JP5232410B2 - Display device driving circuit, display device, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、制御可能な光源を持ち、該光源の前面に配置された光の透過率を制御する透過率制御素子を制御することにより表示を行う、表示装置およびその駆動回路に係わり、特に液晶素子を用いた表示装置の駆動回路(例えばLSI)、それを用いた表示装置、電子機器に関する。 The present invention relates to a display device that has a controllable light source and performs display by controlling a transmittance control element that controls the transmittance of light disposed in front of the light source, and a driving circuit for the display device. The present invention relates to a driving circuit (eg, LSI) of a display device using an element, a display device using the same, and an electronic device.
携帯電話などで用いられる小型液晶ディスプレイは、消費電力を小さく抑えることが重要である。液晶ディスプレイは、光の透過率を制御可能な液晶画面をバックライトで後部から照らし、その透過光で画像を表示している。液晶ディスプレイにおいて、その消費電力のほとんどはバックライトで消費されるため、バックライトの消費電力を小さく抑えることが、液晶ディスプレイの低消費電力化に非常に有効である。そのため、特開平11−65531号公報(以下特許文献1)に示すように、表示画像の階調の最大値:Xを取得し、該表示画像の階調の最大値:Xが液晶表示画面の最大階調(8ビットRGBであれば255階調)となるように画像全体のデータを伸張し、該最大階調(255階調)時の輝度値が、前記、表示画像の階調の最大値の輝度値となるようにバックライトの光量を下げることで、消費電力を下げる方式が提案されている。 In a small liquid crystal display used in a cellular phone or the like, it is important to keep power consumption small. The liquid crystal display illuminates a liquid crystal screen capable of controlling light transmittance from the rear with a backlight, and displays an image with the transmitted light. In the liquid crystal display, most of the power consumption is consumed by the backlight. Therefore, keeping the power consumption of the backlight small is very effective in reducing the power consumption of the liquid crystal display. Therefore, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 11-65531 (hereinafter referred to as Patent Document 1), the maximum gradation value X of the display image is acquired, and the maximum gradation value X of the display image is obtained from the liquid crystal display screen. The data of the entire image is expanded so that the maximum gradation (255 gradations for 8-bit RGB) is obtained, and the luminance value at the maximum gradation (255 gradations) is the maximum gradation of the display image. There has been proposed a method of reducing power consumption by reducing the amount of light of the backlight so that the luminance value becomes the value.
更に、消費電力を下げるために、特許文献1には、表示画像の階調のヒストグラムをとり、そのヒストグラムにおいて、表示画像の最大階調からのヒストグラムの累計値が一定の画素数分である階調の値P1を最大階調として画像データを伸張し、前記階調P1の輝度値が最大階調:Xの表示時の輝度値となるようにバックライトの光量を下げることにより、消費電力を下げる工夫がなされている。
テレビ画像などでは、図15に示すように、その階調のヒストグラムにおいて最大階調(255階調)に突出したピークを持ち、他の階調はなだらかに変化しているものが多い。このような最大階調での突出したピークのために、前記表示画像の最大階調からの一定の画素数分が、最大階調を示すピクセル数でほとんど占められてしまう。結果階調の分布のピークが最大階調、又は最大階調に非常に近い値となって、バックライトの光量を下げることができず、低消費電力化できないという問題があった。 As shown in FIG. 15, a television image or the like often has a peak protruding to the maximum gradation (255 gradations) in the gradation histogram, and other gradations change gently. Due to such a prominent peak at the maximum gradation, a certain number of pixels from the maximum gradation of the display image is almost occupied by the number of pixels indicating the maximum gradation. As a result, the peak of the distribution of gradation becomes the maximum gradation or a value very close to the maximum gradation, and there is a problem that the amount of light of the backlight cannot be reduced and the power consumption cannot be reduced.
本発明は、かかる問題を解決すべく、最大階調からのヒストグラム累積値を計算する際に、一定階調(たとえば最大階調)を含む複数の階調の画素を累積対象から除いて計算を行うとともに、累積対象の所定の割合をピクセル伸張時に除外する手段を提供することを目的とする。 In order to solve such a problem, the present invention, when calculating the histogram cumulative value from the maximum gradation, excludes pixels of a plurality of gradations including a certain gradation (for example, the maximum gradation) from the accumulation object and performs the calculation. It is an object of the present invention to provide a means for excluding a predetermined ratio of accumulation targets at the time of pixel expansion.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明に関わる表示装置駆動回路は光量を制御可能な光源と、光源前面に配置された光の透過率を制御する透過率制御素子を制御するものであって、駆動回路は表示画像の階調ごとの画素数を計測し、累計対象の最大階調からの累計値が、全画素数の一定の割合に達した閾値階調を最大階調として表示画像データを伸張し、最大階調表示時に閾値階調の表示輝度と同じ輝度になるように光源を制御することを特徴とする。 The display device driving circuit according to the present invention controls a light source capable of controlling the amount of light and a transmittance control element for controlling the transmittance of light arranged in front of the light source. Measure the number of pixels for each pixel, and expand the display image data using the threshold grayscale that has reached a certain percentage of the total number of pixels as the cumulative value from the maximum grayscale to be accumulated. The light source is controlled to have the same luminance as the display luminance of the threshold gradation.
この表示装置駆動回路の累計対象には表示画像の最高階調を除いても良い。また、累計対象に表示画像の最高階調を含んでも良い。合わせて、累計対象として表示画像の最高階調を含むか否かを切り替えることが可能であってもよい。 The maximum gradation of the display image may be excluded from the cumulative target of the display device driving circuit. Further, the maximum gradation of the display image may be included in the accumulation target. In addition, it may be possible to switch whether or not to include the highest gradation of the display image as a cumulative target.
本発明に関わる表示装置駆動回路は表示画像フレームのヒストグラムを計算するヒストグラム累積値演算回路と、ピクセル伸張係数を算出する係数演算回路と、ピクセル伸張回路を含む光源及び表示装置を駆動するものであって、このヒストグラム累積値演算回路は各階調の画素数を表示画像フレーム単位で合計して出力し、この係数演算回路は各階調の合計値からピクセル伸張係数を導出して出力し、ピクセル伸張回路はピクセル伸張係数以下の階調が全階調となるように表示画像フレームの階調を伸張することを特徴とする。 A display device driving circuit according to the present invention drives a histogram cumulative value calculation circuit that calculates a histogram of a display image frame, a coefficient calculation circuit that calculates a pixel expansion coefficient, a light source including the pixel expansion circuit, and a display device. The histogram cumulative value calculation circuit sums and outputs the number of pixels of each gradation for each display image frame, and the coefficient calculation circuit derives and outputs a pixel expansion coefficient from the total value of each gradation. Is characterized in that the gradation of the display image frame is expanded so that the gradation below the pixel expansion coefficient becomes all gradations.
この表示装置駆動回路のヒストグラム累積値演算回路は表示画像の最高階調の画素数を出力しないものであっても良く、また、最高階調の画素数を出力するものであっても良い。更には、ヒストグラム累積値演算回路がモード切り替え用レジスタを有し、モード切り替え用レジスタの設定によって最高階調の画素数を出力するようにしても良い。 The histogram cumulative value calculation circuit of the display device driving circuit may not output the number of pixels of the highest gradation of the display image, or may output the number of pixels of the highest gradation. Furthermore, the histogram cumulative value calculation circuit may have a mode switching register, and the number of pixels of the highest gradation may be output by setting the mode switching register.
