JP2008225132A - 表示用駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】メモリ前段バックライト制御部構成において，更新データと更新されないデータの伸長率が異なることによる画質劣化を回避することができる表示用駆動回路を提供する。
【解決手段】液晶ドライバにおいて、バックライト制御部１０５の処理の内、伸長率に従ったデータ伸長処理のみ、メモリ後段で行う。またＷｉｎｄｏｗ表示に切り替る時には、Ｗｉｎｄｏｗ表示前の全体画面表示時の伸長率（全体の伸長率）を格納しておき、Ｗｉｎｄｏｗ内部の伸長率と全体の伸長率とを比較して、伸長率を決定する。この時のデータ伸長率は、Ｗｉｎｄｏｗの面積、もしくはＷｉｎｄｏｗ表示映像によって選択を切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示用駆動回路の技術に関し、特に、グラフィックメモリを搭載した表示装置のバックライト制御に適用して有効な技術に関するものである。

近年の携帯電話等のモバイル機器では、透過型、半透過型の液晶ディスプレイが主に採用され、液晶ディスプレイ部分のバックライト用電力がモジュール全体のそれの大半を占めている。このため、バックライト電力を削減する工夫が必要とされている。

バックライトの電力削減の工夫の一つとして、特許文献１に示されている方法などがある。本特許文献は、バックライト輝度を低下させた分、画像データを伸張させることで、画像の変化を少なくして、低電力化を図る方法に関して記してある。

本特許文献のバックライト制御方法に関して、図１０を用いて簡単に説明する。通常、バックライト制御を行わない場合は、入力データと出力データの関係は１００２の様な関係であり、出力データと輝度の関係（ガンマ特性）は１００３の様な関係である。ここで、表示画像の１フレーム分のヒストグラム１００１から、最大階調を算出し、入力データの伸長率を伸長する。その結果、入力データと出力データの関係は１００４の様な関係となり、出力データと輝度の関係は１００５の様な関係となる。そして、データを伸長した分バックライト輝度を適切に下げて、出力データと輝度の関係は１００７の様な関係となる。ここで、伸長率の算出方法として、上位Ｎ番目の階調を算出する方法がある。この場合、上位階調は色つぶれが発生するがつぶれ量が少ないために、画質は問題なく、また低電力化の効果が大きいため、採用されている。
特開平１１−６５５３１号公報

ところで、グラフィックメモリを搭載した液晶ドライバでは、データ通信回数を減らすことにより低電力化を図るために、ＣＰＵ−Ｉ／Ｆを用いて表示画面のうち更新されるデータのみをＣＰＵから転送されている。ここで、ＣＰＵ−Ｉ／Ｆではレジスタ設定により、グラフィックメモリ上のアドレス空間の更新アドレス場所を指定することが可能である。更新データのみを更新する場合には、図９に示すようにＷｉｎｄｏｗアドレスの開始点（水平開始アドレス（ＨＳＡ）９０１、垂直開始アドレス（ＶＳＡ）９０２）と終了点（水平終了アドレス（ＨＥＡ）９０３、垂直終了アドレス（ＶＥＡ）９０４）を決定する。その後、ＣＰＵ−Ｉ／Ｆから転送されるデータは、Ｗｉｎｄｏｗ内部のデータとして認識されて、Ｗｉｎｄｏｗ内部データが随時更新される。

バックライト制御部は、グラフィックメモリの前段と後段で処理する場合が考えられる。メモリ後段で処理する場合に、グラフィックメモリからライン単位で出力されているデータを、一旦パラレル−シリアル変換してからバックライト制御を行う必要があり、回路規模が増加する。よって、同等のバックライト制御部を構成したとしても、コストメリットを考慮すると、グラフィックメモリの前段で処理をする方が好ましい。

グラフィックメモリの前段でバックライト処理を行う構成において、画面の一部のデータのみを更新するＷｉｎｄｏｗ表示を行う場合には、Ｗｉｎｄｏｗの外部データは、常時処理を行わないので、グラフィックメモリ内部に格納されているＷｉｎｄｏｗ内部と外部のデータは、伸長率が異なってしまう。一方、バックライト輝度はＷｉｎｄｏｗ内部データの伸長率に従って輝度の低減率が変化するので、Ｗｉｎｄｏｗ外部のデータは輝度変化によりフリッカ要素となる画質劣化が発生することが考えられる。例えば、Ｗｉｎｄｏｗ画面が小さくＷｉｎｄｏｗ外部データ箇所が表示画面の大部分を占めている場合には、Ｗｉｎｄｏｗ内部データに合わせてバックライト輝度を変化させると、画面全体ではフリッカとして見える可能性がある。また、別の画質劣化要因として、Ｗｉｎｄｏｗ外部がＷｉｎｄｏｗ内部と比べ伸長率が低い場合には、Ｗｉｎｄｏｗ外部の色つぶれ量が大きくなってしまうことが考えられる。

そこで、本発明の目的は、メモリ前段バックライト制御部構成において、更新データと更新されないデータの伸長率が異なることによる画質劣化を回避することができる表示用駆動回路を提供することにある。

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

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

本発明は、バックライト制御部の処理の内、伸長率に従ったデータ伸長処理のみ、メモリ後段で行う。またＷｉｎｄｏｗ表示に切り替る時には、Ｗｉｎｄｏｗ表示前の全体画面表示時の伸長率を格納しておき（以下“全体の伸長率”と呼ぶ）、Ｗｉｎｄｏｗ内部の伸長率と全体の伸長率とを比較して、伸長率を決定する。この時のデータ伸長率は、Ｗｉｎｄｏｗの面積、もしくはＷｉｎｄｏｗ表示映像によって選択を切り替える。

