JP5288579B2 - 表示装置及び、コントローラドライバ - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、バックライトの輝度を制御する液晶表示装置に係る。

液晶表示装置は、その小型化に伴い、携帯電話などのモバイル情報端末にも搭載されている。モバイル情報端末の使われ方は、最早デスクトップパソコンなどの一般的な情報機器の機能限定版代用品的使用に留まらず、単体においても十分な性能が求められている。例えば、画面表示に関しては、バックライトの輝度を適切に調整する機能などが求められている。

上記に関連して、特許文献１（特開２００５−１２３０９７）には、液晶表示装置及び該液晶表示装置に用いられる駆動方法に係る発明が開示されている。
特許文献１発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルを均一に照明するための面光源と、駆動パルス電圧を面光源に印加する面光源駆動部とを備える。面光源の点灯初期状態から点灯安定状態に遷移する際に駆動パルス電圧の周波数の設定値を変更する周波数設定部が付加されている。
図１は、特許文献１の発明による液晶表示装置の回路図である。

特開２００５−１２３０９７

液晶などの表示パネルにおけるバックライトの輝度は、ＰＷＭ制御によって制御される場合がある。ＰＷＭ制御では、バックライトに印加される電圧がオン・オフされる矩形波で制御される。矩形波の「Ｈ（Ｈｉｇｈ）」出力時にはバックライトをオン状態にして、反対に「Ｌ（Ｌｏｗ）」出力時にはバックライトをオフにする。これらオン状態とオフ状態との時間的比率によって、バックライトの輝度が制御される。

従来では、バックライトのＰＷＭ制御には専用のクロック信号が用いられる。すなわち、バックライトのＰＷＭ制御専用クロック信号と、これとは別に画像データ転送用のクロック信号と、２つのクロック信号が必要とされてしまう。クロック信号の発生はそれぞれに電力を消費する上に、携帯電話は高精細化に向かっており、各種データの転送量が増えているため、消費電力の増加が問題化している。

図２は、一般的なドットクロック信号（ＤＯＴＣＬＫ）、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）および垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）を、いわゆるＶＧＡの場合といわゆるＱＶＧＡの場合の拡大図と併せて示す。
このように、コントローラドライバがＰＷＭ信号を出力してバックライトの輝度を制御する場合、画像のデータサイズに応じて画像転送用クロック信号の周波数が変化するので、結果的にＰＷＭ信号の周波数も変化してしまう。
バックライトを制御する回路は、受けるＰＷＭ信号の周波数によってその特性が変わってしまう。その結果、コントローラドライバから受けたＰＷＭの周波数に依存してバックライトの輝度も変化してしまう。そのため、コントローラドライバでＰＷＭ制御を行う場合は、画像の解像度を変更できないことになる。

本発明は解像度の高い表示パネルに解像度の低い画像データが送られた場合には、自動的に画像表示サイズを変更し、同時にバックライトの輝度を最適化する。その結果、画像データの転送量が削減され、低消費電力化が実現される。

画像データ受信用のクロック信号を用いてバックライト制御用ＰＷＭ信号を生成する場合に、クロック信号の周波数の変化はＰＷＭ信号の周波数の変化をもたらす。その結果、バックライトの輝度が変わってしまう。これは、バックライトの輝度がＰＷＭ信号の周波数に対して非線形に依存するためによる。

図３は、ＰＷＭのデューティー比と、バックライトとして用いられるＬＥＤの電流との対応を示すグラフである。ここでは、ＬＥＤドライバとして、ＴＩ社のＴＰＳ６１０６０が使用されている。横軸は、ＰＷＭのデューティー比を、０〜１００％の範囲で示している。縦軸は、ＬＥＤを流れる電流を、０〜２２ｍＡの範囲で示しているが、これはＰＷＭとして印加される電圧にも依存するので参考値に過ぎない。グラフは３本あり、ＰＷＭの周波数が１００Ｈｚ、５００Ｈｚまたは１ｋＨｚの場合における、ＰＷＭのデューティー比に対応するＬＥＤの電流をそれぞれ示している。
グラフは概ね線形だが、ＰＷＭのデューティー比とＬＥＤの電流との対応がＰＷＭの周波数によって無視出来ない程度に変化する。ＬＥＤの輝度はその電流によって変化するので、結果的にＬＥＤの輝度はＰＷＭ信号の周波数にも依存する。したがって、バックライトの輝度を一定に保つためには、ＰＷＭ信号のデューティー比のみならず周波数をも固定する必要がある。

