显示装置、显示装置驱动电路以及图像显示方法
专利名称：显示装置、显示装置驱动电路以及图像显示方法
技术领域：
本发明涉及具有可以控制光量的光源，通过控制配置在该光源前面的、控制光的透射率的透射率控制元件来进行显示的显示装置及其驱动电路，特别是涉及使用液晶元件的显示装置及其驱动电路(例如LSI)。
背景技术：
对于在便携电话等中使用的小型液晶显示器而言，将耗电抑制得较少是很重要的。液晶显示器利用背光灯从后部照射可以控制光的透射率的液晶画面，利用该透射光来显示图像。在液晶显示器中，其耗电几乎都由背光灯消耗，因此将背光灯的耗电抑制得较少对于实现液晶显示器的低耗电是非常有效的。因此，如日本特开平11-65531号公报所示，提出了如下方法取得显示图像的灰度的最大值x，扩展图像整体的数据，使得该显示图像的灰度的最大值x成为液晶显示画面的最大灰度(如果是8位RGB，则为255灰度)，并且降低背光灯的光量，使得该最大灰度 (255灰度)时的亮度值达到所述显示图像的灰度最大值的亮度值，由此降低耗电。而且，为了降低耗电，在日本特开平11-65531号公报中采用了如下方法取得显示图像的灰度的直方图，在该直方图中，将从显示图像的最大灰度开始的直方图的累计值为一定像素数的灰度值Pl作为最大灰度来扩展图像数据，并且降低背光灯的光量，使得所述灰度值Pl的亮度值达到所述最大灰度0 灰度)显示时的亮度值，由此来降低耗电。
发明内容
但是，日本特开平11-65531号公报的技术在使用上述显示图像的灰度的最大值 χ来进行数据的扩展和背光灯的控制的方法中，在1个画面的显示数据中在1个像素中就包含液晶显示画面的最大灰度055灰度)的情况下，或者在包含非常接近最大灰度的灰度值的情况下，存在无法降低背光灯的光量的问题。在大多数的显示图像中，包含液晶显示画面的最大灰度或与其非常接近的值，从而几乎得不到效果。另外，在使用从显示图像的最大灰度开始的直方图的累计值为一定像素数的灰度值Pl来进行数据的扩展和背光灯的控制的方法中，显示图像的Pl以上的灰度值都被统一成液晶显示画面的最大灰度055灰度)，因此用Pl以上的灰度表现的细致图样会消失(以下将其称为白模糊)。本发明的目的在于，在具有基于背光灯控制的省电功能的显示装置和显示装置驱动电路中，实现省电并且消除白模糊。因此，本发明为了解决上述问题，在显示图像数据的灰度小于特定灰度的灰度的情况下，按照一次函数对显示图像进行扩展变换，由此使对比度增加，在显示图像数据的灰度在所述特定灰度以上的情况下，计算所述显示图像的特定灰度以上的每个灰度的像素数的累计值，并变换成按照该累计值的灰度，由此，即使在所述特定灰度以上的显示图像数据的灰度下，也能够确保对比度。另外，本发明具有计算电路，该计算电路对显示图像的每个灰度的像素数进行计测，计算从最大灰度开始的累计值达到全部像素数的一定比例的阈值灰度，并且设置设定所述特定灰度和所述阈值灰度之差与所述特定灰度和显示装置的最大灰度之差之比的寄存器，由此，构成为所述特定灰度根据显示图像自动地确定，利用显示图像得到适当的扩展率。另外，本发明在具有能够控制光量的光源、并通过控制配置在该光源的前面的透射率控制元件来进行显示的显示装置中，具有控制光源的光量的光量控制电路，该光量控制电路通过按照所述阈值灰度控制光量，可以削减背光灯的耗电，而不会使画质劣化，或者不会改变画面整体的显示亮度。另外，本发明具有计算电路，该计算电路对显示图像的每个灰度的像素数进行计测，计算从最大灰度开始的累计值达到全部像素数的一定比例的阈值灰度，在输入了所述阈值灰度以下的灰度的情况下，利用一次函数进行变换(扩展)，该一次函数是在输入了所述阈值灰度时输出第2特定灰度的一次函数，通过设置设定所述阈值灰度和第2特定灰度之差与所述阈值灰度和显示装置的最大灰度之差之比的寄存器，构成为所述第2特定灰度根据显示图像自动地确定，利用显示图像得到适当的扩展率。另外，本发明具有针对所述特定灰度以上的显示图像的变换方式，切换按照特定灰度以上的每个灰度的像素数的累计值的变换和基于一次函数的变换的功能，由此，即使特定灰度以上的每个灰度的像素数由于帧而不稳定的情况下，也可以进行适当的显示。