JP2008262018A - 画像表示装置の駆動回路および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの発光量を低減させることで省電力化を可能とする画像表示装置において、輝度の比較的低い画素が多く輝度劣化する場合には、さらにバックライトの発光量を低減させることで、さらなる省電力化を可能とする。
【解決手段】表示画面に対してバックライトを照射することによって画像を表示する画像表示装置の駆動回路であって、表示データ２０８を計数してヒストグラムを取得し、ヒストグラムの特定の位置の値を選択データ値２１１として決定するヒストグラム計数部２０１と、選択データ値２１１に基づいて表示データ２０８を伸張する表示データ伸張部２０２と、選択データ値２１１に基づいて前記バックライトの発光電圧を調整するバックライト電圧調整部２０７とからなるバックライト制御部１０４を有し、ヒストグラム計数部２０１は、表示データ２０８の値に応じた重み付け値を使用して計数した重み付けヒストグラムを取得する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置の駆動回路および画像表示方法に関し、特に、液晶ディスプレイやプロジェクタ等の、表示画面に対してバックライトを照射することによって画像を表示する画像表示装置の駆動回路および画像表示方法に適用して有効な技術に関するものである。

近年、バッテリ動作の情報機器や携帯電話などに液晶ディスプレイが搭載されている。これらの液晶ディスプレイは、ほとんどがバックライトを必要とする透過型、半透過型であるが、現在液晶ディスプレイ部分の消費電力の多くがバックライトで占められるようになっており、この消費電力を削減する工夫が必要となっている。特に携帯電話においては、テレビ等の動画像が鑑賞できるようになり、ディスプレイを表示したままの長時間のバッテリ駆動が必要となってきている。

バックライトの消費電力削減の工夫としては、特開平１１−６５５３１号公報（特許文献１）に提示されている方法などがある。例えば、バックライトが１００％発光し、手前の液晶セルで８０％透過させた場合、見えるのは８０％の光である。この場合、バックライトが１００％発光しているにも関らず、液晶セルで光量を２０％ダウンさせている。

これに対し、バックライトを８０％発光にして、液晶セルを１００％透過にした場合、見えるのは同様に８０％の光であるが、バックライトの発光を８０％に抑えることができる。特許文献１に提示されているバックライトの制御方法では、これらの違いを利用して、バックライトの発光量を抑えることにより消費電力を削減する。

ある画像の表示データのヒストグラムにおいて、輝度８０％の画素が最大輝度となっているような場合、この画像を表示するのにバックライトを４／５倍である８０％の発光に落とし、その分表示画像の全画素の表示データの値を５／４倍に伸張することによって、全く同一の画像を８０％のバックライトの発光量で表示することができる。

さらに、ヒストグラムの上位数％の順位にある画素に着目し、例えばこの部分が６０％の輝度となっている場合、バックライトの発光量を３／５の６０％に抑え、その分表示画像の全画素の表示データの値を５／３倍に伸張することでほぼ同様の画像を得ることができる。この場合、画像中の最大輝度を利用する方式に比べ、さらに少ないバックライトの発光量での表示が可能となる。

ただしこの場合は、表示データの値が取り得る最大値の３／５よりも高い値の画素（前述のヒストグラムの上位数％の画素）については、表示データを５／３倍に伸張したときに値が最大値に飽和してしまう。このためこれらの画素については、バックライトの発光量を３／５に抑えたときに元の輝度より暗くなってしまい、結果としてある程度の画質劣化を伴うこととなる。
特開平１１−６５５３１号公報

前述の画質劣化は、特許文献１に提示されているヒストグラムを使用したバックライトの制御方法では避けることができないが、この画質劣化が許容できる範囲でバックライトの発光量を抑えることによって省電力化を実現している。

ここで、例えば２つの画像で同じ輝度以上で同じ数の画素が輝度劣化をしている場合でも、画像全体としての見る者に与える画質劣化の認識が両画像で違う場合がある。

輝度劣化している画素の中でも、輝度の高い画素が多く輝度劣化している場合と、輝度の比較的低い画素が多く輝度劣化している場合とを比較すると、輝度の高い画素の方が、本来の表示データの値と実際に飽和して劣化した表示データの値との差がより大きくなるため、輝度の高い画素が多く輝度劣化している場合のほうが画質劣化も認識しやすいと考えられる。

逆に、輝度の比較的低い画素が多く輝度劣化している場合は画質劣化を認識しにくいと考えられ、もう少し画質劣化させても許容できる可能性がある。これは、もう少しバックライトの発光量を低減させることができるということであり、さらなる省電力化の可能性があるということである。

しかし、特許文献１に提示されているバックライトの制御方法では、輝度の高い画素が多く輝度劣化する場合と輝度の比較的低い画素が多く輝度劣化する場合とを区別することができず、前述のようなさらなる省電力化を行うことができない。