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

本発明によれば、メモリとバックライト制御部の構成位置に係わらず、低電力化と画質劣化の回避を両立可能とし、バックライト制御技術の汎用性を高めることが可能となる。

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

第１の実施の形態は、バックライト制御部をメモリ前段構成として、データ伸長処理はメモリ後段の階調電圧生成部におけるガンマ調整機能を用いて行い、また伸長率は全体の伸長率とＷｉｎｄｏｗの伸長率から選択され、選択方法はＷｉｎｄｏｗ画面の面積とＷｉｎｄｏｗの伸長率によって決定することを特徴とする。また、Ｗｉｎｄｏｗ画面が設定閾値より小さい場合、もしくはＷｉｎｄｏｗ画面が設定閾値よりも大きく且つ全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が大きい場合には全体の伸長率を選択し、全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が小さい場合にはＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択することを特徴とする。

本発明の第１の実施の形態を、図１、図２、図３、図４、図５、図６を用いて説明する。

本発明のシステム構成に関して、図１を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における液晶ドライバ及び周辺回路を含めた表示装置を示す図である。

図中、１０１は表示用駆動回路である液晶ドライバ本体を表す。１０２から１０８までは液晶ドライバ１０１の内部ブロックを表している。液晶ドライバ１０１の周辺回路には制御プロセッサ１１２とパネルモジュール１０９が配置される。

始めに、液晶ドライバ１０１の内部ブロックに関して説明する。液晶ドライバ１０１は、システムインターフェース１０２、コントロールレジスタ１０３、タイミング生成部１０４、バックライト制御部１０５、グラフィックＲＡＭ１０６、階調電圧生成部１０７、デコーダ１０８などから構成される。

システムインターフェース１０２は、液晶ドライバ１０１の外部に配置する制御プロセッサ１１２とのデータ通信を行う。システムインターフェース１０２では、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１０３への書き込みデータなどをドライバ外部から内部ブロックへ受け渡しを行う。ここで、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。またコントロールレジスタ１０３には、前記図９に関して説明したＷｉｎｄｏｗアドレスの開始点（水平開始アドレス（ＨＳＡ）９０１、垂直開始アドレス（ＶＳＡ）９０２）と終了点（水平終了アドレス（ＨＥＡ）９０３、垂直終了アドレス（ＶＥＡ）９０４）に関しても、レジスタ設定されている。

タイミング生成部１０４は、コントロールレジスタ１０３の内容を元に、液晶ドライバ全体の動作タイミングを生成している。バックライト制御部１０５は、本発明のポイントとなる箇所である。バックライト制御部１０５では、システムインターフェース１０２から送信された表示データを基に、階調電圧生成部１０７用ガンマ調整レジスタ信号と、バックライトモジュール１１０用バックライト制御信号を生成して各ブロック（階調電圧生成部１０７、バックライトモジュール１１０）へ送信する。表示データに関しては、伸長処理等は行わずにグラフィックＲＡＭ１０６へ送信する。本ブロック内部の詳細回路構成及び動作に関しては図２で説明する。

グラフィックＲＡＭ１０６では、バックライト制御部１０５から転送される表示データを格納する。デコーダ１０８は、グラフィックＲＡＭ１０６から転送された表示データに基づき、階調電圧生成部１０７で生成された階調電圧の中から１レベルの階調電圧を選択する。前記階調電圧は、液晶パネルの水平画素分だけ生成され、各水平画素に接続されたソース線へと出力される。

また、液晶ドライバ１０１の外部において、液晶ドライバ１０１で駆動するパネルモジュール１０９は、バックライトモジュール１１０と液晶パネル１１１に分かれる。液晶パネル１１１は前記階調電圧を受けて、各水平画素に所望の電圧を印加する。バックライトモジュール１１０は、バックライト制御部１０５で生成されたバックライト制御信号によりバックライト輝度を制御する。

液晶ドライバ１０１では、その他に、液晶パネル１１１の駆動に使用される液晶ゲート信号及びコモン信号を生成するための回路が構成されているが、本実施の形態を説明する上で特に重要ではないため、詳細な説明は省く。

次に、液晶ドライバ１０１の動作について説明する。尚、ここでは表示データを２５６階調のＲＧＢ表示データとする。システムインターフェース１０２を介して、外部から２５６階調のＲＧＢ表示データを取り込み、バックライト制御部１０５に送信する。バックライト制御部１０５では、ＲＧＢ表示データに対し画像処理を行わずにグラフィックＲＡＭ１０６へ送信し、グラフィックＲＡＭ１０６に格納する。タイミング生成部１０４ではグラフィックＲＡＭ１０６の書き込みタイミング、読み出しタイミングを生成する。グラフィックＲＡＭ１０６から読み出したＲＧＢ表示データはデコーダ１０８へ送信する。デコーダ１０８では、ＲＧＢ表示データに基づき階調電圧生成部１０７で生成した２５６レベルの階調電圧から１レベルを選択し液晶パネル１１１へ出力する。前記階調電圧は、液晶パネル１１１の水平画素分だけ生成され、液晶パネル１１１の各ソース線から各画素へ所望の階調電圧を印加する。また、水平画素数分の上記階調電圧と共に、タイミング生成部１０４で生成した液晶ゲート信号、コモン信号も同時に液晶パネル１１１へ出力する。