この表示装置駆動回路のヒストグラム累積値演算回路は各階調の画素数をそれぞれ異なる信号線で同時に出力しても良い。更にはこの表示装置駆動回路のヒストグラム累積値演算回路は各階調の画素数を同じ信号線で逐次出力しても良い。 The histogram cumulative value calculation circuit of the display device driving circuit may simultaneously output the number of pixels of each gradation through different signal lines. Further, the histogram cumulative value calculation circuit of the display device driving circuit may sequentially output the number of pixels of each gradation through the same signal line.
この表示装置駆動回路の係数演算回路はスレッシュホルド判定値を保持するスレッシュホルド判定値格納レジスタを含み、順次高階調のものから各階調の画素数を加算し、スレッシュホルド判定値と対比して表示画像フレーム毎のピクセル伸張係数を決定することを特徴とする。 The coefficient calculation circuit of this display device driving circuit includes a threshold determination value storage register for holding a threshold determination value, and sequentially adds the number of pixels of each gradation from the one with the highest gradation, and displays it in comparison with the threshold determination value. A pixel expansion coefficient for each image frame is determined.
この表示装置駆動回路の係数演算回路は複数の表示画像フレーム毎にピクセル伸張係数を導出し、その平均値をピクセル伸張係数として出力しても良い。 The coefficient calculation circuit of the display device driving circuit may derive a pixel expansion coefficient for each of a plurality of display image frames and output the average value as the pixel expansion coefficient.
この表示装置駆動回路のピクセル伸張回路はピクセル伸張係数以下の階調を線形に伸張することを特徴とする。 The pixel expansion circuit of the display device driving circuit is characterized by linearly expanding gradations less than the pixel expansion coefficient.
この表示装置駆動回路は更にCPU及び照度センサを有し、照度センサが取得した照度によって、CPUがスレッシュホルド判定値格納レジスタの値を書き換えるようしても良い。 The display device driving circuit may further include a CPU and an illuminance sensor, and the CPU may rewrite the value of the threshold determination value storage register according to the illuminance acquired by the illuminance sensor.
この表示装置駆動回路は、更にバックライト及びバックライトコントローラを含み、導出したピクセル伸張係数に応じてバックライトコントローラがバックライトを制御しても良い。 The display device driving circuit may further include a backlight and a backlight controller, and the backlight controller may control the backlight according to the derived pixel expansion coefficient.
これらの表示装置駆動回路を含むことを特徴とする表示装置や電子機器に適用することも可能である。 The present invention can also be applied to a display device or an electronic device including these display device driving circuits.
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通りである。 The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
本発明によれば、画面内に写りこんだ映像的には重要でない光源(太陽や蛍光灯)等の最大階調のピクセル数を無視することで、消費電力を大きく削減できる。 According to the present invention, the power consumption can be greatly reduced by ignoring the number of pixels of the maximum gradation such as a light source (sun or fluorescent lamp) that is not important in terms of video reflected in the screen.
本発明によれば、最大階調数のピクセル数が一定以上の場合にヒストグラムの累計値に最大階調のピクセル数を入れて計算することで、2値画像で高輝度の表示箇所の輝度低下を無くし、美しく表示できる。 According to the present invention, when the number of pixels of the maximum number of gradations is equal to or larger than a certain value, the luminance reduction of the display portion having high luminance in the binary image is performed by calculating by adding the number of pixels of the maximum gradation to the cumulative value of the histogram. Can be displayed beautifully.
本発明によれば、雲のような全体的に白っぽい画像でも、最大階調の直ぐ下の階調が大きなピクセル数を持つので、画像が劣化しない。 According to the present invention, even in an overall whitish image such as a cloud, the gradation does not deteriorate because the gradation immediately below the maximum gradation has a large number of pixels.
本発明の表示装置の駆動回路は、一定階調の画素数をヒストグラムの累計値に入れるか入れないかを決めるモードレジスタを表示駆動回路内に持つ。結果、本発明によれば、動画など自然画が多い画像を表示する場合には、CPUがアプリケーションを判断して最大階調をヒストグラムから除き、文書ファイルなど2値画像の多い画像を表示する場合には最大階調をヒストグラムに入れることができるので、より画像をきれいに表示することができる。 The drive circuit of the display device of the present invention has a mode register in the display drive circuit that determines whether or not the number of pixels of a certain gradation is included in the cumulative value of the histogram. As a result, according to the present invention, when displaying an image with many natural images such as a moving image, the CPU determines the application, removes the maximum gradation from the histogram, and displays an image with many binary images such as a document file. Since the maximum gradation can be included in the histogram, the image can be displayed more clearly.
本発明の表示装置の駆動回路は、最大階調のピクセル数をヒストグラム累計値に入れるか入れないかを決定する最大階調のピクセル数の閾値をCPUにより設定することができる。結果、本発明によれば、液晶などの階調輝度特性により、最適な閾値を設定することが可能となり、より画像表示を綺麗にすることができる。 In the driving circuit of the display device of the present invention, the CPU can set a threshold value for the maximum number of pixels that determines whether the maximum number of pixels is included in the cumulative histogram value. As a result, according to the present invention, it is possible to set an optimum threshold value based on gradation luminance characteristics of liquid crystal or the like, and the image display can be made more beautiful.
さらに本発明によれば、最大階調のピクセル数をヒストグラム累計値に入れるか入れないかを決定する最大階調のピクセル数の閾値をCPUにより設定することができる。結果、バックライトの老朽化による輝度の低下などが起こった場合でも、最適な閾値を設定することにより、より画像をきれいに表示することができる。 Furthermore, according to the present invention, the CPU can set a threshold value for the maximum number of pixels for determining whether the maximum number of pixels is included in the cumulative histogram value or not. As a result, even when the brightness decreases due to the aging of the backlight, the image can be displayed more clearly by setting the optimum threshold value.
(本発明の前提)
最大階調(255階調)の突出したピークは、主に以下に示す2つの原因により発生する。
(1)画面内に光源などが写っている。
(2)広い輝度範囲を持つ原画像を撮影してデジタル化した際に、最大階調(255階調)以上の輝度の部分が、すべて255階調に揃えられること。
(Premise of the present invention)
The prominent peak of the maximum gradation (255 gradations) occurs mainly due to the following two causes.
(1) A light source is shown in the screen.
(2) When an original image having a wide luminance range is photographed and digitized, all the portions of luminance higher than the maximum gradation (255 gradations) are aligned to 255 gradations.
(1)の光源などが写っているというのは、図16に示すように、画面内に蛍光灯や太陽などの光源が入ってしまった場合であり、この様な光源は画面構成上重要でない場合が多く、明るさが多少変化しても問題ない。 The light source of (1) is reflected when a light source such as a fluorescent lamp or the sun enters the screen as shown in FIG. 16, and such a light source is not important in the screen configuration. In many cases, there is no problem even if the brightness changes slightly.
(2)の場合とは、図17に示すように、最大階調以上の輝度を持った部分が最大階調にそろえられたために生じたピークのことである。デジタル化時に既に原画像から誤差が生じている。よって、少々明るさが変化しても問題ない。 In the case of (2), as shown in FIG. 17, it is a peak generated because a portion having a luminance equal to or higher than the maximum gradation is aligned to the maximum gradation. An error has already occurred in the original image during digitization. Therefore, there is no problem even if the brightness changes slightly.