そこで本発明の目的は、ある程度の画素についての画質劣化を許容しつつその分バックライトの発光量を低減させることで省電力化を可能とする画像表示装置において、輝度の高い画素が多く輝度劣化する場合と輝度の比較的低い画素が多く輝度劣化する場合とを区別し、輝度の比較的低い画素が多く輝度劣化する場合には、さらにバックライトの発光量を低減させることで、画質を維持しつつさらなる省電力化を可能とする画像表示装置の駆動回路および画像表示方法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、表示画面に対してバックライトを照射することによって画像を表示する画像表示装置の駆動回路および画像表示方法であって、以下の特徴を有するものである。

すなわち、前記駆動回路は、画像のフレーム単位で各画素の表示データを計数してヒストグラムを取得し、該ヒストグラムの上位の特定の位置の表示データの値を算出して選択データ値として決定するヒストグラム計数部と、前記選択データ値に基づいて前記各画素の表示データを伸張する表示データ伸張部と、前記選択データ値に基づいて前記バックライトの発光電圧を調整するバックライト電圧調整部とからなるバックライト制御部を有し、前記ヒストグラム計数部は、前記ヒストグラムを取得する際に、前記各画素の表示データの値に応じた重み付け値を使用して計数した重み付けヒストグラムを取得することを特徴とするものである。

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、表示画像の表示データのヒストグラムを計数する際に、表示データの値によって、例えば輝度の高い画素は大きい重み付けを行い、輝度の比較的低い画素は小さい重み付けを行うことにより、輝度の高い画素が多く劣化する場合と輝度の比較的低い画素が多く劣化する場合とを区別し、輝度が比較的低い画素が多く劣化する場合にはさらにバックライトの発光量を抑える処理を行うことで、画質劣化が目立たない範囲でより一層の省電力化が可能となる。

また、同時に重み付け無しのヒストグラムも計数し、輝度の高い画素が多く劣化する場合には、重み付け無しのヒストグラムを使用することにより、従来技術と同様な消費電力と画質を維持することができる。

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、同一部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。

また、表示画面に対してバックライトを照射することによって画像を表示する画像表示装置の一例として液晶表示装置を例に説明するが、これに限定されるものではない。

＜実施の形態１＞
以下に、本発明の実施の形態１の液晶表示装置の駆動回路について図１〜図５を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成を表した図である。液晶表示装置は、液晶駆動回路１０１、液晶パネル１１４、バックライトモジュール１１５、バックライト電源回路１１６、制御プロセッサ１１７を有する構成となっている。

制御プロセッサ１１７は、画像の表示データを作成して液晶駆動回路１０１へ出力する。バックライト電源回路１１６は、液晶駆動回路１０１から出力されるバックライト制御信号１１２の情報を基に所望の電圧を生成し、バックライト電源線１１３へ供給する。液晶パネル１１４は、液晶駆動回路１０１から液晶ソース信号１１０と液晶ゲート信号・コモン信号１１１とを入力し、画像の表示を行う。バックライトモジュール１１５は、バックライト電源線１１３を通じて電源の供給を受け、所望の明るさでバックライトを点灯して液晶パネル１１４を照らす。これにより液晶パネル１１４に表示された画像を可視光として見ることができる。

液晶駆動回路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、バックライト制御部１０４、グラフィックＲＡＭ１０５、タイミング発生回路１０６、階調電圧生成回路１０７、ソース線駆動回路１０８、液晶駆動レベル発生回路１０９を有する構成となっている。

システムインターフェース１０２は、液晶駆動回路１０１における外部とのインターフェース部であり、表示データや後述のコントロールレジスタ１０３への書き込みデータなどの外部との受け渡しを行う。コントロールレジスタ１０３は、液晶駆動回路１０１の各部のコントロールを行うレジスタの集合である。

バックライト制御部１０４は、本実施の形態の液晶駆動回路１０１において中心となるブロックであり、後述のグラフィックＲＡＭ１０５から表示データを入力し、後述する表示データ伸張処理を行って、後述のソース線駆動回路１０８へ表示データを出力する。

グラフィックＲＡＭ１０５は、システムインターフェース１０２経由で表示データを入力して蓄積し、バックライト制御部１０４経由でソース線駆動回路１０８へ表示データを出力するバッファの役割を行う。タイミング発生回路１０６は、コントロールレジスタ１０３の内容を基に、液晶駆動回路１０１全体の動作タイミングを生成する。

階調電圧生成回路１０７は、ソース線駆動回路１０８で使用する階調電圧を生成する。ソース線駆動回路１０８は、バックライト制御部１０４から出力される表示データを使用し、階調電圧生成回路１０７で生成した階調電圧の中から特定の電圧を選択して、液晶ソース信号１１０として液晶パネル１１４へ出力する。液晶駆動レベル発生回路１０９は、液晶パネル１１４の駆動に使用される液晶ゲート信号・コモン信号１１１を生成して液晶パネル１１４へ出力する。