一方、上記ＲＧＢ表示データ処理と並行して、バックライト制御部１０５ではＲＧＢ表示データを伸長するために、階調電圧生成部１０７の調整レジスタ信号を生成して階調電圧生成部１０７へ送信する。ここで階調電圧生成部１０７は液晶パネル特性に合わせて階調電圧を設定するためのレジスタ調整があり、これらのレジスタ設定はコントロールレジスタ１０３とバックライト制御部１０５で生成された調整レジスタ信号によって設定される。階調電圧生成部１０７の回路構成、動作、及び各調整レジスタ設定の機能に関しては、図４の説明において後述する。また伸長したＲＧＢ表示データに対応してバックライト輝度率を低くするバックライト制御信号も同時に生成して、バックライトモジュール１１０に送信する。

ここで、バックライト制御信号として、ＰＷＭ制御を行うことを例に挙げる。ＰＷＭ制御はバックライト制御の方法の１つであり、１端子のＰＷＭ信号の“Ｈｉｇｈ幅”と“Ｌｏｗ幅”の比率を変化させることでバックライト輝度を制御するパルス幅変動制御である。例えば、ＰＷＭの１周期を２５５分割して、“Ｈｉｇｈ幅”を２５５分の２５５とした場合には、ＰＷＭ信号はＨｉｇｈ固定が出力され、バックライト輝度は最高輝度となる。一方、“Ｈｉｇｈ幅”を２５５分の０とした場合には、ＰＷＭ信号はＬｏｗ固定が出力され、バックライト輝度は最小輝度となる。また“Ｈｉｇｈ幅”を２５５分の１００とした場合には、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ幅率は、ＰＷＭ周期の２５５分の１００となり、ＰＷＭ周期の内、約４０％がＨｉｇｈ幅率となり、これに対応したバックライト輝度となる。以上の方法により、バックライト輝度が制御される。

以上の動作により、パネルモジュール１０９に必要な階調電圧とバックライト制御信号であるＰＷＭ信号、及び液晶ゲート信号、コモン信号が生成される。

前記ＰＷＭ信号はバックライトモジュール１１０へ入力する。バックライトモジュール１１０はＰＷＭ信号に対応したバックライト電圧を生成しバックライトを点灯する。点灯したバックライトは液晶パネル１１１を照らし、これにより表示を見ることができる。

また制御プロセッサ１１２から、バックライトの点灯、消灯を行う場合、システムインターフェース１０２を介し、コントロールレジスタ１０３にその情報が書き込まれ、これがバックライト制御部１０５に伝えられＰＷＭ信号は、点灯、消灯の電圧を生成し、これによりＰＷＭ信号を“Ｈｉｇｈ”状態、もしくは“Ｌｏｗ”状態に固定とすることで、バックライトモジュール１１０を点灯、消灯する。この動作は、バックライト制御部１０５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する。

次に、図２でバックライト制御部１０５内のブロック構成と動作について説明する。バックライト制御部１０５は、ヒストグラム計数部２０１、伸長率算出部２０２、画面全体の伸長率格納部２０３、Ｗｉｎｄｏｗ面積判定部２０４、伸長率判定部２０５、バックライト輝度率選択部２０６、階調電圧生成部調整レジスタ選択部２０７などから構成される。

ヒストグラム計数部２０１は、ＲＧＢ表示データを計数しヒストグラムを作成する。このヒストグラムから伸長率算出部２０２で伸長率を算出する。伸長率算出部２０２で算出した伸長率は、Ｗｉｎｄｏｗモード開始信号がアクティブな場合、つまりＷｉｎｄｏｗ表示の場合には、画面全体の伸長率格納部２０３にコピーして格納される。ここで、前記Ｗｉｎｄｏｗモード開始信号は、前記制御プロセッサ１１２からＷｉｎｄｏｗ表示開始コマンドが発行した場合に、前記コントロールレジスタ１０３で生成されるものである。画面全体の伸長率格納部２０３に格納された伸長率は、次のＷｉｎｄｏｗモード開始信号が入力されるまで、保持し続ける。

ここで、伸長率算出部２０２の伸長率算出方法について説明する。まず伸長率を算出するにあたり、ヒストグラムデータのスレッショルド値をレジスタ設定で決定する必要がある。ここでスレッショルド値とは、バックライト制御によって、画素データが白輝度状態となり階調表現ができていない、所謂白つぶれとされる箇所の量を設定するものであり、コントロールレジスタ１０３で設定する。例えば、スレッショルド値を３０％とした場合には、全画素数の内３０％は白つぶれが発生する設定となる。このスレッショルド値を使用してヒストグラム中の何番目の階調番号データの値を使用するかを決定する。例えば、ＱＶＧＡ解像度（２４０ＲＧＢ×３２０）でスレッショルド値が３０％とした場合には、明るい画像では上から３０％（６９１２０番目）である階調番号は上位階調番号となり、暗い画像では上位３０％番目となる階調番号は下位階調番号となる。このスレッショルド値に基づいて算出した、上からＮ番目の階調番号が伸長率の元となる。例えば、前記上からＮ番目の階調番号が２００とした場合、データ伸長率は２５５／２００と設定される。

ここで、通常表示時とＷｉｎｄｏｗ表示では、伸長率の基となる前述した「上からＮ番目の階調番号」の算出方法を切り替える必要がある。通常表示時では、スレッショルド値に基づき、全体画素数に対し最大階調からＮ番目の階調番号を算出している。これに対し、Ｗｉｎｄｏｗ表示時は、Ｗｉｎｄｏｗ画面の画素比率に対応して最大階調からＮ×（Ｗｉｎｄｏｗ画素数／全体画素数）番目の階調番号を算出する必要がある。ここで最大階調からＮ×（Ｗｉｎｄｏｗ画素数／全体画素数）番目の階調番号の算出は、コントロールレジスタ１０３に夫々のスレッショルド値のレジスタ設定を変更するのが望ましい。例えば、全体画面表示の時のスレッショルド値をＮとした場合、Ｗｉｎｄｏｗ表示の時のスレッショルド値は、Ｎ×（Ｗｉｎｄｏｗ画素数／全体画素数）の値として、コントロールレジスタ１０３に格納しておく。

