JP2010139678A - 表示駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト減光後の画質を一定レベルに維持するように、バックライト減光率を制御することで、画質と電力削減率とを両立する。
【解決手段】ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などを画質の指標に用いて、バックライト減光後の画質が一定レベルになるようにデータ伸張率およびバックライト減光率を基準階調制御部（２０５）で制御する。前フレームのデータ伸張率とバックライト減光率をもとに、表示データを伸張しバックライトを減光した場合の入力表示画像に対する輝度低下量を誤差算出部（２０３）でＭＳＥとして予め算出し、前記ＭＳＥが所定の基準値より大きければ、伸張部（２２０）によるデータ伸張率および調光制御部（２３０）によるバックライト減光率を前フレームより小さくする。一方、前記ＭＳＥが所定の基準値より小さければ、データ伸張率およびバックライト減光率を前フレームより小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像データの伸張に応じてバックライトを減光する制御を行うことができる表示駆動装置に関し、例えば液晶表示システムに適用して有効な技術に関する。

近年バッテリ動作の情報機器、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、半透過型であり、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るようになっており、この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、ＴＶ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長時間バッテリ駆動が必要となってきている。

バックライトの電力削減の工夫としては、特許文献１に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％の透過にした場合、見えるのは、８０％の光である。この場合、バックライトが１００％発光しているにもかかわらす、液晶セルで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％透過にしている場合、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％に抑えることが出来る。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。

ある画像の画素値のヒストグラムが、輝度８０％の画素が最大輝度をとっているような場合、表示データを５／４倍に伸張し、バックライトの発光光量を８０％に減光することで、全く同一の画像を８０％の発光量で表示することが出来る。

さらに、ヒストグラムを利用し、最大側からの出現頻度が所定の値ｘ％にあたる階調データＤｓが最大階調となるように画像データを伸張して、伸張した分バックライトを減光すると、画像の最大輝度を利用している方式に比べ、さらに少ない発光量で表示が可能となる。

特許文献２には、階調分布を拡大するように変換された画像データに対して、その拡大に応じてバックライトの光量を制御（調光）するとき、調光による明るさの変化を減少させるように画像データの階調を制御する画像表示の技術が記載される。ここでは、階調分布を拡大するように変換された画像データの階調値の平均値と調光率との積が、変換前の画像データの階調値の平均に近づくように画像データの階調値を補正するものである。

特開平１１−６５５３１号公報 特開２００６−３０８６３２号公報

本発明者等は本発明に先立って、携帯電話に搭載される液晶ドライバ半導体集積回路の研究・開発に従事した。

この研究・開発の途中で、本発明者等は上記特許文献１に記載のバックライト省電力化技術に関する従来技術について、詳細に検討を行った。この従来技術を採用すると、所定の値ｘ％にあたる階調Ｄｓより高階調画素において、表示データを十分に伸張できないため、バックライト減光により高階調画素の輝度が低下すると言う問題が本発明者等による検討によって明らかとされた。また同時に、前記輝度低下量は表示画像によって異なることも明らかになった。このため、従来技術であらゆる表示画像において一定以上の画質を得るためには、輝度低下量がワーストとなる表示画像でもその輝度低下量の絶対量が小さくなるように、前記所定の値ｘ％を小さく設定することが必須である。この場合、一定以上の画質は保証されるが、あらゆる画像でバックライトの電力削減効果は小さくなる。特許文献２においては、階調分布を拡大するように変換処理前後の表示平均値輝度が一致するように画像データの階調値を補正するものであるが、輝度平均によって表示平均値輝度を一致させる制御では、補正後の画質の向上を期待できない場合がある。

本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等の検討の結果、なされたものである。

本発明の目的とするところは、あらゆる表示画像においてバックライト減光後の画質を一定レベルに維持するように、バックライト減光率を制御することで、画質と電力削減率の両立を可能とする表示駆動装置を提供することである。

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下記の通りである。

すなわち、本願では、例えばＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）又はＰＳＮＲ（Ｐｅａｋ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を画質の指標に用いて、バックライト減光後の画質が一定レベルになるようにデータ伸張率およびバックライト減光率を制御することを特徴とする。その制御方法についてＭＳＥを用いた場合を例に簡単に以下に示す。なお、ＰＳＮＲの場合も同様である。まず前フレームのデータ伸張率とバックライト減光率をもとに、表示データを伸張しバックライトを減光した場合の入力表示画像に対する輝度低下量をＭＳＥとして予め算出し、前記ＭＳＥが所定の基準値より大きければ、データ伸張率およびバックライト減光率を前フレームより小さくする。一方、前記ＭＳＥが所定の基準値より小さければ、データ伸張率およびバックライト減光率を前フレームより小さくする。以上の制御によれば、表示画像によらず、出力表示画像のＭＳＥまたはＰＳＮＲ、すなわち画質の指標が、所定の基準値となる。