以上に説明した構成による液晶駆動回路１０１の動作概要を以下に説明する。液晶駆動回路１０１は、システムインターフェース１０２を介し、外部から表示データを取り込み、グラフィックＲＡＭ１０５へ蓄積する。タイミング発生回路１０６でグラフィックＲＡＭ１０５の読み出しタイミングを発生し、そのタイミングで表示データをバックライト制御部１０４へ入力する。

バックライト制御部１０４では、後述する表示データ伸張処理を行い、ソース線駆動回路１０８に表示データを出力する。ソース線駆動回路１０８では、入力された表示データを基に、階調電圧生成回路１０７で生成した階調電圧から電圧を選択し、液晶ソース信号１１０として液晶パネル１１４に出力する。また、液晶駆動レベル発生回路１０９では、タイミング発生回路１０６で生成したタイミングを使用して液晶ゲート信号・コモン信号１１１を生成し、液晶パネル１１４へ出力する。

バックライト制御部１０４からのバックライト制御信号１１２により、バックライト電源回路１１６で電圧を生成し、バックライト電源線１１３に印加することによりバックライトモジュール１１５を点灯させる。点灯したバックライトモジュール１１５は液晶パネル１１４を照らし、これにより表示画像を見ることができる。

次に、バックライト制御部１０４における動作内容を説明する。図２は、バックライト制御部１０４の構成を表した図である。バックライト制御部１０４は、ヒストグラム計数部２０１、表示データ伸張部２０２、バックライト電圧調整部２０７を有する構成となっている。

ヒストグラム計数部２０１は、表示データ２０８を重み付けを考慮して計数し、ヒストグラムを作成する。そのヒストグラムから、バックライト制御を行うために使用する選択データ値２１１を算出し、表示データ伸張部２０２と、バックライト電圧調整部２０７へ出力する。

選択データ値２１１の算出については、後述のスレッショルド値２１０により、ヒストグラム中のどの位置の表示データ２０８の値を使用するかを設定し、設定された位置の表示データ２０８がヒストグラムのどのエントリに存在するか調べ、当該エントリの値を選択データ値２１１として算出する。この選択データ値２１１は、表示データ２０８の伸張処理およびバックライトモジュール１１５の減光処理の基準となり、選択データ値２１１により、後述の表示データ伸張係数２１２を算出して表示データ２０８を伸張する際の倍率を決定し、また、後述のバックライト電圧選択信号２１４を生成して、バックライトモジュール１１５の明るさを決定する。

フレームＳＹＮＣ２０９は、ヒストグラム計数部２０１をフレーム毎に動作させるために使用する。ヒストグラム計数部２０１は、フレームＳＹＮＣ２０９がオフの時は入力される表示データ２０８をヒストグラムに登録し続け、フレームＳＹＮＣ２０９がオンのタイミングで前記選択データ値２１１を算出し、ヒストグラムをクリアして次のフレームの表示データ２０８のヒストグラム計数の準備を行う。

スレッショルド値２１０は、ヒストグラム中のどの位置の表示データ２０８の値を選択データ値２１１として使用するかを決定するパラメータである。従来技術と同様の重み付けを行わないヒストグラムを使用したバックライトの制御を行う場合に、表示画像において全画素数のうち画質劣化を許容する数％の画素の数をスレッショルド値２１０として設定し、ヒストグラムの上位からスレッショルド値２１０の位置に該当する表示データ２０８の値が選択データ値２１１となる。

重み付けを行わないヒストグラムでは、ヒストグラムの１単位は１画素であり、ヒストグラムの総和は全画素数と一致するため、ヒストグラムの総和に対する、ヒストグラム上でスレッショルド値２１０よりも高い位置のデータの総和の比率は、上記数％と一致する。しかし、本実施の形態の駆動回路での重み付けを行ったヒストグラムでは、重み付けの結果ヒストグラムの１単位は１画素ではなくなり、ヒストグラムの総和は全画素数と一致しなくなるため、ヒストグラムの総和に対する、ヒストグラム上でスレッショルド値２１０よりも高い位置のデータの総和の比率は、上記数％と一致しなくなる。

表示データ伸張部２０２は、表示データ伸張係数計算部２０３、表示データ演算部２０４、飽和演算処理部２０５、小数点以下切捨て部２０６から構成され、選択データ値２１１に基づいて表示データ２０８を伸張する表示データ伸張処理を行う。

表示データ伸張処理では、まず、表示データ伸張係数計算部２０３にて、選択データ値２１１を入力として２５５／（選択データ値２１１）という計算を行うことにより、表示データ伸張係数２１２を算出する。次に、表示データ演算部２０４にて、表示データ２０８を入力として表示データ２０８に表示データ伸張係数２１２を掛算する。次に、飽和演算処理部２０５にて、前述の掛算の結果が表示データ２０８の取り得る最大値である２５５を超える場合に２５５とする飽和演算を行う。最後に、小数点以下切捨て部２０６にて、前述の飽和演算の結果の小数点以下を切り捨て、得られた結果を伸張表示データ２１３として出力する。