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，生成每个区域的直方图，计算每个区域的阈值灰度，根据每个区域的阈值灰度的最大值算出切换图像扩展方式的灰度值，由此得到更适合显示图像的扩展方式。另外，本发明对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为第2直方图，计算第2阈值灰度，根据第2阈值灰度计算切换图像扩展方式的灰度值，由此得到更适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域，对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为第2直方图，计算每个区域的第2阈值灰度，根据每个区域的第2灰度值中的最大灰度值计算切换图像扩展方式的灰度值，由此得到更适合显示图像的扩展方式。另外，本发明在利用阈值灰度切换所述图像的扩展方式的扩展方式中，利用一次函数对阈值灰度以下的显示图像进行变换(扩展)，并且向该一次函数输入了阈值灰度时的输出灰度为某特定灰度，按照最大灰度和阈值灰度之差与特定灰度和阈值灰度之差之比，控制背光灯的光量，由此可以削减背光灯的耗电，而不会使画质劣化，或者不会改变画面整体的显示亮度。另外，本发明对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为第2直方图，计算第2阈值灰度，根据第2阈值灰度计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，也利用一次函数进行变换(扩展)，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域，对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为每个区域的第2直方图， 计算每个区域的第2阈值灰度，根据每个区域的第2阈值灰度中的最大灰度值计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，也利用一次函数进行变换(扩展)，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域生成直方图，根据从针对每个区域求出的最大灰度开始的累计值达到一定值的每个区域的阈值灰度值的最大值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，也利用一次函数进行变换(扩展)，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域生成直方图，根据从针对每个区域求出的最大灰度开始的累计值达到一定值的每个区域的阈值灰度值的最大值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，变换成显示装置的最大灰度，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明根据利用从与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的灰度算出的直方图求出的阈值灰度值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，变换成显示装置的最大灰度，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域生成从与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的灰度算出的直方图，根据从针对每个区域求出的最大灰度开始的累计值达到一定值的每个区域的边缘阈值灰度值的最大值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，变换成显示装置的最大灰度，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。