従って、前記課題を解決するために本発明は、最大階調からのヒストグラムの累計値を計算する際に、一定階調(例えば最大階調ないしはその近傍)の画素数は除いて計算を行う。 Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention calculates the cumulative value of the histogram from the maximum gradation, excluding the number of pixels of a certain gradation (for example, the maximum gradation or its vicinity).
次に本発明が狙うコントラストを向上させるために行う画像伸張処理について図1及び図2を用いて説明する。 Next, image expansion processing performed to improve the contrast targeted by the present invention will be described with reference to FIGS.
図1はピクセル伸張係数x及びスレッシュホルド判定値yの概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a pixel expansion coefficient x and a threshold determination value y.
この図1において、ピクセル伸張係数xという用語が用いられている。これは、表示画像において、累計の対象となる最大階調以下の階調値であるピクセルの累積数が、画像1フレームに含まれる全ピクセル数のy%となる階調xのことをいう。 In FIG. 1, the term pixel expansion factor x is used. This means a gradation x in which the cumulative number of pixels having a gradation value equal to or lower than the maximum gradation to be accumulated in the display image is y% of the total number of pixels included in one frame of the image.
該ピクセル伸張係数であるx階調を図1(b)に示すように255階調に割り当て、0階調以上x階調以下の表示データを図1(b)に示すように直線的に、出力階調に割り当てる。一方、x階調以上は出力階調を最大値(255階調)に一律割り当てる。 As shown in FIG. 1B, the pixel gradation coefficient x gradation is assigned to 255 gradations, and display data from 0 gradation to x gradation is linearly displayed as shown in FIG. Assign to output tone. On the other hand, the output gradation is uniformly assigned to the maximum value (255 gradations) for x gradations or more.
このように、本明細書記載の発明では、0〜xの階調を0〜255に伸張することにより、コントラストをあげることができる。 Thus, in the invention described in this specification, the contrast can be increased by extending the gradation of 0 to x to 0 to 255.
上述の通り、本発明では、x階調以上、最大-γ(255-γ)階調以下の階調値であるピクセル数が全ピクセル数のy%であるx階調をピクセル伸張係数と呼び、この階調を最大(255)階調に割り当てて、画像を伸張する。このy%の値をスレシュホルド判定値と本発明では定義する。なお、このスレッシュホルド判定値は設計事項であり、回路設計者が適宜決定するものである。このスレッシュホルド判定値は形成した画像のピクセル伸張係数以上の画素が、全体の画像に対して十分小さく目立たないような値が設定されることが望ましい。 As described above, in the present invention, the x gradation in which the number of pixels whose gradation value is greater than or equal to the x gradation and equal to or less than the maximum −γ (255−γ) gradation is y% of the total number of pixels is called a pixel expansion coefficient. This gradation is assigned to the maximum (255) gradation, and the image is expanded. The value of y% is defined as a threshold judgment value in the present invention. Note that this threshold determination value is a design matter and is appropriately determined by a circuit designer. It is desirable that the threshold determination value is set to a value such that pixels that are equal to or larger than the pixel expansion coefficient of the formed image are not sufficiently conspicuous with respect to the entire image.
これに対し、図2は画像情報が低階調に集中している場合の例であり、これを用いてピクセル伸張係数の「下限値」を説明する。 On the other hand, FIG. 2 shows an example in which the image information is concentrated in the low gradation, and the “lower limit value” of the pixel expansion coefficient will be described using this.
低階調に画像情報が集中している場合、上述の方法で求めたピクセル伸張係数xは小さな値となる。これにより、図2(b)に示すように伸張倍率が大きくなりすぎ、出力画像のゆがみも大きくなる。このような場合に対応するためにピクセル伸張係数をこれ以上は下げない階調(図1の1402)を設計事項として決める。これを以後、「下限値」と呼ぶ。 When image information is concentrated at low gradations, the pixel expansion coefficient x obtained by the above method is a small value. As a result, as shown in FIG. 2B, the expansion ratio becomes too large, and the distortion of the output image also increases. In order to cope with such a case, a gradation (1402 in FIG. 1) that does not further reduce the pixel expansion coefficient is determined as a design item. This is hereinafter referred to as “lower limit value”.
なお本書では、取り扱うデータを255階調の8ビットデータとして説明するが、10ビットデータ(1023階調)等であっても問題は無い。 In this document, the data handled is described as 8-bit data with 255 gradations, but there is no problem even with 10-bit data (1023 gradations).
上記の前提を踏まえた上で、以下、図面を参酌して本発明の各実施の形態を説明する。 Based on the above assumptions, each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図3は第1の実施の形態の表示装置のブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 3 is a block diagram of the display device according to the first embodiment.
この表示装置100は、表示装置駆動回路101、中央処理装置(CPU)102、表示メモリ103、内部バス104、バックライト111、液晶画面112より構成される。
The
表示装置駆動回路101はバックライト111及び液晶画面112を駆動させるための回路のことをいう。表示装置駆動回路101は、入出力インターフェイス回路105、ヒストグラム累積値演算回路106、係数演算回路107、バックライトコントローラ108、ピクセル伸張回路109、液晶コントローラ110、駆動回路内メモリ113、タイミング制御回路114を含んで構成される。
The display
CPU102は、表示装置駆動回路101にデータを送信し、液晶画面112に表示を行わせるプロセッサである。
The
メモリ103は液晶画面に表示を行う為に輝度、色相、彩度についての属性を保持するためのメモリである。本発明では表示装置駆動回路101外部の内部バス104上に接続されている。しかし、表示装置駆動回路101と直接接続して表示装置駆動回路101専用としてもよく、あるいは表示装置駆動回路101内蔵としても良い。またこれをCPU102と共用するように設計しても良い。
A
内部バス104は表示装置100内の各モジュール間でデータを転送するのに用いられるバスのことを言う。
The
バックライト111は、自発光しない液晶画面112を照射することで液晶画面112の視認性を向上させるための光源である。
The
液晶画面112は液晶素子を組み込んだ画像表示装置である。
The
次に表示装置駆動回路101内部のモジュールについて説明する。
Next, the modules inside the display
入出力インターフェイス回路(入出力IF回路)105は内部バス104から送信されるデータを受信するインターフェイス部である。この入出力インターフェイス回路105は液晶表示を行う状況(表示開始モード)か否かを示す、図示しない「表示開始レジスタ」を含んでいる。
An input / output interface circuit (input / output IF circuit) 105 is an interface unit that receives data transmitted from the
ヒストグラム累積値演算回路106は1フレーム分の表示データから最高階調(255階調)から下限値までの階調毎のピクセル数を求め、ヒストグラム化する回路である。
The histogram cumulative
係数演算回路107は、ヒストグラム累積値演算回路106の出力から、各階調までのピクセル数の和を求める。これにより、ピクセル伸張係数である「x階調」を導出する。
The
なお、ヒストグラム累積値演算回路106及び係数演算回路107は本発明の特徴的な箇所に付き、後に詳述する。
Note that the histogram cumulative
バックライトコントローラ108はバックライト111の照度等を調整する機能を有する。この照度の調整により、バックライト111による電力消費を低減することが可能となる。
The
ピクセル伸張回路109はピクセル伸張係数に基づき、表示画像の階調に対して伸張処理を行う回路である。
The
液晶コントローラ110はピクセル伸張回路109の出力データに基づき液晶画面112に表示を行うためのコントローラである。
The
駆動回路内メモリ113は入出力インターフェイス回路105経由で送られた表示データを一時的に蓄積するメモリである。なお、駆動回路内メモリ113の容量はシステムによって異なるが、1フレーム分のフレームメモリを持つシステムが一般的である。ただし、本発明においては、数バイトのFIFOメモリのようなものでも特に問題は無い。
The drive circuit
タイミング制御回路114は入出力インターフェイス回路105経由で送られる表示データに対して、表示データの開始位置を示すSYNC信号を出力する。このSYNC信号に同期して、表示データを駆動回路内メモリ113からヒストグラム累積値演算回路106及びピクセル伸張回路109に出力する。
The
以下、この表示装置の動作について説明する。 The operation of this display device will be described below.