本発明の目的は、クロック信号を１つしか使わずに画像データの転送及びバックライトの制御を行なう表示装置及びコントローラドライバを提供することである。
本発明の他の目的は、画像に応じてＰＷＭ制御信号周波数を制御することによって、バックライトの制御と、画像転送量の削減とを行う表示装置及びコントローラドライバを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、同じ表示装置を用いて、表示される画像のサイズを切り替える際に、画像のＭ×Ｎ倍化処理と、ＰＷＭ制御信号周波数の１／（Ｍ×Ｎ）倍化処理とを行う表示装置及びコントローラドライバを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、画像に応じてバックライトが自動的に制御される際に、画像のサイズが切り替わってもバックライトの輝度が同じになるような表晶表示装置及びコントローラドライバ示装置を提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本願発明の表示装置は、複数の表示画素を具備する表示パネル（３００）と、表示パネルを照明するバックライト（４００）と、表示パネル（３００）を駆動するコントローラドライバ（２００）とを具備する。コントローラドライバ（２００）は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成出力してバックライト（４００）の輝度調整を行うバックライト制御部（２３０）を具備する。ＰＷＭ信号の周波数は、コントローラドライバ（２００）が外部（１００）より画像データを受信するために外部（１００）より供給されるクロック信号が分周された信号により決定される。更に、クロック信号の周波数が変更された場合であっても、バックライト制御部（２３０）によって生成されるＰＷＭ信号の周波数は一定に保たれる。更に、表示パネル（３００）が具備する複数の画素よりも少ない画素数の画像データがコントローラドライバ（２００）に入力された場合、コントローラドライバ（２００）は、少ない画素数の画像データを表示パネル（３００）が具備する複数の画素の数に拡大処理した画像データを表示パネル（３００）に表示する一方で、分周された信号の周波数は、外部（１００）から供給されるクロック信号の分周率が変えられることにより、一定に保たれる。

本願発明のコントローラドライバは、制御回路部と、表示パネル制御部と、バックライト制御部とを具備する。ここで、制御回路部は、外部より画像データ及びクロック信号を受信し、画像データの解像度を認識し、画像データを必要に応じて水平方向に拡大する。表示パネル制御部は、画像データまたは前記水平方向に拡大された画像データを、必要に応じて垂直方向に拡大した上で表示するように外部の表示パネルを駆動する。バックライト制御部は、ＰＷＭ信号を生成して外部のバックライトに向けて出力して、外部の表示パネル制御部を適切な輝度で照明するように外部のバックライトを制御する。ＰＷＭ信号の周波数は、前記クロック信号が分周された信号により決定され、更に、前記クロック信号の周波数が変更された場合であっても、前記バックライト制御部によって生成される前記ＰＷＭ信号の周波数は一定に保たれる。更に、表示パネル（３００）が具備する複数の画素よりも少ない画素数の画像データが入力された場合、少ない画素数の画像データを表示パネルが具備する複数の画素の数に拡大処理した画像データを表示パネル（３００）に表示する一方で、分周された信号の周波数は、外部から供給されるクロック信号の分周率が変えられることにより、一定に保たれる。

本発明による表示装置及びコントローラドライバでは、画像サイズに応じて変化する画像転送用クロック信号を用いてバックライト制御用のＰＷＭ制御信号をコントローラドライバが生成し、バックライトに向けて出力する。
本発明による表示装置及びコントローラドライバでは、コントローラドライバがＰＷＭ制御信号を出力し、画像に応じたＰＷＭ制御信号周波数を制御することによって、バックライトの制御と、画像転送量の削減とが行われる。
本発明による表示装置及びコントローラドライバでは、同じ表示装置を用いて、表示される画像のサイズを切り替える際に、画像のＭ×Ｎ倍化処理と、ＰＷＭ制御信号周波数の１／（Ｍ×Ｎ）倍化処理とをコントローラドライバが行う。
本発明による表示装置及びコントローラドライバでは、画像に応じてバックライトが自動的に制御される際に、画像のサイズが切り替わってもバックライトの輝度が同じになるようなＰＷＭ制御信号をコントローラドライバが生成し、バックライトに向けて出力する。

添付図面を参照して、本発明による液晶表示装置を実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本実施携帯における液晶表示装置全体のブロック図を示す。本実施携帯における液晶表示装置は、処理部１００と、コントローラドライバ２００と、表示パネル３００と、バックライト４００とを具備している。
コントローラドライバ２００は、大きく分けて、制御回路部２１０と、表示パネル制御部２２０と、バックライト制御部２３０とに分けて考えることが出来る。ここで、制御回路部２１０は、制御回路２１１と、サイズ認識回路２１３と、水平拡大回路２１４とを具備している。制御回路２１１はユーザー設定レジスタ２１２を具備している。表示パネル制御部２２０は、階調電圧回路２２１と、ゲート線駆動回路２２２と、ラッチ２２３と、Ｄ／Ａコンバーター２２４と、データ線駆動回路２２５とを具備する。バックライト制御部３００は、バックライト制御回路２３３を具備する。

処理部１００は、制御回路２１１およびユーザー設定レジスタ２１２に接続されている。制御回路２１１は、サイズ認識回路２１３、階調電圧回路２２１およびゲート線駆動回路２２２に接続されている。ユーザー設定レジスタ２１２は、バックライト制御回路２３３に接続されている。サイズ認識回路２１３は、水平拡大回路２１４およびバックライト制御回路２３３に接続されている。水平拡大回路２１４は、ラッチ２２３に接続されている。ラッチ２２３は、Ｄ／Ａコンバータ２２４に接続されている。階調電圧回路２２１も、Ｄ／Ａコンバータ２２４に接続されている。Ｄ／Ａコンバータ２２４は、データ線駆動回路２２５に接続されている。データ線駆動回路２２５は、表示パネル３００に接続されている。ゲート線駆動回路２２２も、表示パネル３００に接続されている。バックライト制御回路２３３は、バックライト４００に接続されいる。