次に、伸長率判定部２０５では、伸長率算出部２０２と画面全体の伸長率格納部２０３の伸長率データと、Ｗｉｎｄｏｗ面積判定部２０４で生成される判定信号により、伸長率を選択する。ここで、Ｗｉｎｄｏｗ面積判定部２０４で生成される判定信号とは、ＷｉｎｄｏｗモードにおいてＷｉｎｄｏｗ面積判定部２０４で、コントロールレジスタ１０３から入力される図９で示した前記Ｗｉｎｄｏｗアドレスの開始点（水平開始アドレス（ＨＳＡ）９０１、垂直開始アドレス（ＶＳＡ）９０２）と終了点（水平終了アドレス（ＨＥＡ）９０３、垂直終了アドレス（ＶＥＡ）９０４）から更新するデータ量を計算した結果と、コントロールレジスタ１０３で設定されたＷｉｎｄｏｗ面積閾値の比較結果から生成される。ここで、Ｗｉｎｄｏｗ面積は（ＨＳＡ＋ＨＥＡ）／２×（ＨＳＡ＋ＶＳＡ）／２により算出する。

次に、伸長率判定部２０５の判定方法に関しては、図３（ａ）の伸長率判定動作表３０１に示している。Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定よりも小さい場合には、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率に関わらず全体の伸長率を選択する。Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定よりも大きい場合で、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率が全体の伸長率よりも大きい場合には全体の伸長率を選択する。Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定よりも大きい場合で、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率が全体の伸長率よりも小さい場合にはＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択する。

次に、伸長率判定部２０５により選択された伸長率を基に、バックライト輝度率選択部２０６と階調電圧生成部調整レジスタ選択部２０７では図３（ｂ）のバックライト輝度率選択と階調電圧生成部調整レジスタ選択表３０２を用いてバックライト輝度率と階調電圧生成部の調整レジスタを選択する。伸長率の選択が１００％の場合（つまり、上位Ｎ％にあたる階調番号が２５５である場合）、バックライト輝度率選択部２０６は１００％を選択し、階調電圧生成部調整レジスタ選択部２０７は振幅調整レジスタ設定１を選択する。ここで振幅調整レジスタ設定１とは、現状設定から変更しない状態とする。また伸張率が１０４％、…と変化していくと、階調電圧生成回路の調整レジスタ設定は、液晶の透過率が１０４％、…と大きくなるように設定して、バックライト制御信号は輝度が９６％、…と同じ割合で低くなるように設定する。その結果、液晶パネル表面での見た目の表示画像の明るさは変化しない。ここで階調電圧生成部の調整レジスタ設定に関しては、図４、図５の説明において後述する。

ここで、伸長率判定においては、図３（ｃ）のヒステリシスを用いた伸長率選択の切り替え動作図３０３に示す様にヒステリシスを用いて伸長率選択を切り替えても良い。仮に、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率を使用している状態３０４の場合、全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率＝０となっても、全体の伸長率に変更せずに、全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率＝−Ｎ（Ｎは１以上の整数）となった時に全体の伸長率に変更する。また、逆に全体の伸長率を使用している状態３０５の場合、全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率＞０となった直後には、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率に変更せずに、全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率＝Ｎ（Ｎは１以上の整数）となった時にＷｉｄｏｗの伸長率に変更する。こうすることで、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率が近い場合に、伸長率の選択が切り替ることによるフリッカ等の画質劣化を軽減する。

ここで、図６では伸長率判定部２０５の判定方法に関して、図３の方法とは異なる判定方法について、２つの例を示している。

図６（ａ）の伸長率判定動作表６０１の伸長率判定方法１は、伸長率の選択がＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択する場合と、全体の伸長率を選択する場合と、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率の中間の伸長率を選択する場合とがあり、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率の差分情報により、夫々を判定結果により選択することを特徴とする。具体的な判定方法としては、まずＷｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比較して小さい場合には、全体画面の伸長率を選択する。逆にＷｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比較して大きい場合には、（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）と伸長率差分閾値Ｘ（Ｘは正の実数）の比較で決定する。（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）が負の伸長率差分閾値−Ｘよりも小さい場合には、全体の伸長率を選択する。（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）が負の伸長率差分閾値−Ｘよりも大きくて、正の伸長率差分閾値Ｘよりも小さい場合には、全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間値を選択する。（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）が正の伸長率差分閾値Ｘよりも大きい場合には、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率を選択する。以上の様な方法で伸長率を選択することで、全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間値の伸長率を選択する条件では、“Ｗｉｎｄｏｗの伸長率”もしくは“全体の伸長率”を選択する場合よりも、色つぶれ量は増加するが低電力化が実現可能である。

次に、図６（ｂ）の伸長率判定動作表６０２の伸長率判定方法２は、伸長率の選択は、伸長率の大小関係では判定せずにＷｉｎｄｏｗ表示画面のサイズで伸長率の選択を変更することを特徴とする。具体的な判定方法は、Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比べて低い場合には全体の伸長率を選択し、Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比べて高い場合には全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間の伸長率を選択する。以上の様な方法で伸長率を選択することで、全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間値の伸長率を選択する条件では、“Ｗｉｎｄｏｗの伸長率”もしくは“全体の伸長率”を選択する場合よりも、色つぶれ量は増加するが低電力化が実現可能である。

