JP5187691B2 - 低電力映像表示装置および映像表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、低電力映像表示装置および映像表示方法に係り、より詳しくは、映像表示装置へ出力される映像データのコントラストおよびバックライトの輝度を同時に調節して映像を出力することにより、バックライトモジュールでの電力消耗を減らすことができ、映像を鮮明に表示することができる、低電力映像表示装置および映像表示方法に関する。
一般に、映像表示装置は、カメラまたは映像装置から印加される映像データを人々の目に見える可視光線として表示する装置であって、例えばＴＶまたはビームプロジェクターなどがこれに属する。最近、技術の発達に伴い、ブラウン管ＴＶにおけるＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＰＤＰ(Plasma Display Panel)パネルを用いた映像表示装置に関する技術の研究が盛んに行われている。
特に、ＬＣＤは自己発光性がないため、これを用いた映像表示装置は別途のＬＣＤ用光源が必要である。このようなＬＣＤ用光源としては主にＣＣＦＬ(Cold Cathode Fluorescent)が使用されているが、光源として用いられるＣＣＦＬはその特性の面で輝度と寿命が反比例関係にある。すなわち、輝度を高めるために高電流で駆動する場合に寿命が減少するが、これに対し、寿命を増やすためには低電流で駆動しなければならないので、高い輝度を達成することが難しいという問題点があった。ところが、実際製品適用の面では大部分の場合に高輝度と長寿命が同時に要求される。
以下に関連図面を参照しながら、前記ＬＣＤパネルを使用する従来の技術に係る映像表示装置について説明する。
図１は従来の技術に係る映像表示装置のブロック図である。
まず、図１に示すように、従来の技術に係る映像表示装置は映像表示部１１０、バックライト駆動部１２０およびデータドライブ１３０から構成される。
ここで、前記映像表示装置１１０は、映像表示パネル１１１およびバックライトモジュール１１２からなり、前記バックライト駆動部１２０およびデータドライブ１３０に連結され、前記データドライブ１３０を介して印加された映像出力データＤを映像表示パネル１１１に出力する。
この際、前記バックライト駆動部１２０は、前記バックライトモジュール１１２を駆動するための駆動電圧Ｃを生成して前記バックライトモジュール１１２に供給し、前記バックライトモジュール１１２は、前記バックライト駆動部１２０から供給される駆動電圧Ｃによって駆動され、一定の輝度を維持しながら前記映像表示パネル１１１に光を供給する。
前記データドライブ１３０は、外部から印加される映像データＲＧＢを映像表示パネル１１１を介して出力するためのデータに変換された映像出力データＤを前記映像表示パネル１１１に伝達する。
すなわち、外部から印加される映像データＲＧＢをユーザの目に見える可視光線の光として出力するために、前記データドライブ１３０を介して変換された映像出力データＤを前記映像表示パネル１１１に伝達し、前記自己発光性のない映像表示パネル１１１に補助光を供給するために、前記バックライト駆動部１２０を介して供給される駆動電圧Ｃをバックライトモジュール１１２に供給して一定の輝度で発光させることにより、映像データＲＧＢを映像表示パネル１１１に表示する。
ところが、前述した従来の技術に係る映像表示装置は、次の問題点があった。
従来の技術に係る映像表示装置は、高輝度および長寿命に対応しようと、映像表示パネル１１１を介して表示される映像を予め設定された輝度で表示するために前記バックライトモジュール１１２を駆動していて、特に高輝度の要求される画面を表示しなければならない場合、あるいはユーザによる外部入力がある場合、一時的にバックライトモジュール１１２に高電流を流して映像表示パネル１１１の輝度に対する能動領域を広める技術が適用されている。
また、映像表示パネル１１１をＬＣＤとして用いる場合、前記映像表示パネル１１１に表示される映像に応じて、これに使用される電流量が変わる。すなわち、前記映像表示パネル１１１への電圧印加と共に映像表示パネル１１１内の液晶分子が電界の方向に再配列されて入射光を遮断するノーマルホワイト(normally white)モードの場合、一般に、映像表示パネル１１１のピクセル(Pixel)に明るいピクセルの数が多くなるほどパネルの消費電力が小さくなるが、映像表示パネル１１１のピクセル(Pixel)に暗いピクセルの数が多くなるほど映像表示部１１０の消費電力が大きくなるという問題点があった。
かかる問題点を解決するために、映像表示パネル１１１の消費電力に応じて、これに連動するバックライトモジュール１１２の駆動電圧Ｃの電流値を制御する方法を使用するが、このような技術を適用する場合、映像表示パネル１１１の消費電流を検出し、これを、バックライトモジュール１１２を駆動させるバックライト駆動部１２０の輝度を制御するための可変範囲に合わせて変形しなければならないなどの追加的な回路を具現しなければならないという問題点があった。
また、全ての映像に対して同一の輝度に制御するため、必ず必要な映像に対してのみ輝度を制御しなければならない場合に比べて消費電力が高いという問題点があった。また、輝度の調整によって、意図した映像とは異なるさらに明るくまたは暗くなった映像が出力され、映像の鮮明性が低下して映像に対する信頼性が落ちるおそれがあるという問題点があった。