根据本发明，在为了提高显示图像的对比度的目的而设置的进行灰度扩展的图像扩展电路中，对于特定灰度以下的灰度，通过使一次函数的倾斜度为1以上，可以提高显示图像的对比度。另外，根据本发明，在为了提高显示图像的对比度的目的而设置的进行灰度扩展的图像扩展电路中，对于特定灰度以上的灰度，通过进行直方图均衡，可以提高显示图像的对比度。另外，根据本发明，通过将如上所述提高了对比度的图像的背光灯的亮度值抑制对比度的上升部分，可以降低背光灯的耗电。另外，根据本发明，以图像的直方图的上位几％的灰度值为基础，可以自动调整对应于显示图像的上述特定灰度和背光灯亮度，因此可以进行对应于显示图像的适当的显
7J\ ο另外，根据本发明，通过使用分割后区域的直方图、边缘的直方图信息等，可以自动调整对应于显示图像的上述特定灰度和背光灯亮度，因此可以进行对应于显示图像的更适当的显示。另外，根据本发明，可以针对特定灰度以上的变换方式切换直方图均衡和一次函数，因此在上述特定灰度以上的直方图的分布针对每帧改变的图像中，也可以通过将特定灰度以上的变换方式切换成一次函数，进行稳定的变换。另外，在电视图像等中，如图35所示，很多情况下在其灰度的直方图中具有向最大灰度(25 灰度突出的峰值，其它灰度平稳变化。由于这样的在最大灰度突出的峰值的原因，从所述显示图像的最大灰度开始的一定的像素数由表示最大灰度的像素数占了大部分。结果，灰度分布的峰值成为最大灰度或者非常接近最大灰度的值，从而存在无法降低背光灯的光量、无法实现低耗电的问题。本发明为了解决该问题，提供这样一种方法，即在计算从最大灰度开始的直方图累计值时，从累计对象中除去包含一定灰度(例如最大灰度)的多个灰度的像素来进行计算，并且在像素扩展时将累计对象的规定比例除外。因此，本发明的显示装置驱动电路控制能够控制光量的光源和配置在光源前面的、控制光的透射率的透射率控制元件，其特征在于，驱动电路对显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将从累计对象的最大灰度开始的累计值达到全部像素数的一定比例的阈值灰度作为最大灰度，来扩展显示图像数据，在进行最大灰度显示时，控制光源，以便达到与阈值灰度的显示亮度相同的亮度。该显示装置驱动电路的累计对象中可以除去显示图像的最高灰度。另外，累计对象中也可以包含显示图像的最高灰度。并且，作为累计对象，还可以切换是否包含显示图像的最高灰度。本发明的驱动光源和显示装置的显示装置驱动电路包括计算显示图像帧的直方图的直方图累计值运算电路、计算像素扩展系数的系数运算电路和像素扩展电路，其特征在于，该直方图累计值运算电路按显示图像帧单位对各灰度的像素数进行合计并输出；该系数运算电路从各灰度的合计值导出并输出像素扩展系数；像素扩展电路扩展显示图像帧的灰度，使得像素扩展系数以下的灰度成为全灰度。该显示装置驱动电路的直方图累计值运算电路可以不输出显示图像的最高灰度的像素数，也可以输出最高灰度的像素数。另外，直方图累计值运算电路可以具有模式切换用寄存器，通过模式切换用寄存器的设定来输出最高灰度的像素数。该显示装置驱动电路的直方图累计值运算电路可以分别利用不同的信号线同时输出各灰度的像素数。该显示装置驱动电路的直方图累计值运算电路还可以利用相同的信号线依次输出各灰度的像素数。该显示装置驱动电路的系数运算电路包括保持阈值判定值的阈值判定值存储寄存器，从高灰度的像素数开始依次加上各灰度的像素数，与阈值判定值对比，由此决定每个显示图像帧的像素扩展系数。该显示装置驱动电路的系数运算电路可以针对多个显示图像帧中的每一个导出像素扩展系数，将其平均值作为像素扩展系数输出。该显示装置驱动电路的像素扩展电路可以线性地扩展像素扩展系数以下的灰度。该显示装置驱动电路还可以具有CPU和照度传感器，利用照度传感器取得的照度，CPU改写阈值判定值存储寄存器的值。该显示装置驱动电路还可以包括背光灯和背光灯控制器，背光灯控制器根据导出的像素扩展系数来控制背光灯。还可以应用于以包括这些显示装置驱动电路为特征的显示装置或电子设备。