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下記のとおりである。

すなわち、本発明によれば、表示データを伸張し、バックライトを減光するバックライト省電力化技術において、減光後の画質が一定となるようにバックライトの減光率をコントロールできる。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕本発明に係る表示駆動装置（図２）は、入力される表示データに応じて表示パネルを駆動するものであって、基準階調（Ｄｓ（ｎ））を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部（２２０）と、前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部（２３０）と、前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との誤差を算出する誤差算出部（２０３）と、前記誤差算出部における誤差の算出結果が、第１の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する基準階調制御部（２０５）と、を有する。

上記手段によれば、表示データに対応する表示輝度と調光後の表示輝度との誤差が第１の基準値に等しくなるように基準階調を変更して、現表示データに対する伸張率と表示パネルに対する減光率を決めるから、前後の表示平均輝度を単に一致させる制御に比べて、減光後の画質を一定に維持することが容易になる。

〔２〕項１の表示駆動装置において、前記伸張部は、該基準階調が最大階調になる係数を、表示データの画素成分毎の値に乗算することによって表示データを伸張する。

〔３〕項１の表示駆動装置において、前記誤差算出部は、現表示フレームの表示データの輝度と、現表示フレームの表示データを前の表示フレームの基準階調を用いて伸張して得られる輝度との誤差を算出する。

〔４〕項１の表示駆動装置において、前記誤差として平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を用いる。

〔５〕項１の表示駆動装置において、前記階調制御部における前記第１の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である。

〔６〕項４の表示駆動装置において、前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される。

〔７〕別の観点による本発明に係る表示駆動装置（図５）は、入力される表示データに応じて表示パネルを駆動するものであって、基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部（２２０）と、前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部（２３０）と、前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を算出する誤差算出部（２０３）と、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、同一の階調値である割合を判定する同一階調値の割合判定部（５０１）と、前記同一階調値の割合判定部による判定結果に従って、前記誤差算出部における平均二乗誤差の算出結果が、第１の基準値または第２の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する階調制御部（２０５）と、を有する。前記階調制御部は、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、同一の階調値である割合が第３の基準値より小さい場合に前記第１の基準値を使用して前記基準階調を変更し、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、同一の階調値である割合が第３の基準値より大きい場合に前記第２の基準値を使用して前記基準階調を変更する。これによれば、ベタ画像表示において項１の表示駆動装置に比べて低消費電力を実現することができる。

〔８〕項７の表示駆動装置において、前記第１の基準値、前記第２の基準値、及び前記第３の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である。

〔９〕項８の表示駆動装置において、前記第２の基準値は前記第１の基準値よりも大きい。低消費電力を実現するための一つの条件である。

〔１０〕項９の表示駆動装置において、前記階調制御部における変更前の基準階調と変更後の基準階調の差分は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定された値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される。

〔１１〕更に別の観点による本発明に係る表示駆動装置（図８）は、入力される表示データに応じて表示パネルを駆動するものであって、基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部（２２０）と、前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部（２３０）と、前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を算出する誤差算出部（２０３）と、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、肌色である割合を判定する肌色の割合判定部（８０１）と、前記肌色の割合判定部による判定結果に従って、前記誤差検出部における平均二乗誤差の算出結果が、第１の基準値、または第４の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する階調制御部（２０５）と、を有する。前記階調制御部は、前記入力される表示データのうち、肌色である割合が第５の基準値より小さい場合に前記第１の基準値を使用して前記基準階調を変更し、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、肌色である割合が第５の基準値より大きい場合に前記第４の基準値を使用して前記基準階調を変更する。これによれば、肌色表示において項１の表示駆動装置に比べて高画質を実現することができる。

〔１２〕項１１の表示駆動装置において、前記肌色の割合判定部は、前記入力される表示データを色相、彩度、明度のすべて、あるいはいずれかに変換する機能と、前記色相、彩度、明度のすべて、あるいはいずれかから肌色を特定する機能を有する。

〔１３〕項１１の表示駆動装置において、前記第１の基準値、前記第４の基準値、及び前記第５の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である。

〔１４〕項１３の表示駆動装置において、前記第４の基準値は前記第１の基準値よりも小さい。画質向上の一つの条件である。

〔１５〕項１４の表示駆動装置において、前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される。

〔１６〕更に別の観点による本発明に係る表示駆動装置（図１１）は、入力される表示データに応じて表示パネルを駆動するものであって、基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部と、前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を、表示パネルの複数の表示領域毎算出する誤差算出部と、前記誤差算出部における表示領域毎の誤差の算出結果の最大値が、第１の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する基準階調制御部と、を有する。これによれば、表示パネルのどの分割エリア（表示エリア）において誤差が一定基準以上となるようにバックライトの減光率を決定できるので、画像表示の品質を更に良好に維持することができる。

〔１７〕項１６の表示駆動装置において、前記第１の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である。