次に、図４の階調電圧生成部の構成と調整レジスタについて説明する。

図４に示す階調電圧生成部１０７は、抵抗群から構成される第１のラダー抵抗群４０１と、可変抵抗４０２〜４０５と、セレクタ回路４０６〜４１１と、アンプ回路４１２と、抵抗群から構成される第２のラダー抵抗群４１３によって構成される。階調電圧生成部１０７を調整するための調整機能は、振幅調整レジスタ４１４と、傾き調整レジスタ４１５と、微調整レジスタ４１６である。振幅調整レジスタ４１４は、可変抵抗４０２、４０３の可変抵抗値を調整するレジスタ値を格納するものであり、傾き調整レジスタ４１５は、可変抵抗４０４、４０５の抵抗値を調整するレジスタ値を格納するものであり、微調整レジスタ４１６は、第１のラダー抵抗群４０１を抵抗分割した時の電圧レベルを選択するセレクタ回路４０６〜４１１を調整するレジスタ値を格納するものである。また、デコーダ１０８は階調電圧生成部１０７で生成された階調電圧から表示データに応じた階調電圧をデコードするデコード回路である。ここで、階調電圧生成部１０７の可変抵抗４０２、４０３は、振幅調整レジスタ４１４に含まれた抵抗値設定データを参照し抵抗値を変化させることで、階調番号の両端の電圧値を調整する。また、階調電圧生成部１０７の可変抵抗４０４、４０５は、傾き調整レジスタ４１５に含まれた抵抗値設定データを参照し抵抗値を変化させることで、階調電圧の中間部の傾き特性を調整する。また、階調電圧生成部１０７のセレクタ回路４０６〜４１１は、第１のラダー抵抗群４０１を抵抗分割した電圧値の中から、微調整レジスタ４１６の設定値を参照し所望の階調電圧を選択することで微調整を行う。

次に、各調整機能により実現される階調番号−階調電圧特性を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。

図５（ａ）の振幅調整の結果から得られる階調番号−階調電圧特性５０１は、図４の可変抵抗４０２、４０３の抵抗値を小さく設定した場合に階調番号−階調電圧特性の振幅が大きくなり、可変抵抗４０２、４０３の抵抗値を大きく設定した場合に階調番号−階調電圧特性の振幅が小さくなる。以上により、階調電圧の振幅を調整する。

図５（ｂ）の傾き調整の結果から得られる階調番号−階調電圧特性５０２は、図４の可変抵抗４０４、４０５の抵抗値を小さく設定した場合に中間調付近の傾きが大きくなり、可変抵抗４０４、４０５の抵抗値を大きく設定した場合に中間調付近の傾きが小さくなる。以上により、階調電圧の中間調部を調整する。

図５（ｃ）の微調整の結果から得られる階調番号−階調電圧特性５０３は、図４のセレクタ回路４０６〜４１１の選択電圧を基準電圧に近い値を選択した場合には階調番号−階調電圧特性が全体的に上側に膨らみを持ち、セレクタ回路４０６〜４１１の選択電圧をグランドに近い値を選択した場合には階調番号−階調電圧特性が全体的に下側に膨らみを持つ。以上により、階調電圧の微調整を行う。

以上述べた、振幅調整・傾き調整・微調整の各手段により、液晶パネル個々の特性に応じたガンマ特性の調整を、比較的容易に実現することが可能となる。

図５（ｄ）にはバックライト制御による階調番号−階調電圧特性を、図５（ｅ）にはバックライト制御によるガンマ特性をそれぞれ示したものであり、前述した図３（ｂ）のバックライト輝度率選択と階調電圧生成部調整レジスタ選択表３０２の調整レジスタ設定１、２、…、１６に対応している。これらの設定は、前述した振幅調整・傾き調整・微調整機能を用いることで実現する。

例えば、調整レジスタ設定１の階調番号−階調電圧特性５０４、ガンマ特性５０７の階調電圧設定１は伸長率の選択が１００％になるので（つまり、上位Ｎ％にあたる階調番号が２５５である）、バックライト輝度率選択部２０６のバックライト輝度は１００％を選択されており、また階調電圧生成部１０７の各調整レジスタ４１４〜４１６は現状設定から変更しない状態とする。

例えば、調整レジスタ設定２の階調番号−階調電圧特性５０５、ガンマ特性５０８の階調電圧設定２は伸張率の選択が１０４％になるので（つまり、上位Ｎ％にあたる階調番号が２４５である）、バックライト輝度率選択部２０６のバックライト輝度は９６％を選択されており、また階調電圧生成部１０７の各調整レジスタ４１４〜４１６は、調整レジスタ設定１のガンマ特性５０７の階調電圧設定１に対し輝度レベルが１０４％となる様に設定される。

例えば、調整レジスタ設定１６の階調番号−階調電圧特性５０６、ガンマ特性５０９の階調電圧設定３は伸張率の選択が１３０％になるので（つまり、上位Ｎ％にあたる階調番号が１９６である）、バックライト輝度率選択部２０６のバックライト輝度は７０％を選択されており、また階調電圧生成部１０７の各調整レジスタ４１４〜４１６は、調整レジスタ設定１のガンマ特性５０７の階調電圧設定１に対し輝度レベルが１３０％となる様に設定される。

以上の構成により、本実施の形態を実現可能となる。また、本実施の形態では、バックライト制御部１０５をグラフィックＲＡＭ１０６の前段構成とすることで従来に対し汎用性が向上する。またデータ伸長処理は、グラフィックＲＡＭ１０６の後段の階調電圧生成部１０７におけるガンマ調整機能を用いて行うことでＷｉｎｄｏｗ表示のデータ更新が行われる箇所と行われない箇所の伸張処理を同じとして、伸長率が異なることによる画質劣化を防ぐことが可能である。

