JP2009002976A - 表示駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の画素ヒストグラムを使用したバックライト省電力機能において、高コントラスト化を行い、かつ省電力化する。
【解決手段】表示データ２１５に応じて表示パネルを駆動する表示駆動回路であって、表示データ２１５のヒストグラムの上位における第１の位置にある表示データ値を第１の基準値とし、前記ヒストグラムの下位における第２の位置にある表示データ値を第２の基準値として、前記第１の基準値と第２の基準値に基づき前記表示データの変換により表示画像の明るさを切替える第１の回路と、前記第１の基準値に基づき前記表示パネルを照明する照明装置の明るさを切替える第２の回路と、前記第１の回路により前記表示画像の明るさを大きくする処理と、前記第２の回路により前記照明装置の明るさを前記表示画像の明るさに相関して小さくする処理とを行う制御回路とを有することを特徴とする表示駆動回路。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置などの表示装置のバックライト制御、特に高コントラスト感を維持しつつ省電力化するバックライト制御に適用して有効な技術に関するものである。

近年、バッテリ動作の情報機器や携帯電話などに液晶ディスプレイが搭載されている。これらの液晶ディスプレイは、ほとんどがバックライトを必要とする透過型、半透過型であるが、現在液晶ディスプレイ部分の消費電力の多くがバックライトで占められるようになっており、この消費電力を削減する工夫が必要となっている。特に携帯電話においては、テレビ等の動画像が鑑賞できるようになり、ディスプレイを表示したままの長時間のバッテリ駆動が必要となってきている。

バックライトの消費電力削減の工夫としては、特開平１１−６５５３１号公報（特許文献１）に提示されている方法などがある。例えば、バックライトが１００％発光し、手前の液晶セルで８０％透過させた場合、見えるのは８０％の光である。この場合、バックライトが１００％発光しているにも関らず、液晶セルで光量を２０％ダウンさせている。

これに対し、バックライトを８０％発光にして、液晶セルを１００％透過にした場合、見えるのは同様に８０％の光であるが、バックライトの発光を８０％に抑えることができる。特許文献１に提示されているバックライトの制御方法では、これらの違いを利用して、バックライトの発光量を抑えることにより消費電力を削減する。

ある画像の表示データのヒストグラムにおいて、輝度８０％の画素が最大輝度となっているような場合、この画像を表示するのにバックライトを４／５倍である８０％の発光に落とし、その分表示画像の全画素の表示データの値を５／４倍に伸張することによって、全く同一の画像を８０％のバックライトの発光量で表示することができる。

さらに、ヒストグラムの上位数％の順位にある画素に着目し、例えばこの部分が６０％の輝度となっている場合、バックライトの発光量を３／５の６０％に抑え、その分表示画像の全画素の表示データの値を５／３倍に伸張することでほぼ同様の画像を得ることができる。この場合、画像中の最大輝度を利用する方式に比べ、さらに少ないバックライトの発光量での表示が可能となる。

ただしこの場合は、表示データの値が取り得る最大値の３／５よりも高い値の画素（前述のヒストグラムの上位数％の画素）については、表示データを５／３倍に伸張したときに値が最大値に飽和してしまう。このためこれらの画素については、バックライトの発光量を３／５に抑えたときに元の輝度より暗くなってしまい、結果としてある程度の画質劣化を伴うこととなる。

また、近年では小型の液晶ディスプレイについても高画質感が求められており、画質感を高める１例として、高コントラストな画像表示を行うということが挙げられる。この手法としては、例えば特開２００６−７３００９号公報（特許文献２）に示されているヒストグラム伸張による高コントラスト化の手法などが挙げられる。

このヒストグラム伸張は、ヒストグラムの上位数％と下位数％の順位にある画素に着目し、それぞれの画素値を、表示データの値が取り得る最大値と最小値、例えば表示データが８ビットであれば２５５と０に伸張し、上位数％の位置の画素値よりも高い値と下位数％の位置の画素値よりも低い値の画素は、それぞれ最大値と最小値に飽和させる。これにより、中間階調の画素において階調間の輝度差を大きくすることができ、結果、高コントラスト感のある画像を表示することができる。
特開平１１−６５５３１号公報 特開２００６−７３００９号公報

上記２つの従来技術は、同様の手法により、上位数％の画素を最大値に飽和させる点において共通している。これにより、特許文献１に開示されている技術を用いてバックライトの電力を削減した場合、出力画像のコントラストが低下し、特許文献２に開示されている技術を用いて高コントラスト感を得ることが難しくなるという問題がある。

そこで本発明の目的は、画像の画素ヒストグラムを使用したバックライト省電力機能において、高コントラスト化を行い、かつ省電力化することにより、表示画像の高コントラスト感を維持しつつ、バックライトの電力を削減することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の表示駆動回路では、入力画像のヒストグラム（例えば、１又は複数のフレーム分の入力画像のヒストグラム）を階調の上位と下位について取得し、これを元にコントラスト伸張を行う。このとき、同時にバックライトの減光を行うが、これを上位側の伸張に連動させる。