〔１８〕項１７の表示駆動装置において、前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される。

〔１９〕更に別の観点による本発明に係る表示駆動装置（図１３）は、入力される表示データに応じて表示パネルの複数の表示領域毎に個別に駆動するものであって、前記表示領域毎に基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、対応する表示領域の前記基準階調に応じて対応する表示領域のバックライトを調光するための調光制御部と、前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を、表示パネルの複数の表示領域毎算出する誤差算出部と、前記誤差算出部における表示領域毎の誤差の算出結果の最大値が、第１の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する基準階調制御部と、を前記表示領域毎に有する。これによれば、表示パネルのどの分割エリア（表示エリア）において誤差を一定に保つようにバックライトの減光率を決定できるので、項１６の表示駆動装置よりも更に画像表示品質を良好に維持することができる。

〔２０〕項１９の表示駆動装置において、前記第１の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値によって変更可能である。

〔２１〕項２０の表示駆動装置において、前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

《液晶表示駆動装置》
図１には本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示駆動装置（液晶ドライバ）を適用した液晶表示システムが例示される。図中１０１は液晶ドライバを表す。１０２から１１０までは、液晶ドライバ１０１の内部ブロックを表している。システムインタフェース１０２は、表示データや液晶ドライバの各所をコントロールするコントロールレジスタへの書き込みデータなどを液晶ドライバ１０１の外部から内部ブロックへ受け渡しを行う。コントロールレジスタ１０３は液晶ドライバ各所のコントロールを行うレジスタの集合である。バックライト制御回路１０４は、本発明の中心となる回路ブロックであり、システムインタフェース１０２から来る表示データを受け取り、後述の表示データ伸張処理を行い、グラフィックＲＡＭ１０５へ転送する。また、バックライト電源の電圧を制御する信号をバックライト電源回路１１０へ送信する。グラフィックＲＡＭ１０５は、表示データを受け取り、蓄積し、ソース線駆動回路１０８へ表示データを受け渡す、バッファの役割をしている。タイミング発生回路１０６は、コントロールレジスタ１０３の内容を元に、液晶ドライバ１０１全体の動作タイミングを生成している。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している。ソース線駆動回路１０８は、グラフィックＲＡＭ１０５から来る表示データで、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、ソース信号１１１として液晶パネル１１５のソース端子に出力している。液晶駆動レベル発生回路１０９では、液晶の駆動に使用されるゲート信号及びコモン信号１１２を生成し、液晶パネル１１５のゲート端子及びコモン端子に出力している。バックライト電源回路１１０は、バックライト制御回路１０４からの情報を基に所望の電圧を生成してバックライト電源線１１３へ供給し、また、コントロールレジスタ１０３から、点灯、消灯の命令を受け取り、点灯、消灯のための電圧を生成し、バックライト電源線１１３へ供給する。

外部ブロックとして、制御プロセッサ１１４、液晶パネル１１５、及びバックライトモジュール１１６が配置される。制御プロセッサ１１４は、表示データを液晶ドライバ１０１へシステムインタフェース１０２を介して転送する。液晶パネル１１５は、液晶ドライバ１０１からソース信号１１１と、ゲート信号及びコモン信号１１２とを受け取り、表示を行う。また、バックライトモジュール１１６は、液晶ドライバ１０１からのバックライト電源線１１３を通じて電源を受け、所望の明るさでバックライトを点灯して、液晶パネル１１５を照射する。これによって、液晶パネル１１５の表示を可視光として見ることが出来る。

これらのブロックを使用し、液晶ドライバ１０１は、以下のように動作する。システムインタフェース１０２を介し、外部から表示データを取り込み、バックライト制御回路１０４へ転送する。バックライト制御回路１０４では、後述する表示データの伸張処理を行い、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ソース線駆動回路１０８に転送する。そこでは、階調電圧生成回路１０７で生成した階調電圧から前述の表示データで電圧を選択し、ソース信号１１１として液晶パネル１１５に送信する。また、タイミング発生回路１０６で作成したタイミングを使用し、液晶駆動レベル発生回路１０９でゲート信号及びコモン信号１１２を作成し、これも液晶パネル１１５へ送信する。また、バックライト制御回路１０４からの情報により、バックライト電源回路１１０で電圧を生成し、バックライト電源線１１３に印加する。これにより、バックライトモジュール１１６を点灯させる。点灯したバックライトは液晶パネル１１５を照射し、これにより表示を見ることが出来る。また、制御プロセッサ１０４から、バックライトの点灯、消灯を行う場合、システムインタフェース１０２を介し、コントロールレジスタ１０４にその情報が書き込まれ、これがバックライト電源回路１１０に伝えられ、バックライト電源回路１１０は、点灯、消灯の電圧を生成し、これがバックライト電源線１１３に印加されて、バックライトモジュール１１６が点灯、消灯する。この動作は、バックライト制御回路１０４が生成するバックライト電源の電圧を制御する信号より優先される。