処理部１００は、制御回路２１１に向けては画像データ９０１、ドットクロック信号９２０および同期信号９１０を、ユーザー設定レジスタ２１２に向けてはユーザー設定値９３０を、それぞれ送信する。ここで、画像データ９０１は、その画像が含む全ての画素に係る情報を含む。ドットクロック信号９２０は、画像データ９１０に含まれる全ての画素のそれぞれについて、１画素分の情報が送信されるタイミングに合わせて送信されるクロック信号である。同期信号９１０は、水平同期信号９１２と垂直同期信号９１１とを含む。水平同期信号は９１２、水平方向に並んだ画素１列分の画像データが送信されるタイミングに合わせて送信されるクロック信号である。垂直同期信号９１１は、画面１枚分の画像データが送信されるタイミングに合わせて送信されるクロック信号である。ユーザー設定値９３０は、ユーザーが選択した輝度に係る情報である。

制御回路２１１は、受信された画像データ９０１、ドットクロック信号９２０および同期信号９１０を、サイズ認識回路２１３に転送する。並行して、制御回路２１１は、受信された画像データ９０１、ドットクロック信号９２０および同期信号９２０に基づいて階調電圧設定信号９４１、データ線駆動タイミング制御信号９４３およびゲート線駆動歳ミング制御信号９４４を生成して、これらの信号を階調電圧回路２２１、データ線駆動回路２２５およびゲート線駆動回路２２２にそれぞれ送信する。また、制御部２１１は、コントローラドライバ２００全体の制御も行なう。
ユーザー設定レジスタ２１２は、受信されたユーザー設定値９３０を格納し、必要に応じてバックライト制御回路２３３に送信する。
サイズ認識回路２１３は、受信された画像データ９０１、ドットクロック信号９２０および同期信号９１０に基づいて画像水平拡大制御信号９０３および輝度制御信号９２１を生成して、これらの信号を水平拡大回路２１４およびバックライト制御回路２３３にそれぞれ送信する。さらに、画像データ９０１を水平拡大回路２１４に転送する。ここで、画像水平拡大制御信号９０３は、受信された画像データ９０１における水平方向の拡大倍率を示す。具体的には、サイズ認識回路２１３が、ドットクロック信号９２０および水平同期信号９１２におけるそれぞれのクロック数の比率に基づいて画像の水平方向の拡大倍率を算出する。
図５は、サイズ認識回路２１３が行うサイズ自動認識処理を説明する図である。サイズ自動認識処理では、水平同期信号９１２の１周期の間に何周期のドットクロック信号９２０があるかを調べることで、画像の水平方向の解像度が認識される。同様に、垂直同期信号９１１の１周期の間に何周期の水平同期信号９１２があるかを調べれば、画像の垂直方向の解像度が認識される。しかし、表示が許可される画像の解像度が予め制限されていれば、水平方向又は垂直方向のいずれかの解像度が分かるだけでもう一方の解像度も認識される。例えば、いわゆるＶＧＡ（４８０画素×６４０画素）といわゆるＱＶＧＡ（２４０画素×３２０画素）の２種類の解像度しか使用しないことが事前に決められていれば、水平同期信号の１周期の間に４８０周期（またはそれ以上）のドットクロック信号があればいわゆるＶＧＡ、４８０周期未満ならいわゆるＱＶＧＡ、と認識されても良い。このサイズ自動認識処理は、垂直バックポーチ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂａｃｋ Ｐｏｒｃｈ，ＶＢＰ）の間に行われることが望ましい。垂直バックポーチの間は、表示パネル３００上への描画が行われないので、サイズ自動認識処理に必要な時間による画像表示の遅れや、連続する２枚の画像の解像度が異なる場合に表示が乱れるを防ぐことが出来る。
サイズ認識回路２１３は、さらに、輝度制御信号９２１を生成する。輝度制御信号９２１の周波数は、バックライトの制御に使用されるＰＷＭ信号の周波数となる。輝度制御信号９２１は、サイズ認識回路２１３によって、ドットクロック信号９２０を分周して生成される。サイズ認識回路２１３は、受信した画像データを表示パネル２００に表示するために、画像サイズをＮ倍（縦と横との拡大比率が異なる場合はＭ×Ｎ倍）する場合に周波数をＮ分の１倍（同じくＭ×Ｎ分の１倍）することで、画像の解像度の変化にかかわらず一定の輝度制御信号９２１を送信する。
図６は、画像サイズの拡大に対応した分周処理によって、ＰＷＭ制御信号９３３の周波数が一定に保たれる様子を示す。
水平拡大回路２１４は、画像データ９０１と画像水平拡大制御信号９０３とを受信して、拡大画像データ９０２をラッチ２２３に向けて出力する。拡大画像データ９０２は、画像データ９０１が画像水平拡大制御信号９０３に基づいて水平方向に拡大された画像データである。例えば、画像水平拡大制御信号９０３が水平方向に２倍に拡大することを示している場合、水平拡大回路２１４は画像データ９０１の各画素を水平方向に２画素ずつに増やし、これを拡大画像データ９０２として出力する。拡大倍率が１であれば、受信された画像データ９０１がそのまま拡大画像データ９０２として出力される。拡大の倍率が整数でない場合は、一般的な画像処理と同様に水平方向の拡大処理を行なっても良い。さらに、拡大倍率が１未満であり、すなわち画像データ９０１を水平方向に縮小することも、同じく一般的な画像処理によって可能である。
図７は、元となる画像データを水平方向および垂直方向の両方で単純に２倍に拡大する場合を説明する図である。元の画素１を、まずは水平拡大回路２１４が水平方向に２つ並べて水平方向に拡大された複数の画素２とする。後述するように、水平方向に拡大された複数の画素２はさらに、表示パネル制御部２２０の働きによって垂直方向にも拡大されて、水平方向および垂直方向に拡大された複数の画素３とされる。