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的とするところは、映像表示装置へ出力される映像データのコントラストおよびバックライトの輝度を同時に調節して映像を出力することにより、バックライトモジュールでの電力消耗を減らすことができ、映像を鮮明に表示することができる、低電力映像表示装置および映像表示方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、外部から印加される映像データの輝度を判別する輝度判別部と、前記輝度判別部に連結され、前記判別された映像データの累積ヒストグラムを算出し、前記算出された累積ヒストグラムで予め設定されたピクセル数に該当する映像データの明るさを基準明るさとして選定するヒストグラム分析部と、
前記輝度判別部および前記ヒストグラム分析部に連結され、前記基準明るさに該当するコントラストに映像データを変換させるための輝度制御部と、前記輝度制御部に連結され、前記コントラストが変換された映像データを受け取り、外部に映像を表示するための映像出力信号に変換して出力するデータドライブと、前記ヒストグラム分析部および前記データドライブに連結され、バックライトの輝度を前記基準明るさに該当する輝度に制御するための駆動電源を生成するバックライト制御部と、前記データドライブおよび前記バックライト制御部に連結され、前記バックライト制御部で生成された駆動電源、および前記映像出力信号を受け取り、コントラストが変換された映像および輝度が変換されたバックライトを介して映像を表示する映像表示部とを含んでなり、前記ヒストグラム分析部は、前記映像データの明るさを多数の領域に区分し、前記輝度制御部の多数の領域は、それぞれ前記基準明るさを中心として基準明るさより低い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第１加重値、および基準明るさより高い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第２加重値が予め設定されたものであり、前記輝度制御部は、前記第１加重値及び第２加重値のそれぞれを前記ピクセルに乗算演算して前記ピクセルのコントラストを変換し、前記バックライト制御部は、前記バックライトの輝度を、前記映像データの基準明るさが位置する領域に応じて予め設定された値で制御することを特徴とする。
この際、前記ヒストグラム分析部における基準明るさは、前記累積ヒストグラムの最大値の８０％〜９０％範囲から選ばれたいずれか一範囲の映像データのピクセル数に該当する映像データ明るさであることを特徴とする。
また、前記輝度制御部の多数の領域は、前記映像データの各ピクセルに対して前記印加されるピクセルの明るさが、前記映像データの明るさのうち暗い明るさに予め設定されたブラック変換点の明るさより暗い場合、前記ピクセルのコントラストを変換せずにそのまま出力することを特徴とする。
また、前記輝度制御部は、前記印加されるピクセルの明るさが前記ブラック変換点の明るさより明るくて前記基準明るさより暗い明るさを持つ場合、前記区分された多数の領域のうち前記基準明るさが位置する領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してピクセルのコントラストを変換させ、前記印加されるピクセルの明るさが前記基準明るさより明るい明るさを持つ場合、前記基準明るさが位置する領域の第２加重値を前記ピクセルに乗算演算してピクセルのコントラストを変換させることを特徴とする。
前記輝度制御部は、前記第２加重値が乗算演算されたピクセルに、ユーザによって設定されたオフセット値をさらに合算して前記ピクセルのコントラストを変換させ、前記基準明るさが多数の領域のうち最も明るい明るさを持つ領域に該当し、累積ヒストグラムで映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより暗い明るさを持つ場合、前記映像データのコントラストを変換させずにそのまま出力する。
一方、前記バックライト制御部は前記バックライトの輝度を前記駆動電源をＰＷＭ、ＰＡＭおよびＰＦＭ制御方法の中から選ばれたいずれか一つの制御方法によって制御することを特徴とする。
また、本発明の他の観点によれば、ａ）外部から印加された映像データの輝度を判別する段階と、ｂ）前記判別された輝度を介して前記映像データの累積ヒストグラムを算出し、映像データの基準明るさを選定する段階と、ｃ）前記基準明るさに該当するコントラストに前記映像データを変換させる段階と、ｄ）前記基準明るさに該当する輝度にバックライトの輝度を制御するためのバックライト駆動電源を生成する段階と、ｅ）前記コントラストが変換された映像データ、および前記バックライト駆動電源によって輝度が変換されたバックライトを介して外部に映像を表示する段階とを含んでなり、前記ｂ）段階で前記映像データの明るさを多数の領域に区分し、前記映像データの多数の領域は、それぞれ前記基準明るさを中心として基準明るさより低い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第１加重値、および基準明るさより高い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第２加重値が予め設定されたものであり、前記ｃ）段階は、前記第１加重値及び第２加重値のそれぞれを前記ピクセルに乗算演算して前記ピクセルのコントラストを変換し、
前記ｄ）段階で前記基準明るさに該当する輝度は、前記映像データの基準明るさが位置する領域に応じて予め設定された値であることを特徴とする。
この際、前記ｂ）段階において、基準明るさは前記累積ヒストグラムの最大値の８０％〜９０％範囲から選ばれたいずれか一範囲の映像データのピクセル数に該当する映像データの明るさであることを特徴とする。