《バックライト制御回路》
図２と図３を用いてバックライト制御回路１０４の第１の具体例について説明する。バックライト制御回路１０４は、バックライト省電力化技術において、表示画像における画素の輝度（階調）のヒストグラムによらず現出力画像とその前の画像との間のＭＳＥまたはＰＳＮＲが一定値となるように表示データの伸張率とバックライトの減光率を制御するものであり、以下の構成で実現される。

バックライト制御回路１０４は、誤差算出部としてのＭＳＥ算出回路２０３、基準階調制御部としてのＤｓ制御回路２０５、及び伸張部としてのデータ伸張回路２２０、及び調光制御部としてのバックライト電圧生成回路２３０を備える。

ＭＳＥ算出回路２０３では、入力表示データＤｉｎ（２００）と、１フレーム期間を示すフレームＳＹＮＣ２０１と、前フレームからフィードバックされた２０２で示されるＤｓ（ｎ−１）を入力とし、２０２で示されるＤｓ（ｎ−１）に基づきデータを伸張してバックライトを減光した場合、どの程度輝度低下するかの指標として、ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ：平均二乗誤差）を算出し、算出した結果を後段のＤｓ制御回路２０５に転送する。Ｄｓは、バックライト減光率と表示データの拡張率を決めるための基準とされる基準階調を意味する。例えば表示の階調が２５６階調のときＤｓは、０＜Ｄｓ＜２５５の値とされる。

ＭＳＥ算出回路２０３について図３Ａ乃至図３Ｃを参照しながら説明する。表示部における輝度低下量は、γ特性を考慮すれば、入力データ値に置き換えることができる。そこで、前記ＭＳＥを求める手段として、まず図３Ａに示す座標（ｉ，ｊ）の輝度低下量を図３Ｂに示す表示データの低下値Ｅｒｒｏｒ（ｉ，ｊ）に変換する。この変換は、数１の式に従った図３Ｃの変換テーブルを用いる。輝度低下をデータ値に変換する形態であればそのようなテーブルを使用しない方法であっても構わない。次に、全画素のＥｒｒｏｒ（ｉ，ｊ）をもとに数２の式に従ってＭＳＥを算出する。

Ｄｓ制御回路２０５では、ＭＳＥ算出回路２０３からのＭＳＥと２０２で示されるＤｓ（ｎ−１）と外部からのＭＳＥ基準値ｋ（２０４）を入力とし、前記ＭＳＥがＭＳＥ基準値ｋ（２０４）になるように２０２で示されるＤｓ（ｎ−１）を加減算し、その結果であるＤｓ（ｎ）を後段のデータ伸張部２２０とバックライト制御回路２３０に転送する。より好適な実施の形態では、数３の式の条件に従い、前記ＭＳＥがＭＳＥ基準値ｋより大きければ２０２で示されるＤｓ（ｎ−１）をＡ階調大きくし、ＭＳＥ基準値ｋより小さければ、２０２で示されるＤｓ（ｎ−１）をＡ階調小さくする。

上記ＭＳＥ算出回路２０３とＤｓ制御回路２０５の形態によれば、表示画像によらず、ＭＳＥがＭＳＥ基準値ｋ（２０４）に収束する方向に２０６で示されるＤｓ（ｎ）が動作する。なお、ＭＳＥ基準値ｋは図４Ａのように外部レジスタで変更可能とする。また、Ａについては外部のコントロールレジスタ１０３で任意の定数に変更可能である。

本実施の形態では、Ａ＞１で、ＭＳＥが“ＭＳＥ基準値ｋ＋Ａ”と２０４で示されるＭＳＥ基準値ｋの間に位置するとき、ＭＳＥが収束しないため、ＭＳＥが“ＭＳＥ基準値ｋ＋Ｂ（任意の定数）”の範囲にあるときは伸張率および減光率を変更しないことが好ましい。あるいは、本実施の形態ではＡを任意の定数としたが、ＭＳＥの値とＭＳＥ基準値ｋ(２０４)の差が小さいとき、Ａを小さく動作させてもよい。

データ伸張部２２０では、入力表示データとＤｓ制御回路２０５からのＤｓ（ｎ）２０６を入力とし、Ｄｓ（ｎ）２０６が最大階調となるように表示データを伸張し、グラフィックＲＡＭ１０５に出力する。

データ伸張部２２０について更に説明する。まず、表示データ伸張係数計算部２２１で、Ｄｓ（ｎ）２０６を用い、２５５／Ｄｓ(n)を行い、Ｄｓ（ｎ）２０６が最大階調となるように表示データ伸張係数e２２２を算出する。次に乗算部２２３において、表示データ伸張係数e２２２を入力表示データＤｉ２００に掛算し、その掛算結果が２５５を超える場合に２５５とする飽和演算を演算器２２４で行う２２４。最後に演算器２２５で小数点以下を切り捨て、得られた伸張表示データをグラフィックＲＡＭ１０５に出力する。演算器２２３による乗算は画像データのＲＧＢの画素単位で行う。ここでは、ＲＧＢで決まる色に応じて２５６の範囲の中で階調が割当てられている。したがって、表示データに対する表示データ伸張係数の乗算は画素の階調の変更、即ち、画素の輝度変更とされる。