CPU102は液晶画面112にデータを表示するとき、入出力インターフェイス回路105内の図示しない「表示開始レジスタ」に表示開始を表す値を書き込む。その後、表示メモリ103から表示データを入出力インターフェイス回路105経由で駆動回路内メモリ113へ転送する。
When displaying data on the
表示開始モードになると、表示装置駆動回路101のタイミング制御回路114は、表示データの開始位置を示すフレームSYNC信号を出力する。このフレームSYNC信号に同期して、表示データを駆動回路内メモリ113からヒストグラム累積値演算回路106及びピクセル伸張回路109に出力する。
In the display start mode, the
駆動回路内メモリ113から出力された表示データはヒストグラム累積値演算回路106でヒストグラム化される。このヒストグラムの一例が図4である。
The display data output from the
この図4では最大階調値である255階調から下限値までの各階調毎の画素の累計値(ヒストグラム)を求める。なお、この段階で最大階調値である255階調近傍の階調をカウントするかは設計事項である。カウントしても係数演算回路107に出力しない処理、又は係数演算回路107に出力しても係数演算回路107で無視する設計も考えられる。
In FIG. 4, the cumulative value (histogram) of pixels for each gradation from the maximum gradation value of 255 gradation to the lower limit value is obtained. Note that it is a design matter whether to count the gradation near the 255 gradation that is the maximum gradation value at this stage. A process that does not output to the coefficient
ヒストグラム累積値演算回路106により導出されたヒストグラム化されたデータは係数演算回路107に送信される。係数演算回路107はこのヒストグラム化されたデータより、ピクセル伸張係数を求める。
Histogram data derived by the histogram cumulative
ここで、係数演算回路107によるピクセル伸張係数の導出方法を図4に基づき説明する。本実施の形態の例では階調の最大値である255階調及びそれに続く254階調はピクセル伸張係数の導出に用いない(累積の対象に含めない)ものとする。そして累積対象の上限である253階調だけでは加算できないため、255−2(255階調及び254階調)−1、すなわち252を処理のカウンタである変数aの初期値とする。
Here, a method of deriving the pixel expansion coefficient by the
最初に253階調以下で変数a階調以上のピクセル数の和を求める。このピクセル数の和が所定のスレッシュホルド判定値より小さければaの値から1を減じて、再度ピクセル数の和を求める。すなわち、この例ではa=251となり、251階調から253階調のピクセル数の和を求める。これを下限値に到達するか、ピクセル数の和がスレッシュホルド判定値より大きくなるまで繰り返すこととなる。 First, the sum of the number of pixels of 253 gradations or less and variable a gradations or more is obtained. If the sum of the number of pixels is smaller than a predetermined threshold determination value, 1 is subtracted from the value of a, and the sum of the number of pixels is obtained again. That is, in this example, a = 251, and the sum of the number of pixels from 251 to 253 gradations is obtained. This is repeated until the lower limit is reached or the sum of the number of pixels becomes larger than the threshold determination value.
一方、このピクセル数の和が所定のスレッシュホルド判定値より大きければ、その時点でのaの値に1を加えたものをピクセル伸張係数として確定する。また、ピクセル数の和が所定のスレッシュホルド判定値より大きくなることなく変数aが下限値まで達すれば、下限値(図4では220)をピクセル伸張係数として取り扱う。 On the other hand, if the sum of the number of pixels is larger than a predetermined threshold determination value, a value obtained by adding 1 to the value of a at that time is determined as the pixel expansion coefficient. If the variable a reaches the lower limit without the sum of the number of pixels becoming larger than a predetermined threshold determination value, the lower limit (220 in FIG. 4) is handled as the pixel expansion coefficient.
ピクセル伸張係数が確定すれば、係数演算回路107は確定したピクセル伸張係数をバックライトコントローラ108、ピクセル伸張回路109に出力する。
If the pixel expansion coefficient is determined, the
次に、バックライトコントローラ108の動作及び液晶画面112の階調輝度特性について図5を用いて説明する。
Next, the operation of the
図5はバックライトコントローラ108の動作及び液晶画面112の階調輝度特性の対応を表すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the correspondence between the operation of the
この図5の横軸は、表示画素の階調を示す。一方、左縦軸はバックライトの輝度を示し、単位はカンテラ(cd/m2)である。右縦軸は液晶画面112の階調輝度特性を表す。
The horizontal axis of FIG. 5 indicates the gradation of the display pixel. On the other hand, the left vertical axis indicates the luminance of the backlight, and the unit is Kantera (cd / m 2 ). The right vertical axis represents the gradation luminance characteristic of the
図5の輝度701は、最高階調が255階調であるときのバックライト輝度である。同様に輝度702は、最高階調がピクセル伸張係数Aで示される階調の輝度となるようにバックライト輝度を、輝度703は、最高階調がピクセル伸張係数Bで示される階調の輝度となるようにバックライト輝度を制御した場合のバックライト輝度を示す。
The
また、最高階調が255階調であり、バックライト輝度が701のときの階調輝度特性は階調輝度特性704であり、バックライト輝度が702であるときの液晶等の階調輝度特性は階調輝度特性705と、バックライト輝度が703であるときの液晶等の階調輝度特性は階調輝度特性706とする。
Further, the gradation luminance characteristic when the highest gradation is 255 gradation, the backlight luminance is 701, is the
一般に、バックライト輝度を下げると、消費電流も下がる。そして、本発明においても輝度701でバックライトを点灯するよりも、輝度702で点灯したほうが消費電力の点では有利であり、輝度703で点灯すれば更に有利となる。本発明のバックライトコントローラはこの点に着目して以下の処理を行う。
Generally, when the backlight luminance is lowered, the current consumption is also lowered. Also in the present invention, it is more advantageous in terms of power consumption to turn on the backlight with the
すなわち、バックライト輝度を703(最高階調がピクセル伸張係数Bのときの輝度)に固定する。一方、0階調からBまでの間、液晶等の階調輝度特性として階調輝度特性704を利用する。一方、B階調から255階調までのレンジについては、階調輝度特性704のB階調のときの輝度と同じ輝度710を最高階調の輝度とする階調輝度特性709となるように最大階調に固定する。このように制御することにより、消費電力を大幅に削減できる。
That is, the backlight luminance is fixed to 703 (luminance when the maximum gradation is the pixel expansion coefficient B). On the other hand, the
ピクセル伸張回路109では、表示画像の階調に対して、図6の特性707に示す変換を行う。図6はピクセル伸張回路109におけるピクセル伸張についての概念図である。
The
図6の特性708は、伸張を行わない場合のピクセル伸張回路の入出力特性である。 A characteristic 708 in FIG. 6 is an input / output characteristic of the pixel expansion circuit when the expansion is not performed.