并且，根据本发明，通过忽视映入画面内的在视频上不重要的光源(太阳或荧光灯)等的最大灰度的像素数，可以大大削减耗电。根据本发明，在最大灰度数的像素数为一定以上的情况下，通过在直方图的累计值中加入最大灰度的像素数来进行计算，可以利用2值图像美丽地显示，而没有高亮度的显示部位的亮度的降低。根据本发明，即使是云等整体上发白的图像，由于紧接最大灰度之下的灰度具有大的像素数，因此图像不会劣化。本发明的显示装置的驱动电路在显示驱动电路内具有决定是否将一定灰度的像素数纳入直方图的累计值中的模式寄存器。结果，根据本发明，在显示动画等自然画多的图像的情况下，CPU判断应用，从直方图中除去最大灰度，在显示文档文件等2值图像多的图像的情况下，将最大灰度纳入直方图中，因此，可以更漂亮地显示图像。本发明的显示装置的驱动电路可以利用CPU来设定决定是否将最大灰度的像素数纳入直方图累计值中的最大灰度的像素数的阈值。结果，根据本发明，可以利用液晶等的灰度亮度特性，设定最佳的阈值，从而可以更漂亮地显示图像。而且，根据本发明，可以利用CPU来设定决定是否将最大灰度的像素数纳入直方图累计值中的最大灰度的像素数的阈值。结果，即使在由于背光灯的老化而导致亮度降低等情况下，也可以通过设定最佳阈值来更漂亮地显示图像。另外，在日本特开平11-65531号公报提出的使用直方图的背光灯控制方法中，虽然无法避免前述的画质劣化，但由于将该画质劣化抑止在可允许的一定水平以内的范围内，因此通过分析显示图像的直方图，将由于显示数据的扩展而丧失亮度分辨率从而画质劣化的区域的面积限制为画面整体的几％以内，进行背光灯发光量的削减率和显示数据扩展率的控制，实现了耗电的削减。这里，利用使用日本特开平11-65531号公报提出的背光灯控制方法，可以将背光灯发光量削减30%，即存在位于显示图像的直方图的上位几％的位置的像素的亮度为 70%的自然画。如果在该自然画上重叠显示作为象征性地表示功能按钮或信息的人工图像的图标，则由于图标中常常使用白、红、绿、蓝等高亮度的颜色，因此图标区域的像素占直方图的上位几％，位于上位几％的位置处的像素的亮度高于70%。结果，可以削减背光灯发光量的量会低于仅为自然画的情况下的30%。在便携电话或数码相机等显示画面上，如上述例子那样，同时显示自然画和高亮度像素多的图标的机会很多，利用现有技术的背光灯控制方法有时无法得到期待的耗电削减效果。因此，本发明的目的在于提供一种如下的图像显示装置的驱动电路和图像显示方法在允许某种程度的像素的画面劣化并且可以通过相应地削减背光灯的发光量来省电的图像显示装置中，区分显示画面中对显示质量的影响度高或低的区域和以外区域，例如图标等的、高亮度像素多且为着色(《夕塗>9 )的图形并且即使丧失亮度分辨率对于显示质量的影响度也较低的部分等，进行考虑了对显示质量的影响度的适当的背光灯发光量控制，可以在维持显示质量的同时提高耗电削减效果。因此，本发明是一种通过向显示画面照射背光灯来显示图像的图像显示装置的驱动电路以及图像显示方法，具有以下特征。
即，所述驱动电路具有背光灯控制部，所述背光灯控制部具有直方图计数部，以 1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数而取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；显示数据扩展部，根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；和背光灯调整部，根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量，其中，所述直方图计数部具有加权系数计算部，该加权系数计算部输出对应于各显示数据在上述显示画面上的显示位置的加权系数，通过对各显示数据加上该加权系数来进行计数， 取得直方图。根据本发明，可以使各像素的显示位置对显示质量的影响度与对背光灯发光量控制的影响度一致，与现有技术相比可以更严密地管理对显示质量的影响，因此可以在维持显示质量的同时，进一步削减背光灯发光量，从而可以进一步实现省电。