バックライト電圧生成回路２３０では、２０７で示されるＤｓ(n)を入力とし、このＤｓ（ｎ）を参照して、テーブル２３１を使用してバックライト電圧選択信号２３２をバックライトモジュール１１６に出力する。

上記一連の形態の動作の実施により、出力表示は、入力表示データに対してＭＳＥ基準値kに相当するＰＳＮＲの画質に数フレームかけて収束する。ＭＳＥ値とＰＳＮR値との対応関係は図４Ａに例示される。２０４で示されるＭＳＥ基準値ｋを６．５に設定した場合を例に図４Ｂを用いて説明すると、k＝６．５はＰＳＮＲ４０[ｄＢ]に相当し、バックライト減光後の画質は、表示画像における輝度の分布によらず、前フレームの画像データに対して入力表示データが４０[ｄＢ]となる。

《ベタ画像への対応》
ベタ画像を考慮したバックライト制御回路の第２の具体例について説明する。入力表示画像が同色同階調で構成される所謂ベタ画像の場合には、他画像と比べて輝度低下を視認しにくいことが発明者等の検討から判っている。そこで、図２のバックライト制御回路１０４に比べて、表示画像が全面ベタ画像、或いはベタ表示領域の占有率が高い画像（これらを単にベタ画像と総称する。）において、このデータの伸張率およびバックライトの減光率を大きくするように調整する機能を追加したバックライト制御回路について説明する。

図５にはベタ画像に対してデータの伸張率およびバックライトの減光率を大きくするように調整する機能を追加したバックライト制御回路が例示される。これは、ＭＳＥ算出回路２０３、Ｄｓ制御回路２０５、データ伸張回路２２０、及びバックライト電圧生成回路２３０から構成されるのは図２と同様であるが、さらに割合判定部としてのベタ画像判定回路５０１と基準値加重回路５０４を備える。

図２との相違点について説明する。ベタ画像判定回路５０１では、入力表示データＤｉｎ２００と５０２で示されるベタ画像基準値Ｅｓを入力とし、入力表示データがベタ画像であるかを判定し、５０３で示される判定信号Ｂｊを出力する。ベタ画像判定回路５０１の内部動作を図６を参照しながら説明する。まず、図６Ａのように、表示データＤｉｎ（ｉ、ｊ）に例えば上と左で隣接する表示データＤｉｎ（ｉ、ｊ−１）とＤｉｎ（ｉ−１、ｊ）との間で階調差があるか否かを把握する。これに従って処理手順を示す図６Ｂにおいて、入力表示データの水平方向ｉ番目、垂直方向ｊ番目の表示データＤｉｎ（ｉ、ｊ）が、Ｄｉｎ（ｉ、ｊ−１）とＤｉｎ（ｉ−１、ｊ）と同値であれば、エッジのカウント値Ｅｄｇｅ（ｉ、ｊ）を０とし、同値でない場合は、その数に応じて１または２とし、その値をＥｄｇｅ（ｉ、ｊ）とする。次に、１フレームの表示データの全画素についてＥｄｇｅ（ｉ、ｊ）を累計した値ＥｄｇｅＳｕｍを算出し、ＥｄｇｅＳｕｍが所定の定数Ｅｓより小さければ、入力表示データはベタ画像であると判定し、５０３の判定信号Ｂｊ＝０を出力する。また、ＥｄｇｅＳｕｍが定数Ｅｓより大きければ、入力表示データはベタ画像以外と判定し、５０３の判定信号Ｂｊ＝１を出力する。なお、５０２のＥｓは外部のコントロールレジスタ１０３で変更可能な定数とする。

基準値加重回路５０４では、外部から入力される５０５の基準値加重係数Ｌとベタ画像判定回路５０１からの判定信号Ｂｊ（５０３）を入力とし、Ｂｊ＝０のときはＭＳＥ基準値ｋをＬ倍（Ｌ＞１）し、Ｂｊ＝１のときは１倍し、後段のＤｓ制御回路２０５へ出力する。また、ＭＳＥ基準値加重係数Ｌ（５０５）はコントロールレジスタ１０３で図７に示すように設定を変更できるものとする。

上記構成により、表示画像がベタ画像の場合において、図２の場合より更にバックライトの減光率を大きくすることができる。

なお、本実施の別の形態として、表示画像がベタ画像の場合に、基準値加重回路５０４の代わりに、ＭＳＥ算出回路２０３の後段で判定信号ＢｊとＭＳＥを入力とし、ＭＳＥを加重する回路を備え、ＭＳＥをＰ倍（Ｐ＜１）しても構わない。