このとき、これまでのバックライト制御では上位側の伸張率（伸張量も含む）に対し逆数分の減光を行っていたが、減光量（減光率も含む）を伸張率の逆数に調整量（調整率も含む）を乗算した値として減光を行い、減光量を逆数より抑えた値とすることで、減光を抑えた分だけ高コントラスト感を残す。調整量を大きくすることで画像の高コントラスト感重視となり、小さくすることでバックライトの低電力重視となる。

また、調整量を低階調側の画素飽和率に連動させ、画素飽和率が高い場合は、相対的に暗い画像と考えられる為、調整量を大きくして、つまりバックライトの減光量を小さくして画像を明るくし、画素飽和率が低い場合は、相対的に明るい画像と考えられる為、調整量を小さくして、つまりバックライトの減光量を大きくして（そのままにして）そのままの画像とする。これにより、低階調側の画素飽和率により調整量を自動で調整することができる。

また、調整量を低階調側の伸張率に連動させることにより、伸張率が低い場合は、相対的にコントラストが低い画像と考えられる為、調整量を大きくしてつまりバックライトの減光量を小さくして画像を明るくし、伸張率が高い場合は、相対的にコントラストが高い画像と考えられる為、調整量を小さくしてつまりバックライトの減光量を大きくして（そのままにして）そのままの画像とし、その分低電力とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、上記第１の表示駆動回路により、高コントラスト感を残しつつバックライトの電力を削減でき、これらは調整量によって高コントラスト感重視かバックライトの低電力重視かを選択可能となる。

また、上記第２の表示駆動回路により、調整量を自動調整し、相対的に暗い画像を明るくし、高コントラスト感を増加させ、相対的に明るい画像は、コントラスト感はあると考え、バックライトを低電力とすることができる。

また、上記第３の表示駆動回路により、調整量を自動調整し、相対的にコントラストが低い画像の場合は、画像を明るくし、高コントラスト感を増加させ、また、相対的にコントラストが高い画像の場合は、コントラスト感は十分と考え、バックライトを低電力とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本発明の実施の形態は、入力画像の画素ヒストグラムを使用したバックライト省電力機能を、出力画像の高コントラスト化を行いつつ低消費電力で実現する表示駆動回路である。なお、表示パネルの一例として液晶パネルを例に説明するが、これに限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
以下に、本発明の実施の形態１の液晶表示装置の駆動回路について図１〜図４を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成を表した図である。液晶表示装置は、液晶駆動回路１０１、液晶パネル１１４、バックライトモジュール１１５、バックライト電源回路１１６、制御プロセッサ１１７を有する構成となっている。

制御プロセッサ１１７は、画像の表示データを作成して液晶駆動回路１０１へ出力する。バックライト電源回路１１６は、液晶駆動回路１０１から出力されるバックライト制御信号１１２の情報を基に所望の電圧を生成し、バックライト電源線１１３へ供給する。液晶パネル１１４は、液晶駆動回路１０１から液晶ソース信号１１０と液晶ゲート信号・コモン信号１１１とを入力し、画像の表示を行う。バックライトモジュール１１５は、バックライト電源線１１３を通じて電源の供給を受け、所望の明るさでバックライトを点灯して液晶パネル１１４を照らす。これにより液晶パネル１１４に表示された画像を可視光として見ることができる。

液晶駆動回路１０１は、システムインターフェース１０２、コントロールレジスタ１０３、バックライト制御部１０４、グラフィックＲＡＭ１０５、タイミング発生回路１０６、階調電圧生成回路１０７、ソース線駆動回路１０８、液晶駆動レベル発生回路１０９を有する構成となっている。

システムインターフェース１０２は、液晶駆動回路１０１における外部とのインターフェース部であり、表示データや後述のコントロールレジスタ１０３への書き込みデータなどの外部との受け渡しを行う。コントロールレジスタ１０３は、液晶駆動回路１０１の各部のコントロールを行うレジスタの集合である。

バックライト制御部１０４は、本実施の形態の液晶駆動回路１０１において中心となるブロックであり、後述のグラフィックＲＡＭ１０５から表示データを入力し、後述する表示データ伸張処理を行って、後述のソース線駆動回路１０８へ表示データを出力する。

グラフィックＲＡＭ１０５は、システムインターフェース１０２経由で表示データを入力して蓄積し、バックライト制御部１０４経由でソース線駆動回路１０８へ表示データを出力するバッファの役割を行う。タイミング発生回路１０６は、コントロールレジスタ１０３の内容を基に、液晶駆動回路１０１全体の動作タイミングを生成する。

階調電圧生成回路１０７は、ソース線駆動回路１０８で使用する階調電圧を生成する。ソース線駆動回路１０８は、バックライト制御部１０４から出力される表示データを使用し、階調電圧生成回路１０７で生成した階調電圧の中から特定の電圧を選択して、液晶ソース信号１１０として液晶パネル１１４へ出力する。液晶駆動レベル発生回路１０９は、液晶パネル１１４の駆動に使用される液晶ゲート信号・コモン信号１１１を生成して液晶パネル１１４へ出力する。