前記ｃ）段階は、ｃ−１）前記基準明るさの含まれる領域が多数の領域のうち最大明るさを持つ領域であるかを判断する段階と、ｃ−２）前記ｃ−１）段階で前記基準明るさが最大明るさを持つ領域に含まれないと判断される場合、前記印加された映像データのピクセルの明るさが、映像データの明るさのうち暗い明るさに予め設定されたブラック変換点の明るさより明るいかを判断する段階と、ｃ−３）前記ｃ−２）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点より明るい場合、前記ピクセルの明るさが前記基準明るさより暗いかを判断する段階と、ｃ−４）前記ｃ−３）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより暗い場合、前記基準明るさが含まれた領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してコントラストを適用する段階とを含む。
この際、前記ｃ−３）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより暗い場合、前記ピクセルを変換させずにそのまま出力し、前記ｃ−４）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより明るい場合、前記ピクセルに前記基準明るさが含まれる領域の第２加重値を乗算演算した後、予め設定されたオフセット値を前記演算値に合算してコントラストを適用することを特徴とする。
また、前記ｃ−２）段階で前記基準明るさが最大明るさを持つ領域に含まれる場合、ｃ−２１）前記映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより明るいかを判断する段階と、ｃ−２２）前記ｃ−２１）段階で総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより明るい場合、前記印加された映像データのピクセルの明るさが前記ブラック変換点の明るさより明るいかを判断する段階と、ｃ−２３）前記ｃ−２２）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより明るい場合、前記ピクセルの明るさが基準明るさより明るいかを判断する段階と、ｃ−２４）前記ｃ−２３）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより暗い場合、最大明るさを持つ領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してコントラストを適用する段階とを含むことを特徴とする。
この際、前記ｃ−２２）段階で映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより暗い場合、前記印加された映像データを変換させずにそのまま出力し、前記ｃ−２３）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより暗い場合、前記印加されたピクセルを変換させずにそのまま出力することを特徴とする。
また、前記ｃ−２４）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより明るい場合、最大明るさを持つ領域の第２加重値を前記ピクセルに乗算演算した後、予め設定されたオフセット値を前記演算値に合算してコントラストを適用することを特徴とする。
前記ｄ）段階で、前記バックライト駆動電源はＰＷＭ、ＰＡＭおよびＰＦＭ制御方法の中から選ばれたいずれか一つの制御方法によって制御されることを特徴とする。
本発明に係る低電力映像表示装置および映像表示方法は、映像表示装置へ出力される映像データのコントラストおよびバックライトの輝度を同時に調節して映像を出力することにより、バックライトモジュールの消費電力を調節することができて、電力消耗を減らすことができるという効果がある。
また、本発明に係る低電力映像表示装置および映像表示方法は、映像のコントラストとこれによるバックライトの輝度を同時に調節することにより、映像を鮮明に表示することができて、映像に対する信頼性を向上させることができるという効果がある。
本発明に係る低出力映像表示装置よび映像表示方法の具体的な構造、方法およびその効果に関する事項は、本発明の好適な実施例が図示された図面を参照した次の詳細な説明によって明確に理解されるであろう。
低電力映像表示装置
以下に関連図面を参照しながら、本発明に係る低電力映像表示装置について詳細に説明する。
図２は本発明に係る低電力映像表示装置のブロック図、図３は本発明に係る低電力映像表示装置の輝度および累積ヒストグラムを示すグラフ、図４および図５ａ〜図５ｄは本発明に係る低電力映像表示装置の基準明るさに応じて適用される第１および第２加重値を示すグラフである。
まず、図２に示すように、本発明に係る低電力映像表示装置は、輝度判別部２１０、ヒストグラム分析部２２０、輝度制御部２３０、データドライブ２４０、バックライト制御部２５０および映像表示部２６０からなり、外部から印加される映像データＲＧＢを変換させ、映像表示段２６０を介して、人の目に見える可視光線として表示する。
ここで、前記輝度判別部２１０は、前記ヒストグラム分析部２２０および輝度制御部２３０に連結され、外部から印加される映像データＲＧＢの輝度Ｙを判別して、前記ヒストグラム分析部２２０に前記判別された映像データの輝度Ｙを伝達し、前記輝度制御部２３０に映像データＲＧＢを伝達する。
前記ヒストグラム分析部２２０は、前記輝度判別部２１０、前記輝度制御部２３０および前記バックライト制御部２５０に連結され、前記輝度判別部２１０によって判別された輝度Ｙを用いて、図３に示すように、前記映像データＲＧＢのヒストグラム（Ｈ：Histogram）および累積ヒストグラム（ＣＤＦ：Cumulative Distribution Function）を算出する。前記累積ヒストグラム（ＣＤＦ）は、前記ヒストグラム（Ｈ）を明るさに応じて累積させたグラフである。また、前記ヒストグラム分析部２２０は、前記算出された累積ヒストグラム（ＣＤＦ）を用いて、前記累積ヒストグラム（ＣＤＦ）で予め設定されたピクセル数に該当する明るさを前記映像データＲＧＢの基準明るさＲとして選定する。