《肌色の多い画像への対応》
図２のバックライト制御回路では肌色画素を多く含む人物画像は他画像に比べてその輝度低下を視認しやすい。図２のバックライト制御回路に対して、表示画像が肌色画素を含むとき、肌色画素の輝度が低下しないように、バックライトの減光率を調整する機能を更に備えたバックライト制御回路の第３の具体例について説明する。図８にはそのようなバックライト制御回路が例示される。図８のバックライト制御回路１０４は、ＭＳＥ算出回路２０３、Ｄｓ制御回路２０５、データ伸張回路２２０、及びバックライト電圧生成回路２３０から構成されるのは第１の実施の形態と同様であるが、更に、肌色の割合判定部としての肌色検出回路８０１と基準値加重回路８０４を備える。以下、図２との相違点について説明する。

肌色検出回路８０１では、入力表示データを入力とし、数４の式に従って画素毎に色相Ｈを算出し、その色相Ｈが肌色の色相領域である０から３０の間であるとき、判定信号Ｈｊ＝０を出力し、色相Ｈが３０から３６０の値をとるときＨｊ＝１を出力する。なお、ここでは、肌色の特定に色相を用いたが、肌色を特定可能であれば彩度や明度、ＲＧＢを用いるほかの方法またはこれらの組合せで実現しても構わない。

基準値加重回路８０４では、外部からの基準値加重係数Ｖ（８０３）と肌色検出回路８０１からの判定信号Ｈｊ（８０２）を入力とし、Ｈｊ＝０のときはＭＳＥ基準値ｋをＶ倍（Ｖ＜１）し、Ｈｊ＝１のときは１倍し、後段のＤｓ制御回路２０５へ出力する。また、基準値加重係数Ｖ（８０３）はコントロールレジスタ１０３で図９に示すように設定を変更できるものとする。

上記により、表示画像が肌色画素を多く含む場合において、図２のバックライト制御回路よりバックライト減光率が小さくなり、出力表示の画質を向上することができる。

なお、図８の構成において、表示画像が肌色画素を含む場合に、基準値加重回路８０４の代わりに、ＭＳＥ算出回路２０３の後段で、ＭＳＥおよび判定信号Ｈｉ（８０２）を入力し、ＭＳＥを加重する回路を備え、ＭＳＥをＱ倍（Ｑ＞１）するようにしてもよい。

《分割エリア毎に算出した誤差の最大誤差に基づくバックライト制御》
図２のバックライト制御回路において、出力表示のＭＳＥは設定値に収束するが、表示画像の局所エリアにおけるＭＳＥが大きく、表示の一部で輝度低下が知覚しやすい可能性がある。ここでは、図１０に示すように、表示パネルを複数エリアに分割し、どのエリアでもＭＳＥが設定値以上にならないようにバックライト減光率を調整する機能を備えたバックライト制御回路の第４の具体例について説明する。図１１にはそのようなバックライト制御回路１０４の構成が例示される。同図に示されるバックライト制御回路１０４は、Ｄｓ制御回路２０５、データ伸張回路２２０、及びバックライト電圧生成回路２３０から構成されるのは図２と同様であるが、ＭＳＥ算出回路１００２を、分割したデータに対応して複数備え、また最大ＭＳＥ選択回路１００４と表示データのエリア分割回路１００１を追加して備える点が図２と相違される。

表示データのエリア分割回路１００１では、分割した表示エリアに対応するように表示データを分割し、次に分割した表示データをもとにＭＳＥ算出回路１００２で分割エリア毎にＭＳＥを算出する。これら各エリアのＭＳＥ（ｔ）のうち、最大ＭＳＥ選択回路１００３で分割エリア毎のＭＳＥ（ｔ）の中から最大のＭＳＥ（ＭＳＥmax）を選択して、後段のＤｓ制御回路２０５に出力する。この例において図１０に図示されていない回路要素には図１乃至図４に基づいて説明した構成を適用することができる。

これによれば、後段のＤｓ制御回路２０５では上記ＭＳＥmaxをもとにＤｓを制御するため、表示パネルのどの分割エリアにおいてもＭＳＥまたはＰＳＮＲが一定基準以上となるように、バックライトの減光率が決定される。

《分割エリア毎に算出した誤差に基づく分割エリア毎のバックライト制御》
図１３には分割エリア毎にＭＳＥまたはＰＳＮＲが一定値を保てるようにした液晶ドライバによる表示システムの例が示される。図１２Ａには図１３を適用した場合における表示画像の画質を示し、図１２Ｂはそのときのバックライト光量を表示パネルのエリア毎に示している。

図１３の表示システムは、表示エリアを分割したエリア毎にバックライトモジュールを備え、エリア毎に発光光量を独立に調光できる液晶ドライバ１０１を備える。この液晶ドライバ１０１は、入力表示データを表示エリア毎に分割する表示エリア分割回路１３００を備え、分割されるエリア毎に、図１のバックライト制御回路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，バックライト電源回路１１０と同じ構成を有し、表示エリア毎でＰＳＮＲを一定値に保つようになっている。表示エリア分割回路１３００は、入力表示データを表示エリア毎に分割して、対応する後段のバックライト制御回路１０４へ対応する分割表示データを転送する。バックライト制御回路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，バックライト電源回路１１０は分割したデータを用いること以外は図１と同じ動作を行い、液晶パネル表示エリア１３０１とバックライトモジュール１３０２に転送する。これにより、分割した表示エリアについて、どのエリアでも出力表示のＰＳＮＲを一定値に保つことが可能である。尚、図１３の場合、グラフィックＲＡＭ１０５は分割表示エリア毎のＲＡＭエリア（記憶領域）を意味する。この例において図１３に図示されていない回路要素には図１乃至図４に基づいて説明した構成を適用することができる。