さらに本実施の形態では、伸長率は全体の伸長率とＷｉｎｄｏｗの伸長率から選択し、選択方法はＷｉｎｄｏｗ画面（面積）が設定閾値より小さい場合もしくはＷｉｎｄｏｗ画面が設定閾値よりも大きく且つ全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が大きい場合には全体の伸長率を選択する。こうすることで、全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が小さい場合にはＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択することで、Ｗｉｎｄｏｗ外部がＷｉｎｄｏｗ内部と比べ伸長率が低い場合のＷｉｎｄｏｗ外部の色つぶれ量が大きくなることを防ぐことが可能であり、またＷｉｎｄｏｗ画面が小さくＷｉｎｄｏｗ外部データ箇所が表示画面の大部分を占めている場合にＷｉｎｄｏｗ内部データに合わせてバックライト輝度を変化させることで画面全体のフリッカを防ぐことが可能である。

第２の実施の形態は、伸長率の選択方法として、自然画と動画の場合で選択を切り替え、また自然画の場合には、伸長率を一定として、画質を優先とする設定が可能なレジスタ設定であることを特徴とする。

Ｗｉｎｄｏｗ画面が設定閾値より小さい場合、もしくはＷｉｎｄｏｗ画面が設定閾値よりも大きく且つ全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が大きい場合には全体の伸長率を選択し、全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が小さい場合にはＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択することを特徴とする。

本発明の第２の実施の形態を、図１、図４、図５、図７、図８を用いて説明するが、図１、図４、図５に関しては、既に第１の実施の形態で説明しているので、ここでの説明は省略する。

図７は、第２の実施の形態におけるバックライト制御部を示している。ここで、第１の実施の形態との差は、入力データとして動画・静止画判定信号とレジスタ設定伸長率が入力されていることである。そのため、バックライト制御部１０５内部の伸長率判定部７０５は、第１の実施の形態とは異なるが、その他の、ヒストグラム計数部７０１、伸長率算出部７０２、画面全体の伸長率格納部７０３、Ｗｉｎｄｏｗ面積判定部７０４、バックライト輝度率選択部７０６、階調電圧生成部調整レジスタ選択部７０７に関しては、第１の実施の形態と同様なため、説明は省略する。

伸長率判定部７０５に関して、以下に説明する。伸長率判定部７０５では、図２の伸長率判定部２０５と類似しているが、判定基準として、動画・静止画判定信号が追加されている。ここで動画・静止画判定信号は、コントロールレジスタ１０３から入力された信号であり、これは制御プロセッサ１１２から、システムインターフェース１０２を介して表示画像が動画であるか、静止画であるかの情報をコントロールレジスタ１０３に転送する。次に、新しく追加された信号のレジスタ設定伸長率は、表示画像が静止画である場合に使用される伸長率である。このレジスタ設定伸長率も同様に、コントロールレジスタ１０３から入力された信号である。

次に、図８では、図７で説明した追加された前記動画・静止画判定信号と、レジスタ設定伸長率を用いた伸長率判定に関して説明する。

図８（ａ）の伸長率判定動作表８０１の伸長率判定方法１は、Ｗｉｎｄｏｗ画面サイズ、表示画像の種類、及びＷｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率の大小関係を判定基準としている。まず、Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定よりも小さい場合には、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率に関わらず全体の伸長率を選択する。Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定よりも大きい場合には、動画・静止画判定信号により更に場合分けされる。動画・静止画判定信号が静止画と判定している場合、伸長率は表示画像によらず一定とするために、ユーザレジスタ設定の伸長率を選択する。次に、動画・静止画判定信号が動画と判定している場合には、伸長率比較結果によってさらに場合分けされる。Ｗｉｎｄｏｗの伸長率＞全体の伸長率である場合、全体の伸長率を選択し、逆にＷｉｎｄｏｗの伸長率≦全体の伸長率である場合はＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択する。

次に、図８（ｂ）の伸長率判定動作表８０２の伸長率判定方法２は、伸長率判定動作表８０１の伸長率判定方法１と同様に判定基準はＷｉｎｄｏｗ画面サイズと、表示画像の種類、及びＷｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率の差分量を判定基準として、選択された伸長率は、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率を選択する場合と、全体の伸長率を選択する場合とＷｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率の中間の伸長率を選択する場合とがあり、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率と全体の伸長率の差分情報により、夫々を判定結果により選択することを特徴とする。

具体的な判定方法としては、まずＷｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比較して小さい場合には、全体の伸長率を選択する。次に、Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比較して大きい場合には、表示画像の種類によって場合分けされる。動画・静止画判定信号が静止画と判定している場合、伸長率は表示画像によらず一定とするために、ユーザレジスタ設定の伸長率を選択する。次に、動画・静止画判定信号が動画と判定している場合、伸長率は（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）と伸長率差分閾値Ｘ（Ｘは正の実数）の比較で場合分けされる。（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）が負の伸長率差分閾値−Ｘよりも小さい場合には、全体の伸長率を選択する。（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）が負の伸長率差分閾値−Ｘよりも大きくて、正の伸長率差分閾値Ｘよりも小さい場合には、全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間値を選択する。（全体の伸長率−Ｗｉｎｄｏｗの伸長率）が正の伸長率差分閾値Ｘよりも大きい場合には、Ｗｉｎｄｏｗの伸長率を選択する。以上の様な方法で伸長率を選択することで、全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間値の伸長率を選択する条件では、“Ｗｉｎｄｏｗの伸長率”もしくは“全体の伸長率”を選択する場合よりも、色つぶれ量は増加するが低電力化が実現可能である。