階調電圧回路２２１は、制御回路２１１から階調電圧設定信号９４１を受信し、これに基づいて階調電圧９４２を生成してＤ／Ａコンバーター２２４に向けて出力する。
ゲート線駆動回路２２２は、制御回路２１１からゲート線駆動タイミング制御信号９４４を受信し、これに基づいて表示パネル３００の画像表示における垂直方向の制御を行う。
ラッチ２２３は、拡大画像データ９０２を、水平方向に１列ずつ受信し、これを一旦格納した上で必要に応じてＤ／Ａコンバーター２２４に転送する。したがって、拡大画像データ９０２を転送するタイミングによっては、拡大画像データ９０２の垂直方向の拡大が可能となる。すなわち、同じ拡大画像データ９０２が格納されている状態でＤ／Ａコンバーター２２４への転送が、例えば２回行われれば、先述された図７の画像データは結果的に垂直方向に２倍拡大される。
Ｄ／Ａコンバーター２２４は、一方ではラッチ２２３から拡大画像データ９０２を、水平方向に１列ずつ転送され、もう一方では階調電圧回路２２１から階調電圧９４２を受信する。Ｄ／Ａコンバーター２２４は、階調電圧９４２に基づいて、水平方向１列分の拡大画像データ９０２のデジタルデータを電圧信号に変換して、データ線駆動回路２２５に向けて出力する。
データ線駆動回路２２５は、一方ではＤ／Ａコンバーター２２４から水平方向１列分の拡大画像データ９０２２対応する電圧信号を受信し、もう一方では制御回路２１１からデータ線駆動タイミング制御信号９４３を受信する。データ線駆動回路２２５は、これらに基づいて表示パネル３００の画像表示における水平方向の制御を行う。
表示パネル３００は、データ線駆動回路２２５およびゲート線駆動回路２２２に制御されて、画像を表示する。
図８は、入力される画像（ａ）と拡大されて表示される画像（ｂ）との画素の配置の比較を示す。ここでは例として、入力される画像（ａ）が水平方向、垂直方向、共に２倍拡大されている。

バックライト制御回路２３３は、サイズ認識回路２１３からは輝度制御信号９２１を、ユーザー設定レジスタ２１２からはユーザー設定値９３０を、ぞれぞれ受信する。
バックライト制御回路部２３３は、受信された信号およびデータに基づいて、ＰＷＭ制御信号９３３を生成する。一般的に、ＰＷＭ制御信号を生成するには、その周波数およびデューティー比を決定する必要がある。ＰＷＭ制御信号９３３の周波数は、輝度制御信号９２１の周波数である。また、ＰＷＭ制御信号９３３のデューティー比は、ユーザー設定値９３０が０〜１００％の比率に換算された値である。
バックライト制御回路２３３は、ＰＷＭ制御信号９３３をバックライト４００に向けて出力することでバックライト４００を制御する。
バックライト４００は、バックライト制御回路２３３からＰＷＭ制御信号９３３を受けて、表示パネル３００を照明する。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態における液晶表示装置全体のブロック図を示す。第２の実施形態では、バックライトの輝度は自動的に設定され、ユーザーは設定を行わない。したがって、本実施形態は第１の実施形態とほぼ同じ構成であるが、２つの違いがある。１つはユーザー設定レジスタ２１１が無いこと、もう１つは画像に応じた自動輝度調整回路２３１が加わっていることである。その他の構成、接続、動作は第１の実施形態と同じなので、以下、主にこれら２つの違いについて説明する。

本実施形態では、ユーザー設定レジスタ２１が無いことに伴い、処理部１００は制御回路２１１だけに接続されている。また、サイズ認識回路２１３とバックライト制御回路との接続は画像に応じた自動輝度調整回路２３１を介している。
その他の接続関係は、第１の実施形態と同じである。

