計算できる。

式３

【0035】

式３は特定の輝度劣化（ＬＤ）を計算するために統合されて良い。

式４

【0036】

このようにして、グラフ４００のサンプル値を使用し、ＣＲが制限されない場合、以下のデルタＬＤの量が生じる。

【0037】

そして、ＣＲが制限される場合、以下の量のデルタＬＤが生じる。

【0038】

上式では、「開始」は開始期間ごとに使用されるニト（輝度の単位）の量である。

【0039】

図示されるように、実験的に見つけられたＣＲ限度を実装することによって、開始期間ごとのニトの削減は大幅である（０．００７０４対０．０２４）。実験的に計算されたＣＲ限度に輝度を制限することによって、ＯＬＥＤ寿命は改善され得、劣化は回避され得る。

【0040】

ＣＲ限度を活用するために多様な技法が実装されて良い‐技法のそれぞれが制御システムに実装された状態で、以下がＯＬＥＤディスプレイとともに提供される。
測定されたＯＬＥＤ温度の関数として動作輝度を決定するためのルックアップテーブル、
測定されたＯＬＥＤ温度の関数として、動作輝度の間の関係性、及び
測定されたＯＬＥＤ温度の関数として、動作輝度を制御するための比例積分微分（ＰＩＤ）制御ループ。

【0041】

当業者が容易に理解するように、上述の説明は本発明の原理の実装の説明として意図される。本明細書は、本発明が以下の特許請求の範囲に定められるように、本発明の精神から逸脱することなく変更形態、変形形態、及び変更の影響を受けやすいという点で本発明の範囲または応用を制限することを目的としていない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】