これにより、表示データ２０８の値が選択データ値２１１と同じである画素は、表示データ２０８の値が取り得る最大値である２５５に伸張され、また、表示データ２０８の値が選択データ値２１１より高い画素はすべて、表示データ２０８の値が取り得る最大値である２５５に飽和し、輝度劣化する画素となる。

バックライト電圧調整部２０７は、ヒストグラム計数部２０１によって算出された選択データ値２１１を入力として、電圧選択テーブル２１６からバックライト電圧選択信号２１４を選択して出力する。

前述の伸張表示データ２１３の表示データ２０８に対する比率を表示データ伸張率２１５とすると、選択データ値２１１に対するバックライト電圧選択信号２１４と表示データ伸張率２１５には、電圧選択テーブル２１６に示すような関係が成り立ち、表示データ伸張率２１５が１００％から１０４％、１０８％、・・・、１５４％と変化していくと、バックライト電圧選択信号２１４は１００％から９６％、９２％、・・・、６４％という割合で電圧が低くなる。その結果、両倍率を掛け合わせるとほぼ１００％となるため、液晶パネル１１４に表示される画像の明るさは本来の明るさから変化しない。

なお、本実施の形態では、電圧選択テーブル２１６を使用して選択データ値２１１に対するバックライト電圧選択信号２１４を決定しているが、選択データ値２１１を入力とした関数等による演算によってバックライト電圧選択信号２１４を決定するような構成とすることも可能である。

以上に説明した構成によるバックライト制御部１０４での全体の処理の流れは、まずヒストグラム計数部２０１にて、表示データ２０８、フレームＳＹＮＣ２０９、スレッショルド値２１０を入力として、フレーム毎に表示データ２０８のヒストグラムを計数し、スレッショルド値２１０を使用して選択データ値２１１を算出する処理を行う。次に、選択データ値２１１を表示データ伸張部２０２に入力し、表示データ２０８に対して表示データ伸張処理を行って伸張表示データ２１３を出力する。また、選択データ値２１１をバックライト電圧調整部２０７に入力し、選択データ値２１１に応じたバックライト電圧選択信号２１４を選択して出力することにより、バックライトの発光量を調整する処理を行う。

次に、ヒストグラム計数部２０１における動作内容を説明する。図３は、ヒストグラム計数部２０１の構成を表した図である。ヒストグラム計数部２０１は、閾値３０１、比較器Ａ３０２、重み付けヒストグラム部３１３、重み付け無しヒストグラム部３１４、小値選択セレクタ３０８、重み付け値レジスタ３０９を有する構成となっている。

また、重み付けヒストグラム部３１３は、エッジ検出部Ａ３０３、セレクタ３０４、カウンタ３０５、比較器Ｂ３０６、エッジ検出部Ｂ３０７から構成され、重み付け無しヒストグラム部３１４は、カウンタ３０５、比較器Ｂ３０６、エッジ検出部Ｂ３０７から構成される。

閾値３０１は、ヒストグラムの区間を示す値を保持する。比較器Ａ３０２は、入力された表示データ２０８と、対応する各閾値３０１の値とを比較し、入力された表示データ２０８が対応する閾値３０１の値以上であれば真を出力し、それ以外は偽を出力する。比較器Ａ３０２毎に１つの出力が得られ、比較器Ａ３０２全体としての出力は、対応する閾値３０１の値が低い方が真となり、高い方が偽となり、真から偽への変化点が１点だけ存在するような出力となる。この変化点は、表示データ２０８が属するヒストグラムの区間を表す。また、この出力はカウントアップ信号３１０として、カウンタ３０５に出力される。

エッジ検出部Ａ３０３は、詳細は後述するが、比較器Ａ３０２の出力をバイナリ化（２進数化）して、前述の真から偽への変化点を検出し、この変化点に対応する値を重み付け選択信号３１１としてセレクタ３０４に出力する。セレクタ３０４は、重み付け選択信号３１１を使用し、後述する重み付け値レジスタ３０９が保持する重み付け値３１２から１つを選択してカウンタ３０５へ出力する。カウンタ３０５は、カウントアップ信号３１０が真のとき、重み付け値３１２または１を加算する。フレームＳＹＮＣ２０９が入力されると、カウンタ３０５は保持するカウンタ値を比較器Ｂ３０６に出力し、カウンタ値をクリアする。

比較器Ｂ３０６は、カウンタ３０５から出力されたカウンタ値とスレッショルド値２１０を比較し、入力されたカウンタ値がスレッショルド値２１０以上であれば真を出力し、それ以外は偽を出力する。比較器Ｂ３０６毎に１つの出力が得られ、比較器Ｂ３０６全体としての出力は、対応する閾値３０１の値が低い方が真となり、高い方が偽となり、真から偽への変化点が１点だけ存在するような出力となる。この変化点は、スレッショルド値２１０が属するヒストグラムの区間を表す。