サイズ認識回路２１３は、制御回路２１１から画像データ９０１、ドットクロック信号９２０および輝度制御信号９２１を受信する。サイズ認識回路２１３は、これらの受信されたデータおよび信号に基づき、画像水平拡大制御信号９０３、画像解像度９０４および輝度制御信号９２１を生成する。ここで、画像水平拡大制御信号９０３および輝度制御信号９２１の生成は、第１の実施形態と同様に行われるのでここでは説明を省略する。
画像解像度９０４は、画像データ９０１の画像の水平方向および垂直方向の解像度を示す。具体的には、サイズ認識回路２１３が、ドットクロック信号９２０および水平同期信号９１２におけるそれぞれのクロック数の比率に基づいて画像の水平方向の拡大倍率を算出し、同様に水平同期信号９１２および垂直同期信号９１１におけるそれぞれのクロック数の比率に基づいて画像の垂直方向の拡大倍率を算出する。
サイズ認識回路２１３は、一方では、水平拡大回路２１４に向けて画像データ９０１を転送し、画像水平拡大制御信号９０３を送信する。もう一方では、画像に応じた自動輝度調整回路２３１に向けて画像データ９０１を転送し、画像解像度９０４および輝度制御信号９２１を送信する。

画像に応じた自動輝度調整回路２３１は、サイズ認識回路２１３から画像データ９０１、輝度制御信号９２１および画像解像度９０４を受信する。画像に応じた自動輝度調整回路２３１は、受信されたデータに基づき、自動設定値９３１を生成する。
自動設定値９３１は、画像データ９０１の画像全体の明るさの平均値（以下、「ＡＰＬ」と記す）である。ＡＰＬが低い、すなわち暗い画像では、バックライトの輝度を上げ、反対にＡＰＬが高い、すなわち明るい画像では、バックライトの輝度を下げることで、表示パネルの輝度を一定に保つことが出来る。そのためには、まず、画像の全ての画素についてその輝度を加算し（全画素の輝度の総和を、以下、「ＹＴｏｔａｌ」と記載する）、次にＹＴｏｔａｌを画素の総数で割る必要がある。しかし、除算は加算や減算に比べて演算負荷が高く、演算速度が遅い。そこで、本発明では、次のような方法を用いてＡＰＬを算出する。

ＡＰＬは、次の式から求められる。

ここで、最大輝度合計は、次のように定義される。
最大輝度合計 ＝ 輝度Ｙの最大値 × 画像の総画素数
上式は、「画像全体の輝度が、画像の中に輝度が最大値である画素が幾つある状態に相当するか」を求める。画像の全ての画素のそれぞれについて、その輝度Ｙの累積加算を行い、その合計が輝度Ｙの最大値に達するごとにカウントを１つずつ加算していくと、カウントの最終的な値は輝度割合として算出される。ただし、このままでは輝度割合の最大値は１、すなわち１００％となるので、より扱いやすい２５６となるように変換する。そのためには、カウント数が画像の総画素数の２５６分の１に達する度に輝度割合を１ずつ加算する。
図１０は、本発明の画像に応じた自動輝度調整回路２３１がＡＰＬを算出する方法を示すフローチャートである。各画素について、ＹＴｏｔａｌを累積的加算により直接的に計算する代わりに、ＹＴｏｔａｌを２５６で割った商および余りとしてＹ＿ＤＩＶおよびＹ＿ＭＯＤを計算する。
ステップＳ１００において、各変数がそれぞれ初期化される。ここで、変数ｉは画像に含まれる全ての画素をカウントする変数である。変数ＡＰＬは画像平均輝度を累積加算的に計算するための変数である。
ステップＳ１０１において、各画素の３要素Ｒ、ＧおよびＢに対応する輝度Ｙが算出される。３つの要素Ｒ、ＧおよびＢはそれぞれ赤、緑および青の各ドットの輝度を示す。ここで、計算式「Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ」は画像処理において一般的に使用される式である。また、このようにして算出されたＹは、変数Ｙ＿ＭＯＤに加算される。
次に、ステップＳ１０２において、変数Ｙ＿ＭＯＤが定数２５５を超えたかどうかが判定される。ここで、定数２５５は輝度の最大値である。
ステップＳ１０２において、変数Ｙ＿ＭＯＤが定数２５５を超えていた場合は、ステップＳ１０３に進み、変数Ｙ＿ＭＯＤから２５５を減算する。変数Ｙ＿ＭＯＤが定数２５５以下であった場合は、ステップＳ１０７に進む。
ステップＳ１０４において、変数Ｙ＿ＤＩＶが定数ＡＲＥＡに達していた場合は、ステップＳ１０５に進み、変数ＡＰＬに１を加算すると同時に変数Ｙ＿ＤＩＶを初期化した上で１を加算する。なお、定数ＡＲＥＡは画像の総画素数の２５６分の１に等しい。変数Ｙ＿ＤＩＶが定数ＡＲＥＡに達していなかった場合は、ステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０６において、変数Ｙ＿ＤＩＶに１を加算する。
ステップＳ１０７およびＳ１０８において、画像の全ての画素についてステップ１〜６がループされる。
最終的に、変数ＡＰＬに格納されている値として画像平均輝度ＡＰＬが得られる。
画像に応じた自動輝度調整回路２３１は、このようにして得られたＡＰＬに対応する自動設定値９３１を算出する。この対応関係は、例えば予め数値化されたデータベースとして画像に応じた自動輝度調整回路２３１が具備しても良いし、必要に応じて毎回計算する適切なプログラムを自動輝度調整回路２３１が具備しても良い。
図１１は、上記のＡＰＬと自動設定値９３１とのおおまかな対応関係を示す。ＡＰＬが低ければ、すなわち画像全体が平均的に暗ければ、バックライトが明るくなり、反対にＡＰＬが高ければ、すなわち画像全体が平均的に明るければ、バックライトが暗くなる。
なお、ここで注目すべきは、１つには除算を用いずに計算するので、演算負荷が低く、演算速度が速いことである。もう１つには、この計算には拡大処理される前の画像データ９０１が用いられるので、輝度の計算と、拡大処理とは並行して行われるため、システム全体の処理も高速であることである。
画像に応じた自動輝度調整回路２３１は、バックライト制御回路２３３に向けて、輝度制御信号９２１を転送し、自動設定値９３１を出力する。