前記ヒストグラム分析部２２０で前記映像データＲＧＢの基準明るさＲを選定する方法は、前記累積ヒストグラムＣＤＦの最大値の９０％となる映像データＲＧＢのピクセル数に該当する明るさ、すなわち図３の９０％ ｏｆ ｍａｘ地点に該当する明るさのＲ地点を基準明るさＲとして選定する。この際、前記基準明るさＲを、前記累積ヒストグラムＣＤＦの最大値の９０％となる映像データＲＧＢのピクセル数に該当する明るさとして選定したが、前記基準明るさＲの設定値は、前記累積ヒストグラムＣＤＦの最大値の９０％に限定されず、ユーザに応じて８０％〜９０％の範囲内で変更できる。
前記ヒストグラム分析部２２０は、前記映像データＲＧＢの明るさ（０〜２５５）を多数の領域に区分するが、本発明では５つの領域に区分して説明する。この際、前記第１〜第５領域に区分する方法は任意の基準値を設定するが、第１領域（レベル１）は０〜６３の明るさを持つ領域、第２領域（レベル２）は６４〜１２７の明るさを持つ領域、第３領域（レベル３）は１２８〜１９１の明るさを持つ領域、第４領域（レベル４）は１９２〜２２３の明るさを持つ領域、第５領域（レベル５）は２２４〜２５５の明るさを持つ領域にそれぞれ設定する。このように前記ヒストグラム分析部２２０で前記映像データＲＧＢの明るさを多数の領域に区分する理由は、前記映像データＲＧＢの基準明るさＲに該当する明るさが映像データＲＧＢの９０％の明るさに該当するので、前記映像データＲＧＢを示す基準になれる明るさであるから、前記基準明るさＲが位置する領域別に各映像データＲＧＢに適用されるコントラストの適用比率を異ならせてより効率的に映像データＲＧＢのコントラストを適用することにより、映像を鮮明に変換させるためである。
このように、前記ヒストグラム分析部２２０は、前記映像データＲＧＢに対する累積ヒストグラムＣＤＦを算出し、基準明るさＲを選定し、明るさに応じて第１〜第５領域（レベル１、レベル２、レベル３、レベル４、レベル５）に区分した後、前記累積ヒストグラムＣＤＦのうち基準明るさＲに該当する基準点Ｂがどの領域に該当するかを示すための位置信号Ｌを前記輝度制御部２３０およびバックライト制御部２５０に伝達する。
前記輝度制御部２３０は、前記輝度判別部２１０、前記ヒストグラム分析部２２０および前記データドライブ２４０に連結され、前記輝度判別部２１０から印加された映像データＲＧＢを、前記位置信号Ｌによるコントラストの加重値を適用して前記基準明るさＲに該当するコントラストに変換させる。
この際、前記輝度制御部２３０は、前記映像データＲＧＢの明るさが一定の明るさ以下の場合、コントラストを変更することが映像の鮮明度を低めると判断し、前記映像データＲＧＢをそのまま出力するための基準となるブラック変換点Ａを選定する。前記ブラック変換点Ａは、暗い明るさを持つ地点であって、図４に示すように、第１領域（レベル１）に含まれる「ｔ０」明るさに該当する。
また、前記輝度制御部２３０は、前記ヒストグラム分析部２２０から印加された位置信号Ｌが、前記基準明るさＲの包含領域、すなわち前記基準明るさＲが第１〜第５領域（レベル１〜レベル５）のどの領域に含まれることを示す位置信号Ｌであるかを確認する。すなわち、前記輝度制御部２３０は、前記位置信号Ｌが、前記基準明るさＲの包含領域が第１領域（レベル１）であることを示す信号の場合には図５ａのグラフを利用し、前記基準明るさＲの包含領域が第２領域（レベル２）であることを示す信号の場合には図５ｂのグラフを利用し、前記基準明るさＲの包含領域が第３領域（レベル３）であることを示す信号の場合には図５ｃのグラフを利用し、前記基準明るさＲの包含領域が第４領域（レベル４）であることを示す信号の場合には図５ｄのグラフを利用する。
また、前記輝度制御部２３０は、前記映像データＲＧＢを構成する各ピクセルの明るさに対して、前記ブラック変換点Ａの明るさｔ０と基準明るさＲを基準としてそれぞれ異なる加重値を適用して、各ピクセルのコントラストを変換させる。
例えば、前記ヒストグラム分析部２２０から印加された位置信号Ｌが、基準明るさＲの包含領域が第１領域（レベル１）であることを示す信号の場合には図５ａを利用するが、前記映像データＲＧＢのピクセルの中でも最初に印加されるピクセルの明るさが前記ブラック変換点Ａの明るさｔ０の明るさより暗い明るさを持つならば、前記印加されたピクセルにコントラストを変換させずにそのまま出力する。その後、次いで印加されるピクセルの明るさが前記ブラック変換点Ａの明るさｔ０より明るくて前記基準明るさＲの明るさより暗い場合、前記輝度制御部２３０は、表１の第１領域に該当する第１加重値１．１８７５を前記ピクセルに乗算演算する。そして、次いで印加されるピクセルの明るさが前記基準明るさＲより明るい場合、前記輝度制御部２３０は、表１の第１領域に該当する第２加重値１を前記ピクセルに乗算演算した後、ユーザによって予め設定されたオフセット値をさらに合算してコントラストを適用する。
Figure 0005187691
前記位置信号Ｌが、基準明るさの包含領域が第１〜第４領域（レベル１〜レベル４）であることを示す信号の場合、上述したように、第1領域（レベル１）に含まれる信号の場合と同様の方法で各領域の第１加重値または第２加重値をそれぞれ乗算演算することにより、前記映像データＲＧＢの各ピクセルに対するコントラストを適用する。