以上に説明した構成による液晶駆動回路１０１の動作概要を以下に説明する。液晶駆動回路１０１は、システムインターフェース１０２を介し、外部から表示データを取り込み、グラフィックＲＡＭ１０５へ蓄積する。タイミング発生回路１０６でグラフィックＲＡＭ１０５の読み出しタイミングを発生し、そのタイミングで表示データをバックライト制御部１０４へ入力する。

バックライト制御部１０４では、後述する表示データ伸張処理を行い、ソース線駆動回路１０８に表示データを出力する。ソース線駆動回路１０８では、入力された表示データを基に、階調電圧生成回路１０７で生成した階調電圧から電圧を選択し、液晶ソース信号１１０として液晶パネル１１４に出力する。また、液晶駆動レベル発生回路１０９では、タイミング発生回路１０６で生成したタイミングを使用して液晶ゲート信号・コモン信号１１１を生成し、液晶パネル１１４へ出力する。

バックライト制御部１０４からのバックライト制御信号１１２により、バックライト電源回路１１６で電圧を生成し、バックライト電源線１１３に印加することによりバックライトモジュール１１５を点灯させる。点灯したバックライトモジュール１１５は液晶パネル１１４を照らし、これにより表示画像を見ることができる。

図２は、バックライト制御部１０４の詳細な内部構成を表した図である。バックライト制御部１０４は、サブピクセル最大値選択回路２０１、低階調側ヒストグラム計数器２０２、黒つぶれ量閾値設定レジスタ２０３、低階調側平均化回路２０４、高階調側ヒストグラム計数器２０５、白つぶれ量閾値設定レジスタ２０６、高階調側平均化回路２０７、表示データ減算器２０８、階調差分減算器２０９、２５５／ｎ計算器２１０、表示データ乗算器２１１、バックライト発光比率調整レジスタ２１２、発光比率乗算器２１３、ＰＷＭ発生器２１４から構成される。また、バックライト制御部１０４は、表示データ２１５を入力し、伸張後表示データ２１６、バックライト制御信号２１７を出力する。

サブピクセル最大値選択回路２０１は、表示データ２１５の中の赤、緑、青のサブピクセル階調値の中で最大値を選択し、低階調側ヒストグラム計数器２０２や高階調側ヒストグラム計数器２０５に送信する。

低階調側ヒストグラム計数器２０２は、サブピクセル最大値選択回路２０１から送られてくるサブピクセルの最大値をヒストグラム計数し、１フレーム分計数したところで、黒つぶれ量閾値設定レジスタ２０３の値と比較し、閾値に最も近いピクセル数となる階調値を求め、低階調側平均化回路２０４へ送信する。低階調側平均化回路２０４は、低階調側ヒストグラム計数器２０２から１フレーム毎に送られてくる階調値を複数フレーム分保存し、その複数フレーム分の階調値の平均を１フレーム毎に求め、表示データ減算器２０８や階調差分減算器２０９へ送信する。

高階調側ヒストグラム計数器２０５は、サブピクセル最大値選択回路２０１から送られてくるサブピクセルの最大値をヒストグラム計数し、１フレーム分計数したところで、白つぶれ量閾値設定レジスタ２０６の値と比較し、閾値に最も近いピクセル数となる階調値を求め、高階調側平均化回路２０７へ送信する。高階調側平均化回路２０７は、高階調側ヒストグラム計数器２０５から１フレーム毎に送られてくる階調値を複数フレーム分保存し、その複数フレーム分の階調値の平均を１フレーム毎に求め、階調差分減算器２０９や発光比率乗算器２１３に送信する。

表示データ減算器２０８は、表示データ２１５の赤、緑、青のサブピクセル階調値それぞれから、低階調側平均化回路２０４から送られてくる低階調側の平均階調値を減算し、表示データ乗算器２１１へ送信する。階調差分減算器２０９は、高階調側平均化回路２０７から送られてくる高階調側の平均階調値から低階調側平均化回路２０４から送られてくる低階調側の平均階調値を減算し差分階調値を求め、２５５／ｎ計算器２１０へ送信する。

２５５／ｎ計算器２１０は、２５５の値を階調差分減算器２０９から送られてくる差分階調値で割り算を行い、算出されるピクセル伸張値を表示データ乗算器２１１に送信する。表示データ乗算器２１１は、表示データ減算器２０８の計算結果である赤、緑、青のサブピクセル階調値と、２５５／ｎ計算器２１０から送られてくるピクセル伸張値を乗算し、結果を伸張後表示データ２１６として出力する。

発光比率乗算器２１３は、高階調側平均化回路２０７から送られてくる高階調側の平均階調値とバックライト発光比率調整レジスタ２１２の値を乗算し、バックライトＰＷＭ係数としてＰＷＭ発生器２１４に送信する。ＰＷＭ発生器２１４は、発光比率乗算器２１３から送られてくる、バックライトＰＷＭ係数を使用し、バックライト調光用のＰＷＭ信号を生成し、バックライト制御信号２１７として出力する。