バックライト制御回路２３３は、画像に応じた自動輝度調整回路２３１から輝度制御信号９２１および自動設定値９３１を受信する。
バックライト制御回路２３３は、受信された信号およびデータに基づき、ＰＷＭ制御信号９３３を生成する。ＰＷＭ制御信号９３３の周波数は、輝度制御信号９２１の周波数である。また、ＰＷＭ制御信号９３３のデューティー比は、自動設定値９３１が０〜１００％の比率に換算された値である。
バックライト制御回路２３３は、ＰＷＭ制御信号９３３をバックライト４００に向けて出力することでバックライト４００を制御する。

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態における液晶表示装置全体のブロック図を示す。第３の実施形態では、バックライトの輝度はユーザーの設定が自動的に補正される。したがって、本実施形態は第１の実施形態とほぼ同じ構成であるが、２つの違いがあり、画像に応じた自動輝度調整回路２３１およびバックライト輝度調整演算回路２３２が追加されている。その他の構成、接続、動作は第１の実施形態と同じなので、以下、主にこれら２つの違いについて説明する。

ユーザー設定レジスタ２１２は、処理部１００およびバックライト輝度調整演算回路２３２に接続されている。
画像に応じた自動輝度調整回路２３１は、サイズ認識回路２１３、バックライト輝度調整演算回路２３２およびバックライト制御回路２３３に接続されている。
バックライト輝度調整演算回路２３２は、ユーザー設定レジスタ２１２および画像に応じた自動輝度調整回路２３１の他に、バックライト制御回路２３３にも接続されている。
その他の接続関係は、第１の実施形態と同じである。

ユーザー設定レジスタ２１２は、第１の実施形態とほぼ同様に動作する。処理部１００からユーザー設定値９３０を受信してこれを格納するまでは同じだが、第１の実施形態との違いは、受信格納したユーザー設定値９３０を、バックライト制御回路２３３ではなくバックライト輝度調整演算回路２３２に向けて転送する点である。
同様に、画像に応じた自動輝度調整回路２３１は、第２の実施形態とほぼ同様に動作する。すなわち、サイズ認識回路２１３から画像データ９０１、輝度制御信号９２１および画像解像度９０４を受信し、輝度制御信号９２１をバックライト制御回路２３３に転送し、自動設定値９３１を算出する。第２の実施形態との違いは、算出された自動設定値９３１を、バックライト制御回路２３３ではなくバックライト輝度調整演算回路２３２に向けて出力する点である。
バックライト輝度調整演算回路２３２は、ユーザー設定レジスタ２１２からはユーザー設定値９３０を、画像に応じた自動輝度調整回路２３１からは自動設定値９３１を、それぞれ受信する。バックライト輝度調整演算回路２３２は、受信されたデータに基づいてバックライト輝度値９３２を生成し、これをバックライト制御回路２３３に向けて出力する。
ここで、ユーザー設定値９３０、自動設定値９３１およびバックライト輝度値９３２はいずれも０〜１００％の範囲に含まれる比率を示す。例えば、バックライト輝度値９３２はユーザー設定値９３０と自動設定値９３１との単純な積であっても良い。
バックライト制御回路２３３は、輝度制御信号９２１およびバックライト輝度値９３２を画像に応じた自動輝度調整回路２３１およびバックライト輝度調整演算回路２３２から受信する。その後の動作は第１または第２の実施形態と同じであるので省略する。

図１は、特許文献１発明による液晶表示装置の回路図である。 図２は、一般的なドットクロック信号、水平同期信号および垂直同期信号と、いわゆるＶＧＡの場合といわゆるＱＶＧＡの場合の拡大図である。 図３は、ＰＷＭのデューティー比と、バックライトとして用いられるＬＥＤの電流との対応を示すグラフである。 図４は、本発明の第１の実施携帯における液晶表示装置全体のブロック図である。 図５は、サイズ認識回路が行うサイズ自動認識処理を説明する図である。 図６は、画像サイズの拡大に対応した分周処理によって、ＰＷＭ制御信号の周波数が一定に保たれる様子を示す図である。 図７は、元となる画像データを水平方向および垂直方向の両方で単純に２倍に拡大する場合を説明する図である。 図８は、入力される画像と拡大されて表示される画像との画素の配置比較図である。 図９は、本発明の第２の実施形態における液晶表示装置全体のブロック図である。 図１０は、画像に応じた自動輝度調整回路がＡＰＬを算出する方法を示すフローチャートである。 図１１は、ＡＰＬと自動設定値９３１とのおおまかな対応関係を示す図である。 図１２は、第３の実施形態における液晶表示装置全体のブロック図である。