ここでは、バックライト制御回路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，バックライト電源回路１１０を分割エリア毎に備える場合について説明したが、１組だけ備えて、表示エリア毎のデータを時分割に処理するように構成することも可能である。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、以上の説明ではバックライト調光後の表示輝度との誤差をＭＳＥとしたが、輝度差を表すものであれば、ＭＳＥ以外の指標を採用してもよい。

図１は第１の例に係る液晶ドライバを用いた液晶表示システムのブロック図である。 図２は図１の液晶ドライバに適用されるバックライト制御回路の第１の例を示すブロック図である。 図３Ａは第１の例のバックライト制御回路におけるＭＳＥ算出回路の内部動作として入力表示データの階調値と表示輝度との関係を示す説明図である。 図３Ｂは第１の例のバックライト制御回路におけるＭＳＥ算出回路の内部動作として入力表示データの階調値と出力階調との関係を示す説明図である。 図３Ｃは第１の例のバックライト制御回路におけるＭＳＥ算出回路の内部動作として入力表示データの階調値とエラー値との関係を示す説明図である。 図４Ａは第１の例のバックライト制御回路における出力表示の画質の設定方法としてレジスタ値と誤差との関係を例示する説明図である。 図４Ｂは第１の例のバックライト制御回路における出力表示の画質一定の場合に表示画像に応じてバックライトの電力削減率が異なることを示す説明図である。 図５は図１の液晶ドライバに適用されるバックライト制御回路の第２の例を示すブロック図である。 図６Ａはベタ画像判定処理において用いる隣接画像データ間の輝度の相違を把握するときの概念を例示する説明図である。 図６Ｂは図５におけるベタ画像判定処理手順を例示する説明図である。 図７は図５における基準値加重係数の設定方法を示す説明図である。 図８は図１の液晶ドライバに適用されるバックライト制御回路の第３の例を示すブロック図である。 図９は図８における基準値加重係数の設定方法を示す説明図である。 図１０は図１１のバックライト制御回路における効果を説明するための図である。 図１１は図１の液晶ドライバに適用されるバックライト制御回路の第４の例を示すブロック図である。 図１２Ａは図１３の液晶ドライバにより夫々の分割エリアで誤差が均一となる効果を説明する図である。 図１２Ｂは図１３の液晶ドライバにより夫々の分割エリアの輝度が別々にされるという効果を説明する図である。 図１３は第２の例に係る液晶ドライバを用いた液晶表示システムのブロック図である。

符号の説明

１０１ 液晶ドライバ
１０２ システムインタフェース
１０３ コントロールレジスタ
１０４ バックライト制御回路
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 バックライト電源回路
１１１ 液晶ソース信号
１１２ 液晶ゲート信号、コモン信号
１１３ バックライト電源線
１１４ 制御プロセッサ
１１５ 液晶パネル
１１６ バックライトモジュール
２００ 入力表示データ
２０１ フレームＳＹＮＣ
２０２ 前フレームのＤｓ信号
２０３ ＭＳＥ算出回路
２０４ ＭＳＥ基準値
２０５ Ｄｓ制御信号
２０６ Ｄｓ信号
２２０ データ伸張部
２２１ 表示データ伸張係数計算回路
２２２ 伸張係数
２２３ 入力ピクセルデータ×ピクセル伸張係数の計算部
２２４ 飽和演算処理部
２２５ 小数点以下切捨て部
２２６ 伸張表示データ
２３０ バックライト電圧生成回路
２３１ 電圧選択テーブル
２３２ バックライト電圧選択信号
５０１ ベタ画像判定回路
５０２ ベタ画像基準値
５０３ 判定信号
５０４ 基準値加重係数
５０５ 基準値加重回路
８０１ 肌色検出回路
８０２ 判定信号
８０３ 基準値加重係数
８０４ 基準値加重回路
１００１ エリア分割回路
１００２ ＭＳＥ算出回路
１００３ ＭＳＥ（ｔ）
１００４ 最大ＭＳＥ選択回路
１３００ 表示エリア分割回路
１３０１ 液晶パネル表示エリア
１３０２ バックライトモジュール