エッジ検出部Ｂ３０７は、詳細は後述するが、比較器Ｂ３０６の出力をバイナリ化（２進数化）して、前述の真から偽への変化点を検出し、変化点に対応する値を選択データ値２１１の候補として小値選択セレクタ３０８に出力する。小値選択セレクタ３０８は、入力される２つの選択データ値２１１の候補を大小比較し、低いほうを選択して選択データ値２１１として出力する。

重み付け値レジスタ３０９は、表示データ２０８の値によって異なる重み付け値３１２のセットを保持し、また外部から変更可能とする。重み付け値３１２は、輝度劣化が予想される範囲の表示データ２０８でも、高い値の表示データ２０８に対しては大きい重み付けを行うために１以上の値とし、比較的低い値の表示データ２０８に対しては小さい重み付けを行うために１未満の値を設定する。

以上に説明した構成によるヒストグラム計数部２０１全体での処理の流れは以下の通りである。まず、表示データ２０８を受け取り、比較器Ａ３０２で閾値３０１との比較を行う。この結果を入力として、重み付けヒストグラム部３１３では、エッジ検出部Ａ３０３によって表示データ２０８が属するヒストグラムの区間を検出し、重み付け選択信号３１１を出力する。この重み付け選択信号３１１を入力として、セレクタ３０４は重み付け値３１２から１つを選択してカウンタ３０５へ出力する。この重み付け値３１２の値が、当該表示データ２０８の重み付けされた加算値となる。

比較器Ａ３０３の出力は、そのままカウントアップ信号３１０として、カウンタ３０５に入力される。カウントアップ信号３１０は、表示データ２０８の値に対応する部分が真となっているため、その部分に対応するカウンタ３０５が、重み付けされた値である重み付け値３１２を加算する。

この処理を１フレーム分の全表示データ２０８について繰り返し、フレームＳＹＮＣ２０９が入力されることにより当該フレームについてのヒストグラムが取得される。カウンタ３０５は、その時点でのカウンタ値を比較器Ｂ３０６に出力し、その後カウンタ値をリセットする。

比較器Ｂ３０６では、カウンタ３０５から出力されたカウンタ値をスレッショルド値２１０と比較し、入力されたカウンタ値がスレッショルド値２１０以上であれば真とし、それ以外は偽として、エッジ検出部Ｂ３０７に出力する。エッジ検出部Ｂ３０７では、比較器Ｂ３０６による比較結果を受け、スレッショルド値２１０が属するヒストグラムの区間を検出し、選択データ値２１１の候補を算出する。以上により、重み付けヒストグラムを使用した選択データ値２１１の候補が得られる。

また、重み付け無しヒストグラム部３１４では、前述のカウントアップ信号３１０に対して重み付け値がすべて１（重み付け無し）の状態でカウンタ３０５によって別途加算し、これを１フレーム分繰り返した結果を別途比較器Ｂ３０６に出力する。その後、比較器Ｂ３０６で前述した手順と同様の手順でスレッショルド値２１０との比較を行い、エッジ検出部Ｂ３０７で選択データ値２１１の候補を算出する。以上により、重み付け無しヒストグラムを使用した選択データ値２１１の候補が得られる。

これら２つの選択データ値２１１の候補のうち、小値選択セレクタ３０８によって低いほうの値を選び、これを選択データ値２１１として出力する。このように、重み付けヒストグラムと重み付け無しヒストグラムのそれぞれを使用して選択データ値２１１の候補を算出し、より低い値を選択することで、最適な選択データ値２１１を出力することができる。

図４は、前述したエッジ検出部Ａ３０３、エッジ検出部Ｂ３０７における入出力表の一例を表した図である。図４において、入力４０１は、各比較器Ａ３０２または各比較器Ｂ３０６からの入力をバイナリ化（２進数化）した値であり、図４の例では、１５ｂｉｔの入力があることを表している。この入力４０１は、ビットが全て０もしくは全て１の場合を除いて、ＭＳＢ側が１、ＬＳＢ側が０であり、ＭＳＢからＬＳＢの間で１度だけ１から０に変化する箇所（エッジ）があるようなデータとなる。ビットが全て０の場合はＭＳＢの外側に、全て１の場合は、ＬＳＢの外側にエッジがあると考えられる。

出力４０２は、入力４０１に対して０ｈ〜ｆｈまでの値を割り当てたものである。この出力４０２は、入力４０１のビットが１から０に変化するエッジの位置を示すデータとなる。

次に、図５を用いて重み付けヒストグラムを使用した場合の効果を説明する。図５において、グラフ５０１は、前述のスレッショルド値２１０よりも高い値の範囲において、比較的低い値の表示データ２０８が多い場合のヒストグラム、グラフ５０２は、高い値の表示データ２０８が多い場合のヒストグラムの例を表している。