本発明のピクセル伸張回路109では、既述の通り、表示画像のピクセル伸張係数(B階調)以上の部分はすべて255階調とし処理し、0以上ピクセル伸張係数(B階調)以下の部分のみを特性707に示すように直線的に変換する。
In the
このようにバックライト輝度及び画像の階調を変換することにより、液晶画面112で表示される輝度は図5の特性709のようになる。スレッシュホルド判定値は全体の画像に対して十分小さく目立たないような値が設定されるので、特性709のようにピクセル伸張係数以上が一定の輝度につぶれても、画像全体としては目立たず、画質が著しく劣化することは無い。また、前述のように255階調にピークがある場合というのは、光源が画面内に入った場合や、それ以上の階調がデジタル化に際して255階調として見えている場合である。従って、255階調の箇所がピクセル伸張係数の輝度までつぶれても、画質が著しく劣化することはない。
By converting the backlight luminance and the gradation of the image in this way, the luminance displayed on the
ところで、最高階調を含むヒストグラムの累計値を用いる方式の場合同じスレッシュホルド判定値の判定方法を用いると、ピクセル伸張係数は高階調側にずれる。これは普通ピークが255階調にくるためである。最高階調を含むヒストグラムの累計値を用いる方式の場合、図4に示すようにピクセル伸張係数はBから255階調側のAにずれることになる。バックライトコントローラ108では、ピクセル伸張係数が最高階調のときのA階調と同じ輝度となる階調輝度特性705となるように、バックライト輝度を下げ702とする。このようにピクセルの和を求める際に最高階調を除いて求めた場合に比べ高くなる。逆の視点では、ピクセル伸張回路109で最高階調を除くヒストグラムを計算することにより、消費電力を大幅に削減できる。
By the way, in the case of the method using the cumulative value of the histogram including the highest gradation, if the same threshold determination value determination method is used, the pixel expansion coefficient shifts to the high gradation side. This is because the normal peak comes to 255 gradations. In the case of the method using the cumulative value of the histogram including the highest gradation, the pixel expansion coefficient is shifted from B to A on the 255 gradation side as shown in FIG. In the
次に本第1の実施の形態のヒストグラム累積値演算回路106、および係数演算回路107の詳細なブロック図および動作について、図7、図8を参照して、説明する。
Next, detailed block diagrams and operations of the histogram cumulative
図7は、ヒストグラム累積値演算回路106、係数演算回路107の詳細ブロック図である。図8はヒストグラム境界設定レジスタ502の設定例であり、設定項目としてカウンタ、ヒストグラム境界レジスタ設定値、カウントアップ範囲が存在する。
FIG. 7 is a detailed block diagram of the histogram cumulative
ヒストグラム累積値演算回路106は、RGB最大値抽出回路501、ヒストグラム境界設定レジスタ502、セレクタ503、ヒストグラムカウンタ504から構成される。
The histogram cumulative
一方、係数演算回路107は、閾値格納レジスタ521、セレクタ522、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523、セレクタ524、加算器525〜539、レジスタ540、542、544、546、加算器541、543、545、割算器547から構成される。
On the other hand, the
RGB最大値抽出回路501は、入出力インターフェイス105から送信される1画素(ピクセル)の赤(R)、緑(G)、青(B)のデータの中で最大の階調値を選び、セレクタ503へ出力する回路である。
The RGB maximum
ヒストグラム境界設定レジスタ502は、入出力インターフェイス105経由でCPU102によって設定されるレジスタであり、RGB最大値抽出回路501の出力の値により、どのカウンタがカウントアップされるかを設定する役割を果たす。
The histogram
セレクタ503は、RGB最大値抽出回路501の出力、またはヒストグラム境界設定レジスタ502の出力を対比して、ヒストグラムカウンタ504への出力を決定するセレクタである。本実施の形態では、ヒストグラムカウンタ504は16個のカウンタ505〜520により構成されるカウンタである。ここではカウンタの個数を16個としているが、このカウンタの個数は、ピクセル伸張係数の下限値及び図8のカウントアップ範囲との兼ね合いで決定されるものである。すなわち、本実施の形態では下限値を220に設定しているが、より低い値に設定すれば、それだけカウンタの個数を要する。また、ヒストグラム境界設定レジスタ502の設定項目であるカウントアップ範囲が広ければ、その分だけカウンタの数は少なくなる。
The
閾値格納レジスタ521は、カウンタ505の値が該閾値格納レジスタの値よりも小さい時に、ヒストグラム累積値にカウンタ505の値を加えず、該閾値格納レジスタの値よりも大きい時にはヒストグラム累積値にカウンタ505の値を加える閾値を設定するためのレジスタである。
The
セレクタ522は、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値より小さい場合は「0」を出力し、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値以上である場合はカウンタ505の値を出力するセレクタである。これにより、最高階調の累積値が一定値以下である場合にはその値を無視することが可能となる。逆に、必ず最高階調を出力するのであれば、閾値格納レジスタ521の値を「0」にすればよい。
The
スレッシュホルド判定値格納レジスタ523は、スレッシュホルド判定値を格納するためのレジスタである。
The threshold determination
セレクタ524は、累積対象の最高階調から対応する階調までの累積値526〜539とスレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値を比較し、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値より小さい累積値の中で、最大の階調に対応する階調値を出力するセレクタである。セレクタ524の出力が1フレーム分の表示データから得られた、ピクセル伸張係数となる。
The
加算器525はセレクタ522の出力とヒストグラムカウンタ504中のレジスタ506との加算を行い、セレクタ524及び加算器526に出力する。すなわち、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値以上の時にはカウンタ505とカウンタ506の値の和となり、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値未満の時にはカウンタ506の値となる。
The
同様に加算器526〜539の値は、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値以上の時には、255階調から対応するカウンタに対応する階調までの累積値となり、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値未満の時には、階調255、254を除いた、階調253から対応するカウンタに対応する階調までの累積値となる。
Similarly, when the value of the
レジスタ540、542、544、546は直近4フレーム分のピクセル伸張係数の累積値を保持するためのレジスタである。また、この直近4フレームのピクセル伸張係数の平均を取るために加算器541、543、545及び割算器547が存在する。
加算器541はセレクタ524の出力とレジスタ540の出力を加算しレジスタ542に出力する加算器である。また、加算器543はセレクタ524の出力とレジスタ542の出力を加算しレジスタ544に出力する加算器であり、加算器545はセレクタ524の出力とレジスタ544の出力を加算し、レジスタ546に出力する加算器である。
The
本実施の形態では、割算器547は4で割る割算器である。これは直近4フレームの平均値を求めるために4で割っているのであり、直近フレームのピクセル伸張係数の累積対象を増やすのであれば、それに応じて除数を増やす設計となる。
In this embodiment, the
以下、上記回路構成を元にヒストグラム累積値演算回路106の動作を説明する。
The operation of the histogram cumulative
ヒストグラム累積値演算回路106にフレームSYNC信号が入力されると、ヒストグラムカウンタ504がリセットされる。すなわち、ヒストグラムカウンタ504内部の16個のカウンタ505〜520が0になる。
When the frame SYNC signal is input to the histogram cumulative
次に、表示データが1ピクセル分ずつ入出力インターフェイス回路105からRGB最大値抽出回路501に転送される。RGB最大値抽出回路501では1ピクセルのR(赤)、G(緑)、B(青)データ中の階調の最大値を選択し、セレクタ503に出力する。
Next, display data is transferred pixel by pixel from the input /
セレクタ503は、このRGB最大値抽出回路501の出力をヒストグラム境界設定レジスタ502の値と対比する。ここで、ヒストグラム境界設定レジスタ502の設定例について図8を用いて説明する。
The
セレクタ503はRGB最大値抽出回路501の出力を得た後、その出力値がカウントアップ値のどのレンジに存在するかを検討する。そして、そのレンジに対応したカウンタをカウントアップすべく出力信号を決定する。
After obtaining the output of the RGB maximum
図8の設定では、RGB最大値抽出回路501の出力が254又は255の場合、セレクタ503の出力548がアクティブとなる。ヒストグラムカウンタ504内のカウンタ505がカウントアップされる。一方、出力信号線549から563はアクティブとならず、ヒストグラムカウンタ504内のカウンタ506から520はカウントアップされない。
In the setting of FIG. 8, when the output of the RGB maximum
これに対し、RGB最大値抽出回路501の出力が253又は252の場合、セレクタ503の出力549がアクティブとなり、他の出力信号線、548及び550ないし563はアクティブとならない。これにより、ヒストグラムカウンタ504内のカウンタ506のみがカウントアップされる。
On the other hand, when the output of the RGB maximum