前記位置信号Ｌが、基準明るさＲの包含領域が第５領域（レベル５）であることを示す信号の場合、前記輝度制御部２３０は、前記映像データＲＧＢの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさ１２７より明るい明るさを持つかを判断する。この際、前記映像データＲＧＢの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが１２７より暗い明るさを持つ場合、前記輝度制御部２３０は、前記映像データＲＧＢにコントラストを適用せずに全てそのまま出力する。
一方、前記映像データＲＧＢの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが１２７より明るい明るさを持つ場合、前記輝度制御部２３０は、前記基準明るさＲが第１〜第４領域（レベル１〜レベル４）に含まれる場合に対する映像データＲＧＢのコントラスト適用と同様の方法で前記映像データＲＧＢを変換させる。
このような方法によって、前記輝度制御部２３０は、前記映像データＲＧＢの各ピクセルに対してコントラストをそれぞれ適用することにより、映像の鮮明度を高めることができるという利点がある。
前記データドライブ２４０は、前記輝度制御部２３０、前記バックライト制御部２５０および前記映像表示部２６０に連結され、前記輝度制御部２３０からコントラストの適用された映像データＲＧＢを受け取り、前記映像データＲＧＢを、外部に映像を表示するためのデータである映像出力信号Ｄ０に変換して前記映像表示部２６０に伝達する。
また、前記データドライブ２４０は、前記映像データＲＧＢおよびこれに該当するバックライト輝度を同時に合わせるために、同期信号ｓｙｎを前記バックライト制御部２５０に伝達する。
前記バックライト制御部２５０は、前記ヒストグラム分析部２２０、前記データドライブ２４０および前記映像表示部２６０に連結され、前記位置信号Ｌを受け取り、表２のように前記基準明るさＲが含まれる領域に応じてバックライトの輝度を変更させるためのバックライト駆動電源Ｖｃを生成して前記映像表示部２６０に伝達する。
Figure 0005187691
例えば、前記位置信号Ｌが、基準明るさＲの包含領域が第１領域（レベル１）であることを示す信号の場合、前記バックライト制御部２５０は、前記バックライト駆動電圧Ｖｃ
として、基準バックライト輝度の８１．２５％に該当する輝度を発するためのバックライト駆動電圧Ｖｃを生成する。また、前記位置信号Ｌが、基準明るさＲの包含領域が第３領域（レベル３）であることを示す信号の場合、前記バックライト制御部２５０は、前記バックライト駆動電圧Ｖｃとして、基準バックライト輝度の８７．５％に該当する輝度を発するためのバックライト駆動電圧Ｖｃを生成する。
また、前記バックライト制御部２５０は、前記データドライブ２４０へ出力される該当映像データＲＧＢに対する映像出力信号Ｄ０が出力される場合、これと同時に該当輝度を持つバックライト駆動電圧Ｖｃを出力するために、前記データドライブ２４０から印加される同期信号ｓｙｎによって動作して前記データドライブ２４０と同期化させる。
特に、前記バックライト制御部２５０は、前記バックライト駆動電圧Ｖｃを制御するための制御方法として、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)、ＰＡＭ(Pulse Amplitude Modulation)およびＰＦＭ(Pulse Frequency Modulation)制御方法の中から選ばれたいずれか一つの制御方法を用いて、前記バックライト駆動電圧Ｖｃを制御することを特徴とする。
前記映像表示部２６０は、映像表示パネル２６１およびバックライトモジュール２６２からなり、前記データドライブ２４０およびバックライト制御部２５０と連結される。この際、映像表示パネル２６１は前記データドライブ２４０から印加される映像出力信号Ｄ０を外部に表示し、前記バックライトモジュール２６２は前記バックライト制御部２５０から供給されるバックライト駆動電源Ｖｃを受け取り、前記映像表示パネル２６１に補助光としてのバックライトを提供する。これにより、前記映像表示部２６０は映像を外部に表示する。
このような構成を持つ本発明に係る低電力映像表示装置は、前記輝度制御部２３０を介して映像データＲＧＢのコントラストを調節し、前記バックライト制御部２５０を介してバックライト駆動電源Ｖｃを調節することにより、最も電力消耗の多いバックライトモジュール２６２の電力を調節することができて、映像表示装置全体で使用される電力消耗を減らすことができるという利点がある。
また、前記輝度制御部２３０によって映像データＲＧＢのコントラストを変更することにより、映像の鮮明度を向上させることができるという利点がある。
低電力映像表示方法
以下に図６〜図８を参照しながら、本発明に係る低電力映像表示方法についてより詳細に説明する。
図６は本発明に係る低電力映像表示方法を順次示す順序図、図７および図８は本発明に係る低電力映像表示方法中の映像データ変換方法を順次示す順序図である。
まず、図６に示すように、外部から印加される映像データの輝度を判別する（Ｓ３１０）。
前記Ｓ３１０段階で前記映像データの輝度を判別した後、前記判別された輝度から累積ヒストグラムを算出して基準明るさを選定する（Ｓ３２０）。この際、前記Ｓ３２０段階では、前記基準明るさは前記累積ヒストグラムの最大値が９０％となる映像データのピクセル数に該当する映像データの明るさである。また、前記Ｓ３２０段階で前記映像データの明るさを多数の領域、すなわち第１〜第５領域に区分する。
その後、前記Ｓ３２０段階で選定された基準明るさを前記第１〜第５領域のどの領域に該当するかを判断し、当該領域のコントラストに前記映像データを変換させる（Ｓ３３０）。この際、前記映像データを変換させるためのＳ３３０段階は、図７に示すように、前記基準明るさの含まれる領域が前記映像データの第１〜第５領域の中でも最も明るい領域、すなわち第５領域であるかを判断する（Ｓ３３０ａ）。