符号の説明

１ 元の画素
２ 水平方向に拡大された複数の画素
３ 水平方向および垂直方向に拡大された複数の画素
１００ 処理部
２００ コントローラドライバ
２１０ 制御回路部
２１１ 制御回路
２１２ ユーザー設定レジスタ
２１３ サイズ認識回路
２１４ 水平拡大回路
２２０ 表示パネル制御部
２２１ 階調電圧回路
２２２ ゲート線駆動回路
２２３ ラッチ
２２４ Ｄ／Ａコンバーター
２２５ データ線駆動回路
２３０ バックライト制御部
２３１ 画像に応じた自動輝度調整回路
２３２ バックライト輝度調整演算回路
２３３ バックライト制御回路
３００ 表示パネル
４００ バックライト
９０１ 画像データ
９０２ 拡大画像データ
９０３ 画像水平拡大制御信号
９０４ 画像解像度
９１０ 同期信号
９１１ 垂直同期信号
９１２ 水平同期信号
９２０ ドットクロック信号
９２１ 輝度制御信号
９３０ ユーザー設定値
９３１ 自動設定値
９３２ バックライト輝度値
９３３ ＰＷＭ制御信号
９４１ 階調電圧設定信号
９４２ 階調電圧
９４３ データ線駆動タイミング制御信号
９４４ ゲート線駆動タイミング制御信号

Claims (10)