また、RGB最大値抽出回路501の出力が「200」(カウンタ520の最小カウントアップ範囲)未満であるときは、出力548から563のいずれもアクティブとならず、カウンタ505ないし520はカウントアップされない。
Further, when the output of the RGB maximum
このようにヒストグラム境界設定レジスタ502の設定値とRGB最大値抽出回路501の出力に従って、セレクタ503の出力が決定される。結果、ヒストグラムカウンタ504内の各カウンタは適宜カウントアップされる。
As described above, the output of the
このようにして、1フレーム分の表示データを入力するとヒストグラム境界レジスタ502に設定された境界ごとのピクセル数がヒストグラムカウンタ504内に蓄積される。
In this way, when display data for one frame is input, the number of pixels for each boundary set in the
次に係数演算回路107の動作について説明する。
Next, the operation of the
ヒストグラム累積値演算回路106が求めた各カウンタの値より、係数演算回路107はピクセル伸張係数を演算により導出する。以下詳細な演算方法について述べる。
The
セレクタ522はカウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値より小さい場合は”0”を出力し、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値以上である場合はカウンタ505の値を出力する。ゆえに、加算器525の出力は、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値以上の時にはカウンタ505とカウンタ506の値の和となり、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値未満の時にはカウンタ506の値となる。
The
同様に加算器526〜539の値は、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値以上の時には、階調255から対応するカウンタに対応する階調までの累積値となり、カウンタ505の値が閾値格納レジスタ521の値未満の時には、階調255、254を除いた、253階調から対応するカウンタに対応する階調までの累積値となる。
Similarly, when the value of the
セレクタ524は、253階調から対応するカウンタに対応する階調までの累積値526〜539とスレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値を比較し、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値より小さい累積値の中で、最大の階調に対応する階調値を出力する。このセレクタ524の出力が1フレーム分の表示データから得られた、フレームのピクセル伸張係数となる。
The
しかし、1フレームのみでピクセル伸張係数及びピクセル伸張係数から導かれるバックライト輝度及び階調輝度特性を決定するのは輝度の変動を伴い、フリッカの原因となる。 However, determining the pixel luminance coefficient and the backlight luminance and gradation luminance characteristics derived from the pixel expansion coefficient in only one frame is accompanied by fluctuations in luminance and causes flicker.
そこでレジスタ540、542、544、546で直近4フレームのピクセル伸張係数を加算し、その各ピクセル伸張係数の平均を割算器547で導出する。これにより、1フレームごとの輝度の変動が少なくなり、フリッカの発生を抑制し、良好な表示状態を得ることができる。
The
この平均化したピクセル伸張係数が最終的なピクセル伸張係数としてバックライトコントローラ108とピクセル伸張回路109に出力される。
The averaged pixel expansion coefficient is output to the
この第1の実施の形態の回路を、白地に黒で文字が書いてあるような2値画像の場合に適用することを考える。白黒画像のような2値のときには、ヒストグラムは図9のようになる。この場合、255階調のピクセル数は十分に大きくなるので、本発明において、セレクタ522はレジスタ505の値を出力し、加算器525の値は、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値よりも大きくなる。従って、セレクタ524はピクセル伸張係数として、階調最大値の255を出力する。結果、白背景の輝度が下がり、画面が暗くなるようなことはない。
Consider that the circuit according to the first embodiment is applied to a binary image in which characters are written in black on a white background. For binary values such as black and white images, the histogram is as shown in FIG. In this case, since the number of pixels of 255 gradation is sufficiently large, in the present invention, the
また、雲や雪の画像のように、高輝度ではあるが微妙な陰影の付いた画像においては、ヒストグラムは図10のようになる。この場合、253階調のピクセル数も充分大きいので、加算器525の値は、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値よりも大きくなる。したがって、セレクタ524はピクセル伸張係数として、階調の最大値255を出力するので、白背景の輝度が下がり、画面が暗くなるようなことはない。
Further, in the case of an image with a high luminance but a delicate shadow such as a cloud or snow image, the histogram is as shown in FIG. In this case, since the number of pixels of 253 gradations is sufficiently large, the value of the
また、本実施の形態では、閾値格納レジスタ521の設定値を「0」とすることにより、レジスタ505に1以上の値が入っていれば、必ずセレクタ522の出力はレジスタ505の値となる。従って、閾値格納レジスタ521を255階調と254階調の画素数を計算するかしないかを指定するためのレジスタとして使用することもできる。
In this embodiment, by setting the setting value of the
本発明の閾値格納レジスタ521をCPU102によって書き換えることができるようにすることも考えられる。例えば2値画像の多い文書データなどの場合は、閾値格納レジスタ521の値を小さめにし、テレビ画像の表示など光源の映り込みなどが多い画像の場合には、閾値格納レジスタ521の値を大き目に設定することにより、より画質を落とさず、低電力化できる。
It is also conceivable that the
さらに、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523はCPU102によって書き換えることができるので、図11に示すように階調−輝度特性が最高階調(255階調)付近で上に凸な特性である場合に、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の設定値を大きくすることにより、より低電力化を行うことができる。
Further, since the threshold determination
さらに、経年劣化によりバックライトの輝度が下がるような場合においても、CPUにより、使用開始からの年月を計測し、使用年月が一定以上経過した時点で、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値を小さくすることにより、画面の輝度が低下しすぎるのを防ぐことができる。
Further, even when the backlight brightness decreases due to deterioration over time, the CPU measures the date from the start of use, and the value of the threshold determination
また本実施の形態では、RGB最大値抽出回路501にてR,G,Bのデータの中の最大値を選んでヒストグラム化したが、これは本発明に制限を加えるものではなく、R,G,Bデータから算出した輝度を用いてヒストグラムを算出しても良いし、またR,G,Bのデータ全てを用いてヒストグラム化しても良い。さらに表示システムの色特性により、高階調の色特性が視覚により大きな影響を与える色(一般的にはG(緑))のみでヒストグラムを構成しても良い。このようにヒストグラムの構成方法は、本特許に制限を与えるものではない。
In this embodiment, the RGB maximum
さらに、R,G,B個別にヒストグラムを作成し、高階調の色特性が視覚により大きな影響を与えない色(一般的にはB(青))のみ、最高階調を含む特定階調のピクセル数をヒストグラムの累積値に加えない構成としても良いし、また、ヒストグラムの累積値に最高階調を含む特定階調のピクセル数を加えない色は、複数(例えば、B(青)とR(赤))でも良い。このように構成することにより、より画質に影響を与えず、表示装置の表示特性にあった低消費電力化を行うことができる。 In addition, a histogram is created for each of R, G, and B, and a pixel of a specific gradation including the highest gradation only for a color (generally B (blue)) whose color characteristics of high gradation do not significantly affect the visual sense. The number may not be added to the cumulative value of the histogram, and a plurality of colors (for example, B (blue) and R (not including the number of pixels of a specific gradation including the highest gradation) may be added to the cumulative value of the histogram. Red)). With this configuration, it is possible to reduce the power consumption in accordance with the display characteristics of the display device without further affecting the image quality.