次に、図８（ｃ）の伸長率判定動作表８０３の伸長率判定方法３は、伸長率の選択は、伸長率の大小関係では判定せずに、Ｗｉｎｄｏｗ表示画面のサイズと、表示画像の種類で伸長率の選択を変更することを特徴とする。

具体的な判定方法は、Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比べて小さい場合には全体の伸長率を選択する。次に、Ｗｉｎｄｏｗ面積がＷｉｎｄｏｗ面積閾値設定と比べて大きい場合には、表示画像の種類によって場合分けされる。動画・静止画判定信号が静止画と判定している場合、伸長率は表示画像によらず一定とするために、ユーザレジスタ設定の伸長率を選択する。次に、動画・静止画判定信号が動画と判定している場合、伸長率は常に全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間の伸長率を選択する。以上の様な方法で伸長率を選択することで、全体の伸長率＋Ｗｉｎｄｏｗの伸長率の中間値の伸長率を選択する条件では、“Ｗｉｎｄｏｗの伸長率”もしくは“全体の伸長率”を選択する場合よりも、色つぶれ量は増加するが低電力化が実現可能である。

ここで、前記３つの伸長率判定方法を示したが、上記Ｗｉｎｄｏｗ面積閾値設定に関しては、レジスタ設定を行うことを前提にしたが、これは、レジスタ数を減らすことを目的に固定値としても問題ない。

以上の構成により、本実施の形態を実現可能となる。また、本実施の形態では、バックライト制御部１０５をグラフィックＲＡＭ１０６の前段構成とすることで従来に対し汎用性が向上する。またデータ伸長処理は、グラフィックＲＡＭ１０６の後段の階調電圧生成部１０７におけるガンマ調整機能を用いて行うことでＷｉｎｄｏｗ表示のデータ更新が行われる箇所と行われない箇所の伸張処理を同じとして、伸長率が異なることによる画質劣化を防ぐことが可能である。

さらに本実施の形態では、伸長率は全体の伸長率とＷｉｎｄｏｗの伸長率から選択し、選択方法はＷｉｎｄｏｗ画面（面積）が設定閾値より小さい場合もしくはＷｉｎｄｏｗ画面が設定閾値よりも大きく且つ全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が大きい場合には全体の伸長率を選択する。こうすることで、全体の伸長率データよりもＷｉｎｄｏｗの伸長率が小さい場合にはＷｉｎｄｏｗの伸長率を選択することで、Ｗｉｎｄｏｗ外部がＷｉｎｄｏｗ内部と比べ伸長率が低い場合のＷｉｎｄｏｗ外部の色つぶれ量が大きくなることを防ぐことが可能であり、またＷｉｎｄｏｗ画面が小さくＷｉｎｄｏｗ外部データ箇所が表示画面の大部分を占めている場合にＷｉｎｄｏｗ内部データに合わせてバックライト輝度を変化させることで画面全体のフリッカを防ぐことが可能である。

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

本発明の表示用駆動回路は、バックライトを制御し、省電力化する方法を、論理量を抑えて実装することができ、利用範囲も携帯電話用液晶ディスプレイのみならず、液晶ディスプレイ使用のＤＶＤ等小型メディアプレイヤーにも適用できる。またグラフィックＲＡＭを搭載した液晶ドライバＩＣにおいても、容易にバックライトを制御することが可能であることから、汎用的な液晶ドライバＩＣにも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態における液晶ドライバ及び周辺回路を含めた表示装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、バックライト制御部を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、バックライト制御部の伸長率判定方法（ａ）、バックライト輝度率選択と階調電圧生成部調整レジスタ選択（ｂ）、ヒステリシスを用いた伸長率選択の切り替え（ｃ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、階調電圧生成部と調整レジスタを示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、振幅調整機能（ａ）、傾き調整機能（ｂ）、微調整機能（ｃ）、バックライト制御による階調番号−階調電圧特性（ｄ）、バックライト制御によるガンマ特性（ｅ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態において、図３とは異なる伸長率判定方法１（ａ）、伸長率判定方法２（ｂ）を示す図である。 本発明の第２の実施の形態において、バックライト制御部を示す図である。 本発明の第２の実施の形態において、バックライト制御部の伸長率判定方法１（ａ）、伸長率判定方法２（ｂ）、伸長率判定方法３（ｃ）を示す図である。 Ｗｉｎｄｏｗ画面表示の領域指定設定を示す図である。 従来のバックライト制御方法を示す図である。

符号の説明

１０１…液晶ドライバ、１０２…システムインターフェース、１０３…コントロールレジスタ、１０４…タイミング生成部、１０５…バックライト制御部、１０６…グラフィックＲＡＭ、１０７…階調電圧生成部、１０８…デコーダ、１０９…パネルモジュール、１１０…バックライトモジュール、１１１…液晶パネル、１１２…制御プロセッサ、
２０１…ヒストグラム計数部、２０２…伸長率算出部、２０３…画面全体の伸長率格納部、２０４…Ｗｉｎｄｏｗ面積判定部、２０５…伸長率判定部、２０６…バックライト輝度率選択部、２０７…階調電圧生成部調整レジスタ選択部、
４０１…第１のラダー抵抗群、４０２〜４０５…可変抵抗、４０６〜４１１…セレクタ回路、４１２…アンプ回路、４１３…第２のラダー抵抗群、４１４…振幅調整レジスタ、４１５…傾き調整レジスタ、４１６…微調整レジスタ、
７０１…ヒストグラム計数部、７０２…伸長率算出部、７０３…画面全体の伸長率格納部、７０４…Ｗｉｎｄｏｗ面積判定部、７０５…伸長率判定部、７０６…バックライト輝度率選択部、７０７…階調電圧生成部調整レジスタ選択部。