この際、前記Ｓ３３０ａ段階で前記基準明るさの含まれる領域が第５領域ではない場合、前記印加された映像データのピクセルの明るさが、前記映像データの明るさのうち暗い明るさに予め設定されたブラック変換点の明るさより明るいかを判断する（Ｓ４３１）。
前記Ｓ４３１段階で前記印加された映像データのピクセルの明るさが前記ブラック変換点の明るさより暗い明るさを持つ場合、前記印加された映像データのピクセルにコントラストを適用せずにそのまま出力する（Ｓ４３３）。
もし前記Ｓ４３１段階で前記印加された映像データのピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより明るい明るさを持つ場合、前記印加されたピクセルの明るさが前記基準明るさより暗いかを判断する（Ｓ４３２）。
この際、前記Ｓ４３２段階で前記印加されたピクセルの明るさが前記基準明るさより暗い明るさを持つ場合、基準明るさが含まれた領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してコントラストを適用する（Ｓ４３４）。ここで、前記第１〜第５領域別に前記映像データのコントラストを変更するための固有の加重値として、表１に示すように、各領域別に前記基準明るさを基準として、前記基準明るさより暗い明るさを持つピクセルに適用される第１加重値と、前記基準明るさより明るい明るさを持つピクセルに適用される第２加重値を予め設定する。
もし前記Ｓ４３２段階で前記印加されたピクセルの明るさが前記基準明るさより明るい明るさを持つ場合、前記ピクセルに、前記基準明るさが含まれた領域の第２加重値を乗算演算した後、ユーザによって予め設定されたオフセット値を前記演算値に合算して、前記ピクセルにコントラストを適用する。
特に、図８に示すように、前記Ｓ３３０ａ段階で前記基準明るさの含まれる領域が、最も明るい明るさを持つ領域である第５領域の場合、前記映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセルの明るさが最大明るさ２５５の中間明るさ１２７より明るい明るさを持つかを判断する（Ｓ５３１）。
前記Ｓ５３１段階で前記映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセルの明るさが前記中間明るさ１２７より暗い明るさを持つ場合、前記映像データにコントラストを適用せずにそのまま出力する（Ｓ５３４）。
この際、前記Ｓ５３１段階で前記映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセルの明るさが前記中間明るさ１２７より明るい場合、前記印加されたピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより明るい明るさを持つかを判断する（Ｓ５３２）。
前記Ｓ５３２段階で前記印加されたピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより暗い明るさを持つ場合、前記ピクセルにコントラストを適用せずにそのまま出力する（Ｓ５３５）。もし前記Ｓ５３２段階で前記印加されたピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより明るい明るさを持つ場合、前記印加されたピクセルの明るさが基準明るさより明るい明るさを持つかを判断する（Ｓ５３３）。
前記Ｓ５３３段階で前記印加されたピクセルの明るさが基準明るさより暗い明るさを持つ場合、前記ピクセルに第５領域の第１加重値を乗算演算することにより、コントラストを適用して出力する（Ｓ５３６）。
もし前記Ｓ５３３段階で前記印加されたピクセルの明るさが基準明るさより明るい明るさを持つ場合、前記ピクセルに第５領域の第２加重値を乗算演算した後、前記演算値に、ユーザによって予め設定されたオフセット値を合算することにより、前記ピクセルにコントラストを適用して出力する（Ｓ５３７）。
このように、前記Ｓ３３０段階を介して前記印加される映像データの輝度を判断し、各領域別に前記映像データにそれぞれ相異なる加重値を適用してコントラストを変更することにより、映像データの鮮明度を向上させることができるという効果がある。
前記Ｓ３３０段階での如く、前記印加された映像の各ピクセルにコントラストを適用した後、前記基準明るさに該当する輝度にバックライトの輝度を制御するためのバックライト駆動電源を生成する（Ｓ３４０）。前記バックライトの輝度を制御するための基準も、表２に示すように、ユーザによって、前記基準明るさが該当する領域別に当該バックライト輝度を制御するための加重値が予め設定される。
また、前記Ｓ３４０段階で前記バックライト駆動電源を制御する方法は、ＰＷＭ、ＰＡＭおよびＰＦＭ制御方法の中から選ばれたいずれか一つの制御方法によって前記バックライト駆動電源を制御する。
その後、前記Ｓ３３０およびＳ３４０段階でコントラストが変換された映像データ、および前記制御されたバックライト駆動電源によって輝度が変換されたバックライトを介して外部に映像を表示する。
特に、本発明に係る映像表示方法は、電力消耗が多いバックライトを駆動させるための駆動電源に対して、映像データに応じてその輝度を調節することにより、電力消耗を減らすことができ、前記基準明るさを基準として映像データのコントラストを変更することにより、出力映像の鮮明度を向上させることができるという利点がある。
以上で説明した本発明の好適な実施例は例示の目的で開示されたものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を外れない範囲内において様々な置換、変形および変更が可能であり、それらの置換、変更なども特許請求の範囲に属するものと理解されるべきである。