重み付け値５０３は、重み付けを行う場合の重み付け値３１２のセットの例を表しており、高い値の表示データ２０８に対しては大きい重み付けを行うために１以上の値が設定され、比較的低い値の表示データ２０８に対しては小さい重み付けを行うために１未満の値が設定されている。また、重み付け値５０４は、重み付け無し（通常）の場合を表しており、値はすべて１である。

グラフ５０１，５０２のデータを、重み付け値５０３，５０４で計数した結果が、重み付けヒストグラム５０５〜重み付け無しヒストグラム５０８の各ヒストグラムである。重み付け無しヒストグラム５０７，５０８では、データの総和は、比較的低い値の表示データ２０８が多い場合である重み付け無しヒストグラム５０７も、高い値の表示データ２０８が多い場合である重み付け無しヒストグラム５０８も、同一で５６．０となる。

しかし、重み付けヒストグラム５０５，５０６では、比較的低い値の表示データ２０８が多い場合である重み付けヒストグラム５０５では、重み付け無しヒストグラム５０７に対して総和が４２．０と減少し、一方、高い値の表示データ２０８が多い場合である重み付けヒストグラム５０６では５８．８と増加する。

この状況を画像として考えると、表示データ２０８の伸張処理によってデータ値が飽和する現象である「色つぶれ」が起きた場合、双方とも同一の表示データ２０８の値で飽和して色つぶれが起きたとすると、高い値の表示データ２０８が多く飽和する場合と比較して、比較的低い値の表示データ２０８が多く飽和する場合は、色つぶれによる輝度の変化が小さくなる。すなわち画質劣化が分かりにくい画像であると考えられ、高い値の表示データ２０８が多く飽和する場合と比較して、より省電力化が可能な画像であると考えられる。

重み付けヒストグラム５０５は総和が低く、比較的低い値の表示データ２０８が多く飽和する場合であり、より省電力化が可能な画像である。重み付けヒストグラム５０５を使用して前述の選択データ値２１１を算出する場合、スレッショルド値２１０より高い値の範囲について、重み付け無しヒストグラム５０７を使用した場合より多くの実際の画素を割り当てることができるため、より省電力な選択データ値２１１を算出することができる。

一方、高い値の表示データ２０８が多く飽和する場合、重み付けヒストグラム５０６の例に見られるように、総和が重み付け無しヒストグラム５０８の場合よりも高い値となることがある。この場合、そのまま選択データ値２１１を算出すると、重み付け無しの場合より高電力な値となる。そこで、このような場合は、重み付け無しヒストグラム５０８を使用した選択データ値２１１を使用し、消費電力が増加することを抑える。

なお、本実施の形態の駆動回路では、重み付けヒストグラムの総和が重み付け無しヒストグラムの総和よりも高くなる場合は、省電力化を優先して、重み付け無しヒストグラムを使用した選択データ値２１１を使用する構成となっているが、例えば、画質を優先させるか省電力化を優先させるかを設定するレジスタを設け、当該レジスタの値により、どちらの選択データ値２１１を使用するかを決定するような構成であっても良い。

以上に説明したように、表示データ２０８の値による重み付けありと重み付け無しの２つの方法により表示データ２０８のヒストグラムを計数し、それぞれのヒストグラムについて選択データ値２１１の候補を算出し、低い方の選択データ値２１１を使用することによって、画質劣化を認識しにくい画像においてのみさらにバックライトの発光量を低減させ、さらなる省電力化が可能となる。

なお、本実施の形態の駆動回路におけるバックライト制御部１０４にて行っているヒストグラムの計数、選択データ値２１１の算出、表示データ２０８の伸張などの一連の処理を、制御プロセッサ１１７等の外部のプロセッサでの演算により行う構成とすることも可能である。

＜実施の形態２＞
以下に、本発明の実施の形態２の液晶表示装置の駆動回路について図６を用いて説明する。本実施の形態の液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成は、前述の実施の形態１の図１の構成と同様である。また、本実施の形態の液晶駆動回路におけるバックライト制御部１０４の構成も、前述の実施の形態１の図２の構成と同様である。

図６は、本実施の形態における、図２のヒストグラム計数部２０１の構成を表した図である。図３に示されている実施の形態１のヒストグラム計数部２０１の構成に対して、重み付けヒストグラム部３１３を重み付けヒストグラム部１（６０４）とし、また、重み付け無しヒストグラム部３１４にセレクタ３０４を追加して重み付けヒストグラム部２（６０５）とし、重み付けヒストグラム部１（６０４）と同様に重み付けヒストグラムを計数できるようにしている。また、重み付け値レジスタ３０９の代わりに重み付け調整部６０１と重み付け値選択テーブル６０２とを追加している。その他の構成要素については、図３に示されているものと同等の機能を有するものであるので、ここでの再度の説明は省略する。

重み付け調整部６０１は、小値選択セレクタ３０８から、重み付けヒストグラム部１，２（６０４，６０５）のどちらの出力を選択データ値２１１として使用したかを示す選択信号６０３を入力する。この値に従って次に使用する重み付け値３１２のセットを決定し、 重み付け値選択テーブル６０２から次に使用する重み付け値３１２を選択して各セレクタ３０４に出力する。これにより、重み付け値３１２をダイナミックに変更することが可能となる。