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態の表示装置全体の構成は第1の実施の形態のそれと同様である。本実施の形態では表示装置駆動回路101内のヒストグラム累積値演算回路106と係数演算回路107の中の構成が第1の実施の形態とは異なるが、入出力インターフェイス105やピクセル伸張回路109、バックライトコントローラ108、液晶コントローラ110、駆動回路内メモリ113、タイミング制御回路114等は、同じ動作を行う。また、表示装置駆動回路101以外の部分についても、実施の形態1と同じ動作を行う。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In this embodiment, the configurations of the histogram cumulative
第2の実施の形態のヒストグラム累積値演算回路1060及び係数演算回路1070の詳細ブロック図を図12に示す。
FIG. 12 shows a detailed block diagram of the histogram cumulative
このヒストグラム累積値演算回路1060はRGB最大値抽出回路501とヒストグラムカウンタ504より構成される。一方、係数演算回路1070はモード設定レジスタ1101、セレクタ1102、加算器1103、セレクタ1104、カウンタ1105、スレッシュホルド判定値格納レジスタ1106、平均化回路1107から構成される。
The histogram cumulative
RGB最大値抽出回路501は入出力インターフェイス回路105から送信される1ピクセルの赤(R)、緑(G)、青(B)のデータの中の最大値を選び、セレクタ503へ出力する回路であり、第1の実施の形態と同様の回路構成である。
The RGB maximum
ヒストグラムカウンタ5040は、1フレーム分の表示データからヒストグラムを作成する。ヒストグラムの作成が終了すると、フレーム終了信号1108を加算器1103及びカウンタ1105に出力する点で第1の実施の形態のヒストグラムカウンタ504と相違する。
A
モード設定レジスタ1101は最大階調のカウント値を係数演算に含めるか否かのモードの選定を行うレジスタである。このレジスタが「1」のときは、ヒストグラムに最大階調のカウント値を含めないことを示し、「0」であるときは最大階調のカウント値を含めることを示す。このモード設定レジスタ1101はレジスタライト信号をトリガーとして書き換えることが想定されている。
The
セレクタ1102はモードレジスタ1101がモード「1」であり、且つ、カウンタ1105が256の時、出力が「0」であり、それ以外のときは、ヒストグラムデータ1109をそのまま出力するセレクタである。
The
加算器1103は、セレクタ1104の出力が「0」のとき、図示しない内部クロックをトリガーとして、セレクタ1102の出力を現在保持している値に加算して保持し、出力する加算器である。
When the output of the
セレクタ1104は、加算器1103の出力がスレッシュホルド判定値格納レジスタ1106の値未満である時、「0」を出力し、加算器1103の出力がスレッシュホルド判定値格納レジスタ1106の値以上である時、「1」を出力する、セレクタである。
The
カウンタ1105は、フレーム終了信号1108で256にプリセットされ、セレクタ1104の出力が「0」且つフレーム終了信号1108が「1」の時、内部クロックに同期して1ずつデクリメントするデクリメントカウンタである。カウンタ1105は内部クロックの立ち上がりをトリガーとして動作する。
The
スレッシュホルド判定値格納レジスタ1106は、ヒストグラム累積値がスレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値よりも小さい中で最小の階調をスレッシュホルド階調とする判定値を格納するためのレジスタである。第1の実施の形態のスレッシュホルド判定値格納レジスタ523と同じ機能を有する。モード設定レジスタ1101同様、レジスタライト信号をトリガーとして書き換えることが想定されている。
The threshold determination
平均化回路1107はフリッカ防止のために直近数フレームのピクセル伸張係数平均値を求めるものであり、第1の実施の形態のレジスタ540、542、544、546、加算器541、543、545及び割算器547の構成と同様である。
The
図13は、第2の実施の形態の係数演算回路1070の動作を示すタイミングチャートである。以上の構成及び図13のタイミングチャートを踏まえて第2の実施の形態の動作を説明する。
FIG. 13 is a timing chart illustrating the operation of the
ヒストグラムカウンタ5040は、ヒストグラムの作成を完了すると、フレーム終了信号1108を出力する。255階調から順番に内部クロックに同期して一階調ずつヒストグラムデータ1109をセレクタ1102に出力する。
When the
カウンタ1105は、既述の通り、フレーム信号で256にプリセットされ、セレクタ1104の出力が「0」且つフレーム終了信号1108が「1」の時、内部クロックに同期して1ずつデクリメントする。
As described above, the
フレーム終了信号1108がアクティブ(「1」)になったとき、セレクタ1104の出力は「0」である。よって、フレーム終了信号1108がアクティブ(「1」)になると、カウンタ1105は内部クロックの立ち上がりタイミングで256から1ずつデクリメントを開始する。
When the
図13の動作条件ではモード設定レジスタ1101の値は「1」である。すなわち、最大階調のカウント値をピクセル伸張係数の累積値に含めることは無い。よって、カウンタ1105が256の時、セレクタ1102の出力は「0」となり、255階調時のヒストグラム値255Dは出力されない。一方、254階調以下のヒストグラム値は、カウンタ1105が255以下となるのでセレクタ1102の動作条件を具備する。よって、254階調のヒストグラム値254D,253階調のヒストグラム値253D,・・というようにヒストグラムカウンタ出力を内部クロックの立ち上がりタイミングに同期してセレクタ1102が出力する。
Under the operating conditions of FIG. 13, the value of the
セレクタ1104の出力が「0」のとき、加算器1103はセレクタ1102の出力を現在保持している値に加算して保持し出力する。従って、加算器1103の出力は、1クロック目はセレクタ1102の出力が「0」のため「0」、2クロック目は、セレクタ1102の出力が「254D」のため「254D」、3クロック目は、セレクタ1102の出力が「253D」のため「254D+253D」 と増加していく。
When the output of the
ここでスレッシュホルド判定値格納レジスタ1106の値が「254D+253D+252D+251D+250D」より大きく「254D+253D+252D+251D+250D+249D」より小さいとする。セレクタ1104は、加算器の出力が「254D+253D+252D+251D+250D+249D」となると動作条件を具備するため、「1」を出力する。
Here, it is assumed that the value of the threshold determination
このセレクタ1104の出力値の変化により、カウンタ1105の動作条件を満たさなくなるため、カウンタ1105はデクリメントを停止する。また、加算器1103の動作条件も満たさなくなるため、こちらも加算を停止し現在の値を保持し続ける。このときのカウンタ1105の値(図13では「249」)が1フレーム分のピクセル伸張係数として出力される。
Since the change in the output value of the
この1フレーム分のピクセル伸張係数を平均化回路1107に出力する。複数フレームのピクセル伸張係数の平均をとった値が、ピクセル伸張係数として、図3のバックライトコントローラ108及びピクセル伸張回路109に出力される。
The pixel expansion coefficient for one frame is output to the
このように動作することにより、本第2の実施の形態は、白地に黒い文字のような2値画像の場合には、CPU102がアプリケーションを判断することにより、モード設定レジスタ1101に“0”を書き、255階調のヒストグラム値を含めてピクセル伸張係数を決めるので、2値画像であっても、輝度が下がることなく、良好な画質を保つことができる。
By operating in this way, in the second embodiment, in the case of a binary image such as a black character on a white background, the
自然画が多いデジカメ画像を表示するような場合には、CPU102がアプリケーションを判断することにより、モードレジスタ1101に“1”を書き、255階調のヒストグラム値を除いてピクセル伸張係数を決めるので、255階調にあるピークを計算に入れないので、画質をあまり劣化させることなく、消費電力を下げることができる。
When displaying a digital camera image with many natural images, the
(第3の実施の形態)
次に第3の実施の形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
図14は第3の実施の形態のブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram of the third embodiment.