Claims (12)

1. 入力される表示データを格納するためのメモリを有し、前記メモリへ格納する方法として、１フレーム周期毎に表示画像の全てを更新する第１のメモリ格納方法と、１フレーム周期毎に表示画像の一部分を更新する第２のメモリ格納方法を有し、入力される表示データのヒストグラムの表示データ値から算出したデータの伸長率に基づき表示画像の明るさを切り替える手段と、前記伸長率に基づきバックライトの輝度を切り替える手段を有する表示用駆動回路であって、
   前記第２のメモリ格納方法を用いて表示する時には、前記第１のメモリ格納方法を用いて表示している時に参照していた伸長率を格納しておき、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率のうち、いずれかを選択するバックライト制御部を有することを特徴とする表示用駆動回路。
2. 請求項１に記載の表示用駆動回路において、
   前記表示画像の明るさを切り替える手段による切り替えは、前記メモリに格納した表示データを前記メモリから読み出した後に行われることを特徴とする表示用駆動回路。
3. 請求項１に記載の表示用駆動回路において、
   前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率の選択方法は、前記第２のメモリ格納方法における更新データ量に依存して伸長率を決定することを特徴とする表示用駆動回路。
4. 請求項１に記載の表示用駆動回路において、
   前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率の選択方法は、前記伸長率の大小関係で決定することを特徴とする表示用駆動回路。
5. 請求項１に記載の表示用駆動回路において、
   前記伸長率は、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と前記第２のメモリ格納方法の伸長率の中間値となる伸長率から選択可能であり、
   前記伸長率の選択方法は、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と前記第２のメモリ格納方法の伸長率の差分情報から決定することを特徴とする表示用駆動回路。
6. 請求項１に記載の表示用駆動回路において、
   前記表示画像の明るさを切り替える手段は、
   基準電圧を分割することによって複数の内部生成基準電圧を生成し、前記複数の内部生成基準電圧間を更に分割することによって複数の階調に対応する複数の階調電圧を生成するための階調電圧生成部と、
   階調番号―階調電圧特性の振幅を調整するために、前記基準電圧の分割点又は分割比を調整するための第１の値を設定するための第１のレジスタと、
   前記階調番号―階調電圧特性の中間部分の傾きを調整するために、前記基準電圧の分割点又は分割比を調整するための第２の値を設定するための第２のレジスタと、
   前記階調番号―階調電圧特性の前記複数の内部生成基準電圧を微調整するために、前記基準電圧の分割点又は分割比を調整するための第３の値を設定するための第３のレジスタとを有することを特徴とする表示用駆動回路。
7. 入力される表示データを格納するためのメモリを有し、前記メモリへ格納する方法として、１フレーム周期毎に表示画像の全てを更新する第１のメモリ格納方法と、１フレーム周期毎に表示画像の一部分を更新する第２のメモリ格納方法を有し、入力される表示データのヒストグラムの表示データ値から算出したデータの伸長率に基づき表示画像の明るさを切り替える手段と、前記伸長率に基づきバックライトの輝度を切り替える手段を有する表示用駆動回路であって、
   前記伸長率の種類は、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、外部から設定可能なレジスタ設定による伸長率とがあり、
   前記第２のメモリ格納方法を用いて表示する時には、前記第１のメモリ格納方法を用いて表示している時に参照していた伸長率を格納しておき、前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、前記レジスタ設定による伸長率のうち、いずれかを選択するバックライト制御部を有することを特徴とする表示用駆動回路。
8. 請求項７に記載の表示用駆動回路において、
   前記表示画像の明るさを切り替える手段による切り替えは、前記メモリに格納した表示データを前記メモリから読み出した後に行われることを特徴とする表示用駆動回路。
9. 請求項７に記載の表示用駆動回路において、
   前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、前記レジスタ設定による伸長率の選択方法は、前記第２のメモリ格納方法で一部分を更新する場合に表示される部分が静止画であるか動画であるかを判定した結果で決定することを特徴とする表示用駆動回路。
10. 請求項７に記載の表示用駆動回路において、
    前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、前記レジスタ設定による伸長率の選択方法は、前記第２のメモリ格納方法における更新データ量に依存して伸長率を決定することを特徴とする表示用駆動回路。
11. 請求項７に記載の表示用駆動回路において、
    前記第１のメモリ格納方法の伸長率と、前記第２のメモリ格納方法の伸長率と、前記レジスタ設定による伸長率の選択方法は、前記伸長率の大小関係で決定することを特徴とする表示用駆動回路。
12. 請求項７に記載の表示用駆動回路において、
    前記表示画像の明るさを切り替える手段は、
    基準電圧を分割することによって複数の内部生成基準電圧を生成し、前記複数の内部生成基準電圧間を更に分割することによって複数の階調に対応する複数の階調電圧を生成するための階調電圧生成部と、
    階調番号―階調電圧特性の振幅を調整するために、前記基準電圧の分割点又は分割比を調整するための第１の値を設定するための第１のレジスタと、
    前記階調番号―階調電圧特性の中間部分の傾きを調整するために、前記基準電圧の分割点又は分割比を調整するための第２の値を設定するための第２のレジスタと、
    前記階調番号―階調電圧特性の前記複数の内部生成基準電圧を微調整するために、前記基準電圧の分割点又は分割比を調整するための第３の値を設定するための第３のレジスタとを有することを特徴とする表示用駆動回路。

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