以上に説明した構成によるバックライト制御部１０４での全体の処理の流れは以下の通りとなる。まず表示データ２１５が入力されると、サブピクセル最大値選択回路２０１で、表示データ２１５内のサブピクセルの中から最大階調を取り出す。これを低階調側ヒストグラム計数器２０２と高階調側ヒストグラム計数器２０５で１フレーム分計数する。１フレーム分の計数結果をそれぞれ黒つぶれ量閾値設定レジスタ２０３と白つぶれ量閾値設定レジスタ２０６の値と比較し、閾値に最も近い階調を求めて、低階調側は低階調側平均化回路２０４、高階調側は高階調側平均化回路２０７で複数フレーム分平均をとり、それぞれ低階調側伸張階調値と高階調側伸張階調値を出力する。

次に階調差分減算器２０９で高階調側伸張階調値と低階調側伸張階調値の差分を求め、この値から２５５／ｎ計算器２１０でピクセル伸張率を求める。次に表示データ２１５は表示データ減算器２０８と表示データ乗算器２１１で処理され、伸張後表示データ２１６として出力される。この計算のうち、表示データ減算器２０８では、各サブピクセルの値から低階調側伸張階調値を減算し、表示データ乗算器２１１では、各サブピクセルを２５５／ｎ計算器２１０で算出されたピクセル伸張率によって伸張処理し、伸張後表示データ２１６とする。

また、発光比率乗算器２１３で高階調側伸張階調値をバックライト発光比率調整レジスタ２１２の値と乗算し、この結果をＰＷＭ発生器２１４でＰＷＭ信号に変換し、バックライト制御信号２１７として出力する。

この一連の動作によって、入力される表示データ２１５を元にヒストグラムを使用して高階調側伸張階調値と低階調側伸張階調値を求め、この値から、表示データ２１５を伸張し、また高階調側伸張階調値に連動して、バックライトを制御することが可能となる。バックライト発光比率調整レジスタ２１２の値を１より大きくすることで、バックライトの減光量を減らして高コントラストの出力とし、値を１に近づけることで、バックライトの減光量を従来のバックライト制御に近づけて低消費電力とすることができる。

次に、図３を使用してヒストグラム伸張とバックライト減光との関係を説明する。図中（ａ）は画像のヒストグラムの一例で、このヒストグラムを（ｂ）のように高階調側と低階調側に伸張することによって画像のコントラスト感が増加する。これについて、さらに（ｃ）のようにバックライト減光を行うと低消費電力化が実現できるが、（ｂ）によって増加したコントラスト感が減少する。そこで、（ｄ）のようにバックライト減光を抑えることで、高コントラスト感を維持しつつ、（ｃ）と比較して効果が減少するが、バックライトの低電力化を行うことができる。

次に、図４を使用して低階調側のヒストグラム伸張が画像に与える影響について説明する。図中（ａ）は低階調画素の多い画像のヒストグラムの一例で、この画像に低階調側のヒストグラム伸張を行っても、低階調画素が多いため、黒つぶれ量閾値となる階調が低くなり、低階調側への伸張があまり行われず、あまり画像は暗くならない。よって、このような画像は黒つぶれ量閾値が大きくても画像への影響は小さい。

これに対し、（ｂ）は高階調画素の多い画像のヒストグラムの一例で、この画像に低階調側のヒストグラム伸張を行うと、低階調画素が少ないため、黒つぶれ量閾値となる階調が高くなり、低階調側への伸張が大きく行われ、結果として画像が暗くなる。よって、このような画像は黒つぶれ量閾値が小さくても画像への影響は大きい。

従って、黒つぶれ量閾値は、高コントラスト効果が見える範囲でなるべく小さく設定するのが良い。小さい黒つぶれ量閾値では、（ａ）の画像の場合は大きい値を設定した場合と画像への影響があまり変わらず、（ｂ）の画像の場合は画像への影響を小さく抑えることができる。

以上に説明したように、減光量（減光率も含む）を伸張率の逆数に調整量（調整率も含む）を乗算した値として減光を行い、減光量を逆数より抑えた値とすることで、減光を抑えた分だけ高コントラスト感を残すことができる。また、調整量を大きくすることで画像の高コントラスト感重視となり、小さくすることでバックライトの低電力重視となり、調整量によって高コントラスト感重視かバックライトの低電力重視かを選択可能となる。

＜実施の形態２＞
以下に、本発明の実施の形態２の液晶表示装置の駆動回路について図５を用いて説明する。本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成は、前述の実施の形態１の図１の構成と同様である。

図５は、本実施の形態におけるバックライト制御部１０４の詳細な内部構成を表した図である。図５の構成では、実施の形態１の図２の構成において、バックライト発光比率調整レジスタ２１２の代わりに、バックライト補正量調整レジスタ５０１と補正量乗算器５０２が新たに追加されており、その他のサブピクセル最大値選択回路２０１からバックライト制御信号２１７までは、実施の形態１の図２で説明した機能ブロックと同一のものであるため、説明を省略する。