従来の技術に係る低電力映像表示装置のブロック図である。 本発明に係る低電力映像表示装置のブロック図である。 本発明に係る低電力映像表示装置の輝度および累積ヒストグラムを示すグラフである。 本発明に係る低電力映像表示装置の基準明るさに基づいて適用される第１および第２加重値を示すグラフである。 本発明に係る低電力映像表示装置の基準明るさに基づいて適用される第１および第２加重値を示すグラフである。 本発明に係る低電力映像表示装置の基準明るさに基づいて適用される第１および第２加重値を示すグラフである。 本発明に係る低電力映像表示装置の基準明るさに基づいて適用される第１および第２加重値を示すグラフである。 本発明に係る低電力映像表示装置の基準明るさに基づいて適用される第１および第２加重値を示すグラフである。 本発明に係る低電力映像表示方法を順次示す順序図である。 本発明に係る低電力映像表示方法中の映像データ変換方法を順次示す順序図である。 本発明に係る低電力映像表示方法中の映像データ変換方法を順次示す順序図である。
符号の説明
２１０ 輝度判別部
２２０ ヒストグラム分析部
２３０ 輝度制御部
２４０ バックライト制御部
２５０ データドライブ
２６０ 映像表示部
２６１ 映像表示パネル
２６２ バックライトモジュール
Ｙ 映像データの輝度
Ｌ 位置信号
Ｖｃ バックライト駆動電源
ｓｙｎ 同期信号

Claims (18)

  1. 外部から印加される映像データの輝度を判別する輝度判別部と、
    前記輝度判別部に連結され、前記判別された映像データの累積ヒストグラムを算出し、前記算出された累積ヒストグラムで予め設定されたピクセル数に該当する映像データの明るさを基準明るさとして選定するヒストグラム分析部と、
    前記輝度判別部および前記ヒストグラム分析部に連結され、前記基準明るさに該当するコントラストに映像データを変換させるための輝度制御部と、
    前記輝度制御部に連結され、前記コントラストが変換された映像データを受け取り、外部に映像を表示するための映像出力信号に変換して出力するデータドライブと、
    前記ヒストグラム分析部および前記データドライブに連結され、バックライトの輝度を前記基準明るさに該当する輝度に制御するための駆動電源を生成するバックライト制御部と、
    前記データドライブおよび前記バックライト制御部に連結され、前記バックライト制御部で生成された駆動電源、および前記映像出力信号を受け取り、コントラストが変換された映像および輝度が変換されたバックライトを介して映像を表示する映像表示部とを含んでなり、
    前記ヒストグラム分析部は、前記映像データの明るさを多数の領域に区分し、
    前記輝度制御部の多数の領域は、それぞれ前記基準明るさを中心として基準明るさより低い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第１加重値、および基準明るさより高い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第２加重値が予め設定されたものであり、
    前記輝度制御部は、前記第１加重値及び第２加重値のそれぞれを前記ピクセルに乗算演算して前記ピクセルのコントラストを変換し、
    前記バックライト制御部は、前記バックライトの輝度を、前記映像データの基準明るさが位置する領域に応じて予め設定された値で制御することを特徴とする、低電力映像表示装置。
  2. 前記ヒストグラム分析部における基準明るさは、前記累積ヒストグラムの最大値の８０％〜９０％範囲から選ばれたいずれか一範囲の映像データのピクセル数に該当する映像データ明るさであることを特徴とする、請求項１に記載の低電力映像表示装置。
  3. 前記輝度制御部は、前記映像データの各ピクセルに対して前記印加されるピクセルの明るさが、前記映像データの明るさのうち暗い明るさに予め設定されたブラック変換点の明るさより暗い場合、前記ピクセルのコントラストを変換せずにそのまま出力することを特徴とする、請求項１に記載の低電力映像表示装置。
  4. 前記輝度制御部は、前記印加されるピクセルの明るさが前記ブラック変換点の明るさより明るくて前記基準明るさより暗い明るさを持つ場合、前記区分された多数の領域のうち前記基準明るさが位置する領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してピクセルのコントラストを変換させることを特徴とする、請求項３に記載の低電力映像表示装置。
  5. 前記輝度制御部は、前記印加されるピクセルの明るさが前記基準明るさより明るい明るさを持つ場合、前記基準明るさが位置する領域の第２加重値を前記ピクセルに乗算演算してピクセルのコントラストを変換させることを特徴とする、請求項３に記載の低電力映像表示装置。
  6. 前記輝度制御部は、前記第２加重値が乗算演算されたピクセルに、ユーザによって設定されたオフセット値をさらに合算して前記ピクセルのコントラストを変換させることを特徴とする、請求項５に記載の低電力映像表示装置。
  7. 前記輝度制御部は、前記基準明るさが多数の領域のうち最も明るい明るさを持つ領域に該当し、累積ヒストグラムで映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより暗い明るさを持つ場合、前記映像データのコントラストを変換させずにそのまま出力することを特徴とする、請求項３に記載の低電力映像表示装置。
  8. 前記バックライト制御部は、前記駆動電源をＰＷＭ、ＰＡＭおよびＰＦＭ制御方法の中から選ばれたいずれか一つの制御方法によって制御することを特徴とする、請求項１に記載の低電力映像表示装置。
  9. ａ）外部から印加された映像データの輝度を判別する段階と、