次に、ヒストグラム計数部２０１における動作内容を説明する。重み付けヒストグラム部１，２（６０４，６０５）において、前述の実施の形態１の図３における重み付けヒストグラム部３１３の動作と同じ動作を行い、それぞれの選択データ値２１１の候補を算出する。このとき、重み付け値選択テーブル６０２からの出力を重み付け値３１２として使用する。

次に、小値選択セレクタ３０８により選択データ値２１１を決定して出力する。このとき、どちらの選択データ値２１１の候補を選んだかを選択信号６０３によって出力する。選択信号６０３を受けた重み付け調整部６０１は、次に使用する重み付け値３１２のセットを決定し、重み付け値選択テーブル６０２から重み付け値３１２を選択してセレクタ３０４へ出力する。

このとき、重み付け値選択テーブル６０２は、重み付け値３１２のセットを重み付けが全く無い値から、重み付けを強くした値まで段階的に用意しておき、重み付けヒストグラム部１，２（６０４，６０５）へ出力される重み付け値３１２は、１段階違う値としておく。

例えば、重み付けヒストグラム部１（６０４）へ出力する重み付け値３１２は、重み付けヒストグラム部２（６０５）へ出力する重み付け値３１２より重み付けが１段階強くなるように選択しておき、小値選択セレクタ３０８により重み付けヒストグラム部１（６０４）によって算出された選択データ値２１１が選択された場合は、次の重み付け値３１２は、重み付けヒストグラム部１，２（６０４，６０５）双方に対して、１段階重み付けが強くなる重み付け値３１２を出力するようにする。逆に重み付けヒストグラム部２（６０５）によって算出された選択データ値２１１が選択された場合は、重み付けヒストグラム部１，２（６０４，６０５）双方に対して、１段階重み付けが弱くなる重み付け値３１２を出力する。

以上のような制御を行うことによって、重み付け値３１２をダイナミックに変更することが可能となる。また、選択される重み付け値３１２の値が画像の特質によって最適な値に調整されていくことにより、より低消費電力で画質劣化を感じさせないバックライトの制御を実現することができる。

なお、本実施の形態では重み付けヒストグラム部を２つ有する構成となっているが、数は２つに限られない。また、実施の形態１のように、さらに重み付け無しヒストグラムによって算出された選択データ値２１１との比較を行うような構成としたりすることも可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を実施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。

本発明は、液晶ディスプレイやプロジェクタ等の画像表示装置におけるバックライト制御による省電力化に利用可能である。また、液晶ディスプレイについても、携帯電話用液晶ディスプレイのみならず、液晶ディスプレイを使用するＤＶＤ等小型メディアプレーヤーなどの種々の装置にも利用可能である。

本発明の実施の形態１である液晶駆動回路を含む液晶表示装置の構成を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるバックライト制御部の構成を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるヒストグラム計数部の構成を表した図である。 本発明の実施の形態１におけるエッジ検出部における入出力表の一例を表した図である。 本発明の実施の形態１における重み付けヒストグラムを使用した場合の効果を説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるヒストグラム計数部の構成を表した図である。

符号の説明

１０１…液晶駆動回路、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…バックライト制御部、１０５…グラフィックＲＡＭ、１０６…タイミング発生回路、１０７…階調電圧生成回路、１０８…ソース線駆動回路、１０９…液晶駆動レベル発生回路、１１０…液晶ソース信号、１１１…液晶ゲート信号・コモン信号、１１２…バックライト制御信号、１１３…バックライト電源線、１１４…液晶パネル、１１５…バックライトモジュール、１１６…バックライト電源回路、１１７…制御プロセッサ、
２０１…ヒストグラム計数部、２０２…表示データ伸張部、２０３…表示データ伸張係数計算部、２０４…表示データ演算部、２０５…飽和演算処理部、２０６…小数点以下切捨て部、２０７…バックライト電圧調整部、２０８…表示データ、２０９…フレームＳＹＮＣ、２１０…スレッショルド値、２１１…選択データ値、２１２…表示データ伸張係数、２１３…伸張表示データ、２１４…バックライト電圧選択信号、２１５…表示データ伸張率、２１６…電圧選択テーブル、
３０１…閾値、３０２…比較器Ａ、３０３…エッジ検出部Ａ、３０４…セレクタ、３０５…カウンタ、３０６…比較器Ｂ、３０７…エッジ検出部Ｂ、３０８…小値選択セレクタ、３０９…重み付け値レジスタ、３１０…カウントアップ信号、３１１…重み付け選択信号、３１２…重み付け値、３１３…重み付けヒストグラム部、３１４…重み付け無しヒストグラム部、
４０１…入力、４０２…出力、
５０１…比較的低い値の表示データが多い場合のヒストグラム、５０２…高い値の表示データが多い場合のヒストグラム、５０３…重み付けありの場合の重み付け値、５０４…重み付け無し（通常）の場合の重み付け値、５０５…重み付けヒストグラム（低い値の表示データが多い場合）、５０６…重み付けヒストグラム（高い値の表示データが多い場合）、５０７…重み付け無しヒストグラム（低い値の表示データが多い場合）、５０８…重み付け無しヒストグラム（高い値の表示データが多い場合）、
６０１…重み付け調整部、６０２…重み付け値選択テーブル、６０３…選択信号、６０４…重み付けヒストグラム部１、６０５…重み付けヒストグラム部２。