補正量乗算器５０２は、黒つぶれ量閾値設定レジスタ２０３の値とバックライト補正量調整レジスタ５０１の値とを乗算し、結果を発光比率乗算器２１３に送信する。

以上の構成によるバックライト制御部１０４での全体の処理の流れは以下の通りとなる。表示データ２１５の入力から、伸張後表示データ２１６の算出までは実施の形態１の図２の説明と同様なので省略する。本実施の形態では、バックライト制御信号２１７を生成するために、黒つぶれ量閾値設定レジスタ２０３の値を使用して、高階調側平均化回路２０７から送られてくる高階調側の平均階調値で決定されるバックライトの強度をコントロールする。

黒つぶれ量閾値が大きい場合、低階調側への伸張が大きくなり、結果画像が暗くなることが予測されるため、バックライトの強度を強める様に動作させることによって、画像の明るさを補償する。黒つぶれ量閾値が小さい場合、低階調側への伸張は小さく、結果画像はあまり暗くならないと予想されるため、バックライトの強度を強めない様に動作させることで、補償による電力増加を抑える。バックライト補正量調整レジスタ５０１は、明るさ補償をする強度を外部からコントロールできるようにする。

以上に説明したように、調整量を低階調側の画素飽和率に連動させ、画素飽和率が高い場合は、相対的に暗い画像と考えられる為、調整量を大きくして、つまりバックライトの減光量を小さくして画像を明るくし、高コントラスト感を増加させる。また、画素飽和率が低い場合は、相対的に明るい画像と考えられる為、調整量を小さくして、つまりバックライトの減光量を大きくして（そのままにして）そのままの画像とする。これにより、低階調側の画素飽和率により調整量を自動で調整することが可能となる。

＜実施の形態３＞
以下に、本発明の実施の形態３の液晶表示装置の駆動回路について図６を用いて説明する。本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成は、前述の実施の形態１の図１の構成と同様である。

図６は、本実施の形態におけるバックライト制御部１０４の詳細な内部構成を表した図である。図６の構成では、実施の形態１の図２の構成において、バックライト発光比率調整レジスタ２１２と発光比率乗算器２１３の代わりに、低階調側上限値レジスタ６０１、上限値差分減算器６０２、バックライト補正量調整レジスタ６０３、低階調側補正乗算器６０４、補正量乗算器６０５が新たに追加されており、その他のサブピクセル最大値選択回路２０１からバックライト制御信号２１７までは、実施の形態１の図２で説明した機能ブロックと同一のものであるため、説明を省略する。

上限値差分減算器６０２は、低階調側上限値レジスタ６０１の値から低階調側平均化回路２０４の出力である低階調側伸張階調値を差し引き、調整前バックライト補正量として低階調側補正乗算器６０４へ出力する。低階調側補正乗算器６０４は、上限値差分減算器６０２からの調整前バックライト補正量とバックライト補正量調整レジスタ６０３の値とを乗算し、バックライト補正量として補正量乗算器６０５へ送信する。補正量乗算器６０５は、高階調側平均化回路２０７の出力である高階調側伸張階調値に低階調側補正乗算器６０４の出力であるバックライト補正量を乗算して、結果をＰＷＭ発生器２１４へ出力する。

以上の構成によるバックライト制御部１０４での全体の処理の流れは以下の通りとなる。表示データ２１５の入力から、伸張後表示データ２１６の算出までは実施の形態１の図２の説明と同様なので省略する。本実施の形態では、バックライト制御信号２１７を生成するために、まず上限値差分減算器６０２を使用し、低階調側上限値レジスタ６０１の値と低階調側平均化回路２０４の出力である低階調側伸張階調値の差分を取り、これをバックライトの補正量として使用する。

ただし、このままでは補正量が大きすぎるので、低階調側補正乗算器６０４で、バックライト補正量調整レジスタ６０３の値と前記差分である調整前バックライト補正量とを乗算し、バックライト補正量を求める。これを補正量乗算器６０５で、高階調側平均化回路２０７の出力である高階調側伸張階調値に乗算し、補正したバックライト発光量として、ＰＷＭ発生器２１４に出力する。ＰＷＭ発生器２１４では、前記バックライト発光量を使用してＰＷＭ信号を生成し、これをバックライト制御信号２１７として出力する。

以上のように、本実施の形態では、バックライトの減光量が低階調側伸張階調値に連動して変化するように構成され、これにより黒つぶれする階調が大きい場合は、それにより高コントラストとなっていると考え、バックライトを減光して低電力化し、黒つぶれする階調が小さい場合は、それによりあまり高コントラストとなっていないと考え、バックライトの減光を少なくし、より明るい表示にしてコントラストを補うように動作する。これによって、黒つぶれする階調によらず高コントラスト感を出し、同時にバックライトの低電力化を図れる部分は低電力化することができる。

＜実施の形態４＞
以下に、本発明の実施の形態４の液晶表示装置の駆動回路について図７を用いて説明する。本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成は、前述の実施の形態１の図１の構成と同様である。