    ｂ）前記判別された輝度を介して前記映像データの累積ヒストグラムを算出し、映像データの基準明るさを選定する段階と、
    ｃ）前記基準明るさに該当するコントラストに前記映像データを変換させる段階と、
    ｄ）前記基準明るさに該当する輝度にバックライトの輝度を制御するためのバックライト駆動電源を生成する段階と、
    ｅ）前記コントラストが変換された映像データ、および前記バックライト駆動電源によって輝度が変換されたバックライトを介して外部に映像を表示する段階とを含んでなり、
    前記ｂ）段階で前記映像データの明るさを多数の領域に区分し、
    前記映像データの多数の領域は、それぞれ前記基準明るさを中心として基準明るさより低い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第１加重値、および基準明るさより高い明るさを持つ映像データのピクセルに適用される第２加重値が予め設定されたものであり、
    前記ｃ）段階は、前記第１加重値及び第２加重値のそれぞれを前記ピクセルに乗算演算して前記ピクセルのコントラストを変換し、
    前記ｄ）段階で前記基準明るさに該当する輝度は、前記映像データの基準明るさが位置する領域に応じて予め設定された値であることを特徴とする、低電力映像表示方法。
  10. 前記ｂ）段階において、基準明るさは前記累積ヒストグラムの最大値の８０％〜９０％範囲から選ばれたいずれか一範囲の映像データのピクセル数に該当する映像データの明るさであることを特徴とする、請求項請求項９に記載の低電力映像表示方法。
  11. 前記ｃ）段階は、
    ｃ−１）前記基準明るさの含まれる領域が多数の領域のうち最大明るさを持つ領域であるかを判断する段階と、
    ｃ−２）前記ｃ−１）段階で前記基準明るさが最大明るさを持つ領域に含まれないと判断される場合、前記印加された映像データのピクセルの明るさが、映像データの明るさのうち暗い明るさに予め設定されたブラック変換点の明るさより明るいかを判断する段階と、
    ｃ−３）前記ｃ−２）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点より明るい場合、前記ピクセルの明るさが前記基準明るさより暗いかを判断する段階と、
    ｃ−４）前記ｃ−３）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより暗い場合、前記基準明るさが含まれた領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してコントラストを適用する段階とを含んでなることを特徴とする、請求項９に記載の低電力映像表示方法。
  12. 前記ｃ−３）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより暗い場合、前記ピクセルを変換させずにそのまま出力することを特徴とする、請求項１１に記載の低電力映像表示方法。
  13. 前記ｃ−４）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより明るい場合、前記ピクセルに前記基準明るさが含まれる領域の第２加重値を乗算演算した後、予め設定されたオフセット値を前記演算値に合算してコントラストを適用することを特徴とする、請求項１１に記載の低電力映像表示方法。
  14. 前記ｃ−２）段階で前記基準明るさが最大明るさを持つ領域に含まれる場合、
    ｃ−２１）前記映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより明るいかを判断する段階と、
    ｃ−２２）前記ｃ−２１）段階で総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより明るい場合、前記印加された映像データのピクセル明るさが前記ブラック変換点の明るさより明るいかを判断する段階と、
    ｃ−２３）前記ｃ−２２）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより明るい場合、前記ピクセルの明るさが基準明るさより明るいかを判断する段階と、
    ｃ−２４）前記ｃ−２３）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより暗い場合、最大明るさを持つ領域の第１加重値を前記ピクセルに乗算演算してコントラストを適用する段階とを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の低電力映像表示方法。
  15. 前記ｃ−２２）段階で映像データの総ピクセル数の４０％に該当するピクセル数の明るさが最大明るさの中間明るさより暗い場合、前記印加された映像データを変換させずにそのまま出力することを特徴とする、請求項１４に記載の低電力映像表示方法。
  16. 前記ｃ−２３）段階で前記ピクセルの明るさがブラック変換点の明るさより暗い場合、前記印加されたピクセルを変換させずにそのまま出力することを特徴とする、請求項１４に記載の低電力映像表示方法。
  17. 前記ｃ−２４）段階で前記ピクセルの明るさが基準明るさより明るい場合、最大明るさを持つ領域の第２加重値を前記ピクセルに乗算演算した後、予め設定されたオフセット値を前記演算値に合算してコントラストを適用することを特徴とする、請求項１４に記載の低電力映像像表示方法。
  18. 前記ｄ）段階で前記バックライト駆動電源はＰＷＭ、ＰＡＭおよびＰＦＭ制御方法の中から選ばれたいずれか一つの制御方法によって制御されることを特徴とする、請求項９に記載の低電力映像表示方法。
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