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装置であって、
   基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、
   前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部と、
   前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との誤差を算出する誤差算出部と、
   前記誤差算出部における誤差の算出結果が、第１の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する基準階調制御部と、を有する表示駆動装置。
2. 請求項１に記載の表示駆動装置において、
   前記伸張部は、該基準階調が最大階調になる係数を、表示データの画素成分毎の値に乗算することによって表示データを伸張する、表示駆動装置。
3. 請求項１に記載の表示駆動装置において、
   前記誤差算出部は、現表示フレームの表示データの輝度と、現表示フレームの表示データを前の表示フレームの基準階調を用いて伸張して得られる輝度との誤差を算出する、表示駆動装置。
4. 請求項１に記載の表示駆動装置において、
   前記誤差として平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を用いる表示駆動装置。
5. 請求項１に記載の表示駆動装置において、
   前記階調制御部における前記第１の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である、表示駆動装置。
6. 請求項４に記載の表示駆動装置において、
   前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される、表示駆動装置。
7. 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装置であって、
   基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、
   前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部と、
   前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を算出する誤差算出部と、
   １フレームに対して、前記入力される表示データのうち、同一の階調値である割合を判定する同一階調値の割合判定部と、
   前記同一階調値の割合判定部による判定結果に従って、前記誤差算出部における平均二乗誤差の算出結果が、第１の基準値または第２の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する階調制御部と、を有し、
   前記階調制御部は、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、同一の階調値である割合が第３の基準値より小さい場合に前記第１の基準値を使用して前記基準階調を変更し、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、同一の階調値である割合が第３の基準値より大きい場合に前記第２の基準値を使用して前記基準階調を変更する、表示駆動装置。
8. 請求項７に記載の表示駆動装置において、
   前記第１の基準値、前記第２の基準値、及び前記第３の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である、表示駆動装置。
9. 請求項８に記載の表示駆動装置において、
   前記第２の基準値は前記第１の基準値よりも大きい、表示駆動装置。
10. 請求項９に記載の表示駆動装置において、
    前記階調制御部における変更前の基準階調と変更後の基準階調の差分は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定された値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される、表示駆動装置。
11. 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装置であって、
    基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、
    前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部と、
    前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を算出する誤差算出部と、
    １フレームに対して、前記入力される表示データのうち、肌色である割合を判定する肌色の割合判定部と、
    前記肌色の割合判定部による判定結果に従って、前記誤差検出部における平均二乗誤差の算出結果が、第１の基準値、または第４の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する階調制御部と、を有し、
    前記階調制御部は、前記入力される表示データのうち、肌色である割合が第５の基準値より小さい場合に前記第１の基準値を使用して前記基準階調を変更し、１フレームに対して、前記入力される表示データのうち、肌色である割合が第５の基準値より大きい場合に前記第４の基準値を使用して前記基準階調を変更する、表示駆動装置。
12. 請求項１１に記載の表示駆動装置において、
    前記肌色の割合判定部は、前記入力される表示データを色相、彩度、明度のすべて、あるいはいずれかに変換する機能と、前記色相、彩度、明度のすべて、あるいはいずれかから肌色を特定する機能を有する、表示駆動装置。
13. 請求項１１に記載の表示駆動装置において、
    前記第１の基準値、前記第４の基準値、及び前記第５の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である、表示駆動装置。
14. 請求項１３に記載の表示駆動装置において、
    前記第４の基準値は前記第１の基準値よりも小さい、表示駆動装置。
15. 請求項１４に記載の表示駆動装置において、
    前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される、表示駆動装置。
16. 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装置であって、
    基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、
    前記基準階調に応じてバックライトを調光するための調光制御部と、
    前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を、表示パネルの複数の表示領域毎算出する誤差算出部と、
    前記誤差算出部における表示領域毎の誤差の算出結果の最大値が、第１の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する基準階調制御部と、を有する表示駆動装置。
17. 請求項１６に記載の表示駆動装置において、
    前記第１の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値で変更可能である、表示駆動装置。
18. 請求項１７に記載の表示駆動装置において、
    前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される、表示駆動装置。
19. 入力される表示データに応じて表示パネルの複数の表示領域毎に個別に駆動する表示駆動装置であって、
    前記表示領域毎に基準階調を入力し、該基準階調が最大階調になるように前記入力される表示データを伸張する伸張部と、
    対応する表示領域の前記基準階調に応じて対応する表示領域のバックライトを調光するための調光制御部と、
    前記入力される表示データに対応する表示輝度と、前記バックライトの調光後の表示輝度との平均二乗誤差ＭＳＥ（Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）を、表示パネルの複数の表示領域毎算出する誤差算出部と、
    前記誤差算出部における表示領域毎の誤差の算出結果の最大値が、第１の基準値に等しくなるように、前記基準階調を変更する基準階調制御部と、を前記表示領域毎に有する表示駆動装置。
20. 請求項１９に記載の表示駆動装置において、
    前記第１の基準値は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値によって変更可能である、表示駆動装置。
21. 請求項２０に記載の表示駆動装置において、
    前記階調制御部における１フレーム間で変更する前記基準階調の階調数は、表示駆動装置の外部からレジスタに設定される値、または、前記平均二乗誤差の大きさに応じて変更される、表示駆動装置。

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