1. 複数の表示画素を具備する表示パネルと、
   前記表示パネルを照明するバックライトと、
   前記表示パネルを駆動するコントローラドライバと、
   を具備し、
   前記コントローラドライバは、
   ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成出力して前記バックライトの輝度調整を行うバックライト制御部
   を具備し、
   前記ＰＷＭ信号の周波数は、前記コントローラドライバが外部より画像データを受信するために前記外部より供給されるクロック信号が分周された信号により決定され、
   更に、前記クロック信号の周波数が変更された場合であっても、前記バックライト制御部によって生成される前記ＰＷＭ信号の周波数は一定に保たれ、
   更に、前記表示パネルが具備する前記複数の画素よりも少ない画素数の画像データが前記コントローラドライバに入力された場合、
   前記コントローラドライバは、前記少ない画素数の画像データを前記表示パネルが具備する複数の画素の数に拡大処理した画像データを前記表示パネルに表示する一方で、
   前記分周された信号の周波数は、前記外部から供給されるクロック信号の分周率が変えられることにより、一定に保たれ、
   前記外部より前記コントローラドライバに供給される前記クロック信号は、垂直同期信号と、水平同期信号と、画素クロック信号とを具備し、
   前記コントローラドライバは、
   前記外部より供給される画像データの垂直方向および水平方向におけるそれぞれの解像度を、前記垂直同期信号、前記水平同期信号および前記画素クロック信号のそれぞれの周波数に基づいて自動的に認識するサイズ認識回路と、
   前記サイズ認識回路が認識した前記画像データの水平方向解像度に基づいて前記画像データを水平方向に拡大する水平拡大回路と
   を更に具備し、
   前記サイズ認識回路は、前記水平同期信号、前記垂直同期信号および前記画素クロック信号に基づいて、前記画像データの前記解像度を認識するサイズ自動認識処理を垂直バックポーチの間に行い、
   前記画像の表示サイズの変更と同時に前記バックライトの輝度が最適化される
   表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記コントローラドライバは、外部から入力される１フレーム分の画像データから平均の明るさ情報（ＡＰＬ）を算出する自動輝度調整回路を更に具備し、
   前記バックライト制御部は、前記ＡＰＬに対応して前記ＰＷＭ信号のデューティー比を調整し、前記ＰＷＭ信号の周波数およびデューティー比に応じて前記バックライトの輝度を調整し、
   前記表示パネルが具備する複数の画素の数よりも少ない画素数の画像データが入力された場合に、
   前記自動輝度調整回路は、入力された前記少ない画素数の画像データを１フレーム分の画像データとして前記ＡＰＬを算出する
   表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記表示パネルが具備する画素の数よりも少ない前記１フレーム分の画像データの画素数は、前記表示パネルが具備する画素の数の２のべき乗分の１である
   表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置において、
   前記コントローラドライバは、ユーザー設定レジスタを更に具備し、
   前記バックライト制御部は、前記ユーザー設定レジスタに格納されたデータに対応して前記ＰＷＭ信号のデューティー比を調整し、前記ＰＷＭ信号の周波数およびデューティー比に応じて前記バックライトの輝度を調整する
   表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置において、
   前記コントローラドライバは、前記水平方向に拡大された画像データを、必要に応じて更に垂直方向に拡大した上で、表示パネルに表示する表示パネル制御部を更に具備し、
   前記表示パネル制御部は、
   前記制御回路による制御に応じて階調電圧を生成出力する階調電圧回路と、
   前記水平拡大回路によって水平方向に拡大された画像データを１列の画素毎に格納するラッチと、
   前記階調電圧に応じて、前記ラッチに１列の画素毎に格納された前記画像データを対応する階調電圧に変換するＤ／Ａコンバーターと、
   前記階調電圧に応じて表示パネルを並列方向に駆動するデータ線駆動回路と、
   前記画像データの垂直方向の解像度に応じて適切なタイミングで表示パネルを垂直方向に駆動するゲート線駆動回路と
   を更に具備する
   表示装置。
6. 外部より画像データ及びクロック信号を受信し、前記画像データの解像度を認識し、前記画像データを必要に応じて水平方向に拡大する制御回路部と、
   前記画像データまたは前記水平方向に拡大された画像データを、必要に応じて垂直方向に拡大した上で表示するように外部の表示パネルを駆動する表示パネル制御部と、
   ＰＷＭ信号を生成して外部のバックライトに向けて出力して、前記外部の表示パネル制御部を適切な輝度で照明するように前記外部のバックライトを制御するバックライト制御部と
   を具備し、
   前記ＰＷＭ信号の周波数は、前記クロック信号が分周された信号により決定され、
   更に、前記クロック信号の周波数が変更された場合であっても、前記バックライト制御部によって生成される前記ＰＷＭ信号の周波数は一定に保たれ、
   更に、前記表示パネルが具備する前記複数の画素よりも少ない画素数の画像データが入力された場合、
   前記少ない画素数の画像データを前記表示パネルが具備する複数の画素の数に拡大処理した画像データを前記表示パネルに表示する一方で、
   前記分周された信号の周波数は、前記外部から供給されるクロック信号の分周率が変えられることにより、一定に保たれ、
   前記外部より前記コントローラドライバに供給される前記クロック信号は、垂直同期信号と、水平同期信号と、画素クロック信号とを具備し、
   前記制御回路部は、
   前記外部より供給される画像データの垂直方向および水平方向におけるそれぞれの解像度を、前記垂直同期信号、前記水平同期信号および前記画素クロック信号のそれぞれの周波数に基づいて自動的に認識するサイズ認識回路と、
   前記サイズ認識回路が認識した前記画像データの水平方向解像度に基づいて前記画像データを水平方向に拡大する水平拡大回路と
   を更に具備し、
   前記サイズ認識回路は、前記水平同期信号、前記垂直同期信号および前記画素クロック信号に基づいて、前記画像データの前記解像度を認識するサイズ自動認識処理を垂直バックポーチの間に行い、
   前記画像の表示サイズの変更と同時に前記バックライトの輝度が最適化される
   コントローラドライバ。
7. 請求項６記載のコントローラドライバにおいて、
   前記制御回路部は、
   前記外部より前記画像データ及び前記クロック信号を受信し、前記コントローラドライバ全体を制御する制御回路
   をさらに具備し、
   前記表示パネル制御部は、
   前記制御回路による制御に応じて階調電圧を生成出力する階調電圧回路と、
   前記水平拡大回路によって水平方向に拡大された画像データを１列の画素毎に格納するラッチと、
   前記階調電圧に応じて、前記ラッチに１列の画素毎に格納された前記画像データを対応する階調電圧に変換するＤ／Ａコンバーターと、
   前記階調電圧に応じて表示パネルを並列方向に駆動するデータ線駆動回路と、
   前記画像データの垂直方向の解像度に応じて適切なタイミングで表示パネルを垂直方向に駆動するゲート線駆動回路と
   を具備し、
   前記バックライト制御部は、
   前記外部のバックライトを制御するために、適切な周波数及びデューティー比を持つＰＷＭ信号を生成して前記外部のバックライトに出力するバックライト制御回路
   を具備する
   コントローラドライバ。
8. 請求項７記載のコントローラドライバにおいて、
   前記制御回路は、前記外部からユーザー設定データを入力されて格納するユーザー設定レジスタを更に具備し、
   前記バックライト制御回路は、前記ユーザー設定データに応じて適切なＰＷＭ信号を生成出力して前記外部のバックライトを制御する
   コントローラドライバ。
9. 請求項７記載のコントローラドライバにおいて、
   前記バックライト制御部は、
   前記外部から入力される１フレーム分の画像データから平均の明るさ情報（ＡＰＬ）を算出する自動輝度調整回路
   を更に具備し、
   前記バックライト制御回路は、前記ＡＰＬに応じて適切なＰＷＭ信号を生成出力して前記外部のバックライトを制御する
   コントローラドライバ。
10. 請求項７記載のコントローラドライバにおいて、
    前記制御回路は、前記外部からユーザー設定データを入力されて格納するユーザー設定レジスタを更に具備し、
    前記バックライト制御部は、
    前記外部から入力される１フレーム分の画像データから平均の明るさ情報（ＡＰＬ）を算出する自動輝度調整回路と、
    前記ユーザー設定データ及び前記ＡＰＬに応じて適切なバックライト輝度を算出するバックライト輝度調整演算回路と
    を更に具備し、
    前記バックライト制御回路は、前記バックライト輝度に応じて適切なＰＷＭ信号を生成出力して前記外部のバックライトを制御する
    コントローラドライバ。

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