Claims (11)

1. 表示画面に対してバックライトを照射することによって画像を表示する画像表示装置の駆動回路であって、
   前記駆動回路は、画像のフレーム単位で各画素の表示データを計数してヒストグラムを取得し、該ヒストグラムの上位の特定の位置の表示データの値を算出して選択データ値として決定するヒストグラム計数部と、前記選択データ値に基づいて前記各画素の表示データを伸張する表示データ伸張部と、前記選択データ値に基づいて前記バックライトの発光電圧を調整するバックライト電圧調整部とからなるバックライト制御部を有し、
   前記ヒストグラム計数部は、前記ヒストグラムを取得する際に、前記各画素の表示データの値に応じた重み付け値を使用して計数した重み付けヒストグラムを取得することを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
2. 請求項１記載の画像表示装置の駆動回路において、
   前記ヒストグラム計数部は、前記重み付けヒストグラムを取得するとともに、重み付けを行わずに計数した重み付け無しヒストグラムも取得し、前記重み付けヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値と、前記重み付け無しヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値とのうち、値が低いほうを前記選択データ値として決定することを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
3. 請求項１または２記載の画像表示装置の駆動回路において、
   前記ヒストグラム計数部は、前記重み付け値のセットを格納するレジスタを有し、前記重み付け値が外部から変更可能であることを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
4. 請求項１記載の画像表示装置の駆動回路において、
   前記ヒストグラム計数部は、異なる複数の前記重み付け値のセットを使用してそれぞれ計数した前記重み付けヒストグラムを取得し、それぞれの前記重み付けヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値のうち、値が最も低いものを前記選択データ値として決定することを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
5. 請求項４記載の画像表示装置の駆動回路において、
   前記ヒストグラム計数部は、複数の前記重み付け値のセットを保持するテーブルを格納するレジスタを有し、前記重み付け値がそれぞれ外部から変更可能であることを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
6. 請求項４または５記載の画像表示装置の駆動回路において、
   前記ヒストグラム計数部は、それぞれの前記重み付けヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値のうち、どれを前記選択データ値として決定したかに基づいて、次の前記重み付けヒストグラムの取得の際に使用する前記重み付け値のセットを変更することを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
7. 請求項６記載の画像表示装置の駆動回路において、
   前記ヒストグラム計数部は、前記重み付け値のセットを変更する際の変更方法を格納するレジスタを有し、前記変更方法を外部から変更することができることを特徴とする画像表示装置の駆動回路。
8. 表示画面に対してバックライトを照射することによって画像を表示する画像表示方法であって、
   プロセッサもしくは駆動回路によって、画像のフレーム単位で各画素の表示データを計数してヒストグラムを取得し、該ヒストグラムの上位の特定の位置の表示データの値を算出して選択データ値として決定する処理と、前記選択データ値に基づいて前記各画素の表示データを伸張する処理と、前記選択データ値に基づいて前記バックライトの発光電圧を調整する処理とを実行し、
   前記各画素の表示データを計数して前記ヒストグラムを取得する際に、前記各画素の表示データの値に応じた重み付け値を使用して計数した重み付けヒストグラムを取得することを特徴とする画像表示方法。
9. 請求項８記載の画像表示方法であって、
   前記各画素の表示データを計数して前記ヒストグラムを取得する際に、前記重み付けヒストグラムを取得するとともに、重み付けを行わずに計数した重み付け無しヒストグラムも取得し、前記重み付けヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値と、前記重み付け無しヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値とのうち、値が低いほうを前記選択データ値として決定することを特徴とする画像表示方法。
10. 請求項８記載の画像表示方法であって、
    前記各画素の表示データを計数して前記ヒストグラムを取得する際に、異なる複数の前記重み付け値のセットを使用してそれぞれ計数した前記重み付けヒストグラムを取得し、それぞれの前記重み付けヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値のうち、値が最も低いものを前記選択データ値として決定することを特徴とする画像表示方法。
11. 請求項１０記載の画像表示方法であって、
    前記各画素の表示データを計数して前記ヒストグラムを取得する際に、それぞれの前記重み付けヒストグラムに基づいて算出した前記特定の位置の表示データの値のうち、どれを前記選択データ値として決定したかに基づいて、次の前記重み付けヒストグラムの取得の際に使用する前記重み付け値のセットを変更することを特徴とする画像表示方法。

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