図７は、本実施の形態におけるバックライト制御部１０４の詳細な内部構成を表した図である。図７の構成では、実施の形態１の図２の構成において、実施の形態３の図６で追加された低階調側上限値レジスタ６０１、上限値差分減算器６０２、バックライト補正量調整レジスタ６０３、低階調側補正乗算器６０４、補正量乗算器６０５が新たに追加されており、実施の形態１の図２および実施の形態３の図６で説明した機能ブロックと同一のものであるため、説明を省略する。

本実施の形態におけるバックライト制御部１０４は、実施の形態１のバックライト制御部１０４と実施の形態３のバックライト制御部１０４とを組み合わせたものであり、これによって、表示画像の高階調側ヒストグラムと低階調側ヒストグラムの双方を考慮してバックライトの輝度を決定することができ、さらに、高階調側ヒストグラムによる効果の割合と低階調側ヒストグラムによる効果の割合とを独立に調整可能となる。

＜実施の形態５＞
以下に、本発明の実施の形態５の液晶表示装置の駆動回路について図８を用いて説明する。本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成は、前述の実施の形態１の図１の構成と同様である。

図８は、本実施の形態におけるバックライト制御部１０４の詳細な内部構成を表した図である。図８の構成では、実施の形態１の図２の構成において、バックライト発光比率調整レジスタ２１２と発光比率乗算器２１３の代わりに、高階調側２５５／ｎ計算器８０１、高階調側乗算器８０２、伸張差分減算器８０３、伸張差分１画面平均化回路８０４、補正量加算器８０５が新たに追加されており、その他のサブピクセル最大値選択回路２０１からバックライト制御信号２１７までは、実施の形態１の図２で説明した機能ブロックと同一のものであるため、説明を省略する。

高階調側２５５／ｎ計算器８０１は、高階調側平均化回路２０７の出力である高階調側伸張階調値についての２５５／ｎを計算し、結果である高階調側伸張率を高階調側乗算器８０２に送信する。高階調側乗算器８０２は、高階調側２５５／ｎ計算器８０１から送信される高階調側伸張率と表示データ２１５の各サブピクセルとを乗算し、結果を伸張差分減算器８０３に送信する。

伸張差分減算器８０３は、高階調側乗算器８０２の演算結果と、伸張後表示データ２１６についてサブピクセル毎の差分を計算し、伸張差分１画面平均化回路８０４に送信する。伸張差分１画面平均化回路８０４は、伸張差分減算器８０３から送られてくるサブピクセル毎の差分を１画面分平均し、結果であるバックライト補正量を補正量加算器８０５に送信する。補正量加算器８０５は、伸張差分１画面平均化回路８０４から送られてくるバックライト補正量を高階調側平均化回路２０７の出力である高階調側伸張階調値に加算し、バックライト発光量としてＰＷＭ発生器２１４に送信する。

以上の構成によるバックライト制御部１０４での全体の処理の流れは以下の通りとなる。表示データ２１５の入力から、伸張後表示データ２１６の算出までは実施の形態１の図２の説明と同様なので省略する。本実施の形態では、バックライト制御信号２１７を生成するために、まず高階調側平均化回路２０７の出力である高階調側伸張階調値から高階調側２５５／ｎ計算器８０１で高階調側伸張率を算出し、この伸張率と表示データ２１５の各サブピクセルを乗算して高階調側のピクセル伸張演算結果を得る。

次に、伸張差分減算器８０３で、高階調側のピクセル伸張演算結果と、高階調側と低階調側双方の伸張を行った演算結果である伸張後表示データ２１６との差分をとり、さらに伸張差分１画面平均化回路８０４で１画面分の差分の平均を取る。これをバックライト補正量として、補正量加算器８０５で高階調側伸張階調値とバックライト補正量とを加算する。これをバックライト発光量としてＰＷＭ発生器２１４でＰＷＭ信号に変換し、バックライト制御信号２１７とする。

以上のように、本実施の形態では、高階調側のみで伸張したデータと高階調側、低階調側双方で伸張したデータの差分の平均値をバックライトの補正量としている。バックライトは高階調側の情報のみで減光しているため、仮に高階調側のみで伸張したデータを表示させると、元の画像と同等の明るさとなる。

これより、高階調側のみで伸張したデータは基準の明るさと考えられ、これと高階調側、低階調側双方で伸張したデータとの差分は、基準の明るさからどれだけ明るい、または暗いかを表していると考えられる。これを１画面分平均することによって、その表示画像が元の画像から相対的にどれだけ明るく、または暗くなったかの情報を得ることができ、これに基づいてバックライト輝度を適正に補正することができる。

なお、実施の形態１から実施の形態５の構成においては、バックライト発光制御に乗算器を用いているが、乗算以外の加算、減算、除算およびガンマ変換等の計算によるバックライト発光制御でも同様の効果があり、上記実施の形態の構成と同様の調整レジスタを持つことでバックライトの発光を制御することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、液晶表示装置などの表示装置のバックライト制御に利用可能であり、利用範囲も携帯電話用液晶ディスプレイのみならず、液晶ディスプレイ使用のＤＶＤ等小型メディアプレイヤーなどにも適用できる。