この第3の実施の形態では、第1の実施の形態の表示装置に対して、バックライト111の照度を計測する照度センサ1301と、当該照度センサ1301を制御するための照度センサ制御回路1302を表示駆動装置101内に有する点で第1の実施の形態と相違する。
In the third embodiment, an
この第3の実施の形態では、CPU102が入出力インターフェイス回路105を通して、バックライト照度取得命令を発行するとバックライトの照度を取得し、CPU102に報告する。CPU102は、システム立ち上げ時などに、バックライト照度を取得し、バックライト照度が大きいときには、スレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値を大きくすることにより、良好な省電力特性を得る。また、経年劣化などにより、バックライト照度が小さくなった場合にはスレッシュホルド判定値格納レジスタ523の値を小さくすることにより、画面の輝度が低下しすぎるのを防ぐことができる。
In the third embodiment, when the
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、本発明は前記の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が可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明はバックライトと液晶などの透過率を制御する素子を用いた表示装置、たとえば、液晶表示装置を用いたテレビやパーソナルコンピュータ、携帯電話などといった電子機器に適用可能である。 The present invention can be applied to a display device using an element for controlling the transmittance of a backlight and a liquid crystal, for example, an electronic device such as a television, a personal computer, or a mobile phone using the liquid crystal display device.
100…表示装置、101…表示装置駆動回路、102…中央処理装置(CPU)、
103…表示メモリ、104…内部バス、
105…入出力インターフェイス回路、106…ヒストグラム累積値演算回路、
107…係数演算回路、108…バックライトコントローラ、
109…ピクセル伸張回路、110…液晶コントローラ、
111…バックライト、112…液晶画面、113…駆動回路内メモリ、
114…タイミング制御回路、
501…RGB最大値抽出回路、502…ヒストグラム境界設定レジスタ、
503…セレクタ、504…ヒストグラムカウンタ、
521…閾値格納レジスタ、522…セレクタ、
523…スレッシュホルド判定値格納レジスタ、524…セレクタ、
525〜539…加算器、540、542、544、546…レジスタ、
541、543、545…加算器、547…割算器、
1060…ヒストグラム累積値演算回路、1070…係数演算回路、
1101…モード設定レジスタ、1102…セレクタ、1103…加算器、
1104…セレクタ、1105…カウンタ、
1106…スレッシュホルド判定値格納レジスタ、1107…平均化回路
DESCRIPTION OF
103: Display memory, 104: Internal bus,
105: I / O interface circuit, 106: Histogram cumulative value calculation circuit,
107: coefficient calculation circuit, 108: backlight controller,
109 ... Pixel expansion circuit, 110 ... Liquid crystal controller,
111 ... Backlight, 112 ... Liquid crystal screen, 113 ... Drive circuit memory,
114 ... Timing control circuit,
501 ... RGB maximum value extraction circuit, 502 ... Histogram boundary setting register,
503 ... selector, 504 ... histogram counter,
521 ... Threshold storage register, 522 ... Selector,
523 ... Threshold determination value storage register, 524 ... Selector,
525-539 ... adders, 540, 542, 544, 546 ... registers,
541, 543, 545 ... adders, 547 ... dividers,
1060 ... Histogram cumulative value calculation circuit, 1070 ... Coefficient calculation circuit,
1101 ... Mode setting register, 1102 ... Selector, 1103 ... Adder,
1104 ... selector, 1105 ... counter,
1106: Threshold determination value storage register, 1107 ... Averaging circuit
Claims (13)
表示画像の最高階調を除いて該表示装置駆動回路は表示画像の階調ごとの画素数を累計し、累計対象の最高階調からの累計値が、全画素数の一定の割合に達した閾値階調を最大階調として表示画像データを伸張し、前記最大階調表示時に前記閾値階調の表示輝度に相当する輝度になるように前記光源を制御することを特徴とする表示装置駆動回路。 A display device driving circuit for driving a light source capable of controlling the amount of light and a display device that performs display by controlling a transmittance control element that controls the transmittance of light disposed in front of the light source;
Except for the highest gradation of the display image, the display device driving circuit accumulates the number of pixels for each gradation of the display image, and the accumulated value from the highest gradation to be accumulated reaches a certain percentage of the total number of pixels. Display image data is expanded with a threshold gradation as a maximum gradation, and the light source is controlled to have a luminance corresponding to the display luminance of the threshold gradation during the maximum gradation display. .
ピクセル伸張係数を算出する係数演算回路と、
ピクセル伸張回路を含む、光量を制御可能な光源及び前記光源の前面に配置された光の透過率を制御する透過率制御素子を制御することにより表示を行う表示装置を駆動する表示装置駆動回路であって、
前記ヒストグラム累積値演算回路は各階調の画素数を表示画像フレーム単位で合計して出力し、前記ピクセル伸張係数は、累計の対象となる表示画像の最高階調を除いた階調値であるピクセルの累積値が前記表示画像に含まれる全ピクセル数の所定の割合に相当する階調とされ、
前記係数演算回路は前記各階調の合計値から前記ピクセル伸張係数を導出して、出力ピクセル伸張係数を出力し、
前記ピクセル伸張回路は前記出力ピクセル伸張係数が最高階調となるように前記表示画像フレームの階調を伸張し、前記最高階調表示時に前記ピクセル伸張係数の表示輝度に相当する輝度になるように前記光源を制御することを特徴とする表示装置駆動回路。 A histogram cumulative value calculation circuit for calculating a histogram of the display image frame;
A coefficient arithmetic circuit for calculating a pixel expansion coefficient;
A display device driving circuit that drives a display device that performs display by controlling a light source capable of controlling the amount of light, including a pixel expansion circuit, and a transmittance control element that controls the transmittance of light disposed in front of the light source. There,
The histogram cumulative value calculation circuit sums and outputs the number of pixels of each gradation for each display image frame, and the pixel expansion coefficient is a pixel that is a gradation value excluding the highest gradation of the display image to be accumulated. Is a gradation corresponding to a predetermined ratio of the total number of pixels included in the display image,
The coefficient calculation circuit derives the pixel expansion coefficient from the total value of each gradation, and outputs an output pixel expansion coefficient,
The pixel expansion circuit expands the gradation of the display image frame so that the output pixel expansion coefficient becomes the highest gradation so that the luminance corresponding to the display luminance of the pixel expansion coefficient at the time of the highest gradation display. A display device driving circuit which controls the light source.
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