本発明の実施の形態１の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるバックライト制御部の詳細な内部構成を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるヒストグラム伸張とバックライト減光との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態１における低階調側のヒストグラム伸張が画像に与える影響について説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるバックライト制御部の詳細な内部構成を表した図である。 本発明の実施の形態３におけるバックライト制御部の詳細な内部構成を表した図である。 本発明の実施の形態４におけるバックライト制御部の詳細な内部構成を表した図である。 本発明の実施の形態５におけるバックライト制御部の詳細な内部構成を表した図である。

符号の説明

１０１…液晶駆動回路、１０２…システムインターフェース、１０３…コントロールレジスタ、１０４…バックライト制御部、１０５…グラフィックＲＡＭ、１０６…タイミング発生回路、１０７…階調電圧生成回路、１０８…ソース線駆動回路、１０９…液晶駆動レベル発生回路、１１０…液晶ソース信号、１１１…液晶ゲート信号・コモン信号、１１２…バックライト制御信号、１１３…バックライト電源線、１１４…液晶パネル、１１５…バックライトモジュール、１１６…バックライト電源回路、１１７…制御プロセッサ、
２０１…サブピクセル最大値選択回路、２０２…低階調側ヒストグラム計数器、２０３…黒つぶれ量閾値設定レジスタ、２０４…低階調側平均化回路、２０５…高階調側ヒストグラム計数器、２０６…白つぶれ量閾値設定レジスタ、２０７…高階調側平均化回路、２０８…表示データ減算器、２０９…階調差分減算器、２１０…２５５／ｎ計算器、２１１…表示データ乗算器、２１２…バックライト発光比率調整レジスタ、２１３…発光比率乗算器、２１４…ＰＷＭ発生器、２１５…表示データ、２１６…伸張後表示データ、２１７…バックライト制御信号、
５０１…バックライト補正量調整レジスタ、５０２…補正量乗算器、
６０１…低階調側上限値レジスタ、６０２…上限値差分減算器、６０３…バックライト補正量調整レジスタ、６０４…低階調側補正乗算器、６０５…補正量乗算器、
８０１…高階調側２５５／ｎ計算器、８０２…高階調側乗算器、８０３…伸張差分減算器、８０４…伸張差分１画面平均化回路、８０５…補正量加算器。

Claims (21)

1. 入力される表示データに応じて表示パネルを駆動する表示駆動回路であって、
   前記入力される表示データのヒストグラムの上位における第１の位置にある表示データ値を第１の基準値とし、前記ヒストグラムの下位における第２の位置にある表示データ値を第２の基準値として、前記第１の基準値と第２の基準値に基づき前記表示データの変換により表示画像の明るさを切替える第１の回路と、
   前記第１の基準値に基づき前記表示パネルを照明する照明装置の明るさを切替える第２の回路と、
   前記第１の回路により前記表示画像の明るさを大きくする処理と、前記第２の回路により前記照明装置の明るさを前記表示画像の明るさに相関して小さくする処理とを行う制御回路とを有することを特徴とする表示駆動回路。
2. 請求項１記載の表示駆動回路において、
   前記第１の位置と、前記第２の位置とを当該表示駆動回路の外部制御装置から設定変更可能な回路を有することを特徴とする表示駆動回路。
3. 請求項１記載の表示駆動回路において、
   前記第１の基準値の下限値と、前記第２の基準値の上限値とを当該表示駆動回路の外部制御装置から設定可能な回路を有することを特徴とする表示駆動回路。
4. 請求項１記載の表示駆動回路において、
   前記入力される表示データの最上位と前記第１の基準値の下限値との差分値は、前記第２の基準値の上限値と前記入力される表示データの最下位との差分値よりも大きいことを特徴とする表示駆動回路。
5. 請求項１記載の表示駆動回路において、
   前記制御回路は、前記ヒストグラムにおける前記第１の位置にある表示データ値が前記第１の基準値の下限値よりも小さい場合は、前記第１の基準値の下限値を前記第１の基準値として使用し、前記ヒストグラムにおける前記第２の位置にある表示データ値が前記第２の基準値の上限値よりも大きい場合は、前記第２の基準値の上限値を前記第２の基準値として使用することを特徴とする表示駆動回路。
6. 請求項１記載の表示駆動回路において、
   前記制御回路は、前記第１の基準値に定数値ｋを乗算した値に応じて、前記照明装置への電圧または前記照明装置の発光量を制御することを特徴とする表示駆動回路。
7. 請求項６記載の表示駆動回路において、
   前記定数値ｋを当該表示駆動回路の外部制御装置から設定変更可能な回路を有することを特徴とする表示駆動回路。
8. 入力される表示データに応じて表示パネルを駆動する表示駆動回路であって、
   前記入力される表示データのヒストグラムの上位における第１の位置にある表示データ値を第１の基準値とし、前記ヒストグラムの下位における第２の位置にある表示データ値を第２の基準値として、前記第１の基準値と第２の基準値に基づき前記表示データの変換により表示画像の明るさを切替える第１の回路と、
   前記第１の基準値と前記第２の位置、または前記第１の基準値と前記第２の位置と前記第２の基準値に基づき前記表示パネルを照明する照明装置の明るさを切替える第２の回路と、
   前記第１の回路により前記表示画像の明るさを大きくする処理と、前記第２の回路により前記照明装置の明るさを前記表示画像の明るさに相関して小さくする処理とを行う制御回路とを有することを特徴とする表示駆動回路。
9. 請求項８記載の表示駆動回路において、
   前記第１の位置と、前記第２の位置とを当該表示駆動回路の外部制御装置から設定変更可能な回路を有することを特徴とする表示駆動回路。
10. 請求項８記載の表示駆動回路において、
    前記第１の基準値の下限値と、前記第２の基準値の上限値とを当該表示駆動回路の外部制御装置から設定変更可能な回路を有することを特徴とする表示駆動回路。
11. 請求項８記載の表示駆動回路において、
    前記入力される表示データの最上位と前記第１の基準値の下限値との差分値は、前記第２の基準値の上限値と前記入力される表示データの最下位との差分値よりも大きいことを特徴とする表示駆動回路。
12. 請求項８記載の表示駆動回路において、
    前記制御回路は、前記ヒストグラムにおける前記第１の位置にある表示データ値が前記第１の基準値の下限値よりも小さい場合は、前記第１の基準値の下限値を前記第１の基準値として使用し、前記ヒストグラムにおける前記第２の位置にある表示データ値が前記第２の基準値の上限値よりも大きい場合は、前記第２の基準値の上限値を前記第２の基準値として使用することを特徴とする表示駆動回路。
13. 請求項８記載の表示駆動回路において、
    前記制御回路は、前記第１の基準値と前記第２の位置と定数値ｍとを乗算した値に応じて、前記照明装置への電圧または前記照明装置の発光量を制御することを特徴とする表示駆動回路。
14. 請求項８記載の表示駆動回路において、
    前記制御回路は、前記第２の基準値と前記第２の基準値の上限値とを減算した値と、前記第１の基準値と、定数値ｍとを乗算した値に応じて、前記照明装置への電圧または前記照明装置の発光量を制御することを特徴とする表示駆動回路。
15. 請求項１３または１４記載の表示駆動回路において、
    前記定数値ｍを当該表示駆動回路の外部制御装置から設定変更可能な回路を有することを特徴とする表示駆動回路。
16. 請求項８記載の表示駆動回路において、
    前記制御回路は、前記入力される表示データと前記第１の回路が出力する表示データとを減算した値の１フレームにおける平均値と前記第２の基準値とを乗算した値に応じて、前記照明装置への電圧または前記照明装置の発光量を制御することを特徴とする表示駆動回路。
17. 入力される表示データに応じて表示パネルを駆動する表示駆動回路であって、
    前記入力される表示データの１又は複数のフレーム分の表示データのヒストグラムの上位における第１の位置にある表示データ値を第１の基準値とし、前記ヒストグラムの下位における第２の位置にある表示データ値を第２の基準値として、前記第２の基準値に基づき前記ヒストグラムを下位側へシフトし、前記第１の基準値に基づき前記ヒストグラム全体を上位側へ伸張するように、前記１又は複数のフレーム分の表示データのデータ値を変更する第１の回路と、
    前記ヒストグラム全体の伸張率に応じて、前記表示パネルを照明する照明装置を減光する第２の回路とを有し、
    前記第２の回路は、前記第２の基準値に基づき前記照明装置の減光量を変えることを特徴とする表示駆動回路。
18. 請求項１７記載の表示駆動回路において、
    前記第２の基準値が大きい場合に、前記照明装置の減光量は小さく、
    前記第２の基準値が小さい場合に、前記照明装置の減光量は大きいことを特徴とする表示駆動回路。
19. 請求項１７記載の表示駆動回路において、
    前記ヒストグラムの下位における分布が少ない場合に、前記第２の基準値は大きく、
    前記ヒストグラムの下位における分布が多い場合に、前記第２の基準値は小さいことを特徴とする表示駆動回路。
20. 入力される表示データに応じて表示パネルを駆動する表示駆動回路であって、
    前記入力される表示データの１又は複数のフレーム分の表示データのヒストグラムの上位側と下位側をカットし、カットした分を補うように前記ヒストグラム全体を伸張するように、前記１又は複数のフレーム分の表示データのデータ値を変更する第１の回路と、
    前記ヒストグラム全体の伸張率に応じて、前記表示パネルを照明する照明装置の電力を低減する第２の回路とを有し、
    前記第２の回路は、前記ヒストグラムの下位側のカット量が小さい場合は、前記照明装置の電力の低減量を小さくし、前記ヒストグラムの下位側のカット量が大きい場合は、前記照明装置の電力の低減量を大きくすることを特徴とする表示駆動回路。
21. 請求項２０記載の表示駆動回路において、
    前記ヒストグラムに基づき暗い表示データが少ない場合に、前記ヒストグラムの下位側のカット量は大きく、
    前記ヒストグラムに基づき暗い表示データが多い場合に、前記ヒストグラムの下位側のカット量は小さいことを特徴とする表示駆動回路。

Images