图1(a) (C)是说明本发明实施方式1的显示装置的图像扩展处理的概要的图。图2是本发明实施方式1的显示装置的框图。图3(a) (c)是说明本发明实施方式2的显示装置的图像扩展处理的概要的图。图4是本发明实施方式3的显示装置的框图。图5(a)、(b)是说明本发明实施方式3的显示装置的α决定方式的图。图6(a) (c)是说明本发明实施方式3的显示装置的阈值灰度以上的变换方式的图。图7(a)、(b)是示出本发明实施方式3的显示装置的α的另一种定义方法的图。图8是本发明实施方式4的显示装置的框图。图9(a) (C)是说明本发明实施方式4的显示装置的α决定方式的图。图10是本发明实施方式5的显示装置的框图。图11(a)、(b)是说明本发明实施方式5的显示装置的α决定方式的图。图12是本发明实施方式6的显示装置的框图。图13是说明本发明实施方式6的显示装置的进行计数的边缘宽度的图。图14是本发明实施方式7的显示装置的框图。图15(a)、(b)是说明本发明实施方式7、8的显示装置的灰度变换(扩展)方式的图。图16是本发明实施方式8的显示装置的框图。图17是示出用于说明本发明实施方式8的显示装置驱动电路中进行的图像扩展处理的像素值变换器的构成的构成图。图18是示出本发明实施方式9的显示装置驱动电路的像素值的输入输出关系的图。图19是示出在本发明实施方式9的显示装置驱动电路中可预料效果的图像的一个例子的图。图20是示出本发明实施方式10的显示装置驱动电路的像素值的输入输出关系的图。图21是用于说明本发明中的像素扩展系数和阈值判定值的概念图。
图22是用于说明本发明中的像素扩展系数的下限值的概念图。图23是本发明实施方式11的显示装置驱动电路的框图。图M是示出本发明的直方图的例子的图。图25是示出本发明实施方式11的背光灯控制器的动作以及液晶画面的灰度亮度特性的对应关系的曲线。图沈是本发明实施方式11的像素扩展的概念图。图27是本发明实施方式11的直方图累计值运算电路、系数运算电路的详细框图。图观是本发明实施方式11的直方图边界设定寄存器的设定例。图四是示出与本发明实施方式11的说明有关的黑白2值图像的直方图示例的图。图30是示出与本发明实施方式11的说明有关的、虽然是高亮度但附加了微小的阴影的图像的直方图示例的图。图31是示出与本发明实施方式11的说明有关的、灰度-亮度特性在最高灰度附近向上凸的特性的图像的直方图示例的图。图32是本发明实施方式12的直方图累计值运算电路、系数运算电路的框图。图33是示出本发明实施方式12的系数运算电路的动作的时序图。图34是本发明实施方式13的显示装置驱动电路的框图。图35是示出与本发明的前提的说明有关的、具有向最大灰度突出的峰值的直方图示例的图。图36是示出与本发明的前提的说明有关的、光源进入画面内的图像的示例。图37是说明与本发明的前提的说明有关的、在模拟 数字转换时峰值偏向最高灰度的图。图38是用于说明本发明实施方式的概念的液晶显示装置的概念图。图39是表示包含本发明实施方式14的液晶驱动电路的液晶显示装置的构成的图。图40是表示本发明实施方式14中的背光灯控制部的构成的图。图41是表示本发明实施方式15中的液晶显示装置的画面显示例的图。图42是表示包含本发明实施方式15的液晶驱动电路的液晶显示装置的构成的图。图43是表示本发明实施方式15中的背光灯控制部的构成的图。图44是表示本发明实施方式16中的加权系数的分布例的图。图45是表示包含本发明实施方式16的液晶驱动电路的液晶显示装置的构成的图。图46是表示本发明实施方式16中的背光灯控制部的构成的图。图47是表示本发明实施方式16中的加权系数的分布例的图。图48是表示本发明实施方式17中的系数决定电路的构成的图。图49是示出本发明实施方式17中的图像急剧变化的情况下的动作例的图。图50是示出本发明实施方式17中的图像细微变化的情况下的动作例的图。符号说明
100 显示装置、101 显示装置驱动电路、102 中央处理装置(CPU)、103 显示存储器、104 :内部总线、105 输入输出接口电路、106 直方图计数电路、107 系数运算电路、 108 背光灯控制器、109 像素扩展电路、110 液晶控制器、111 背光灯、112 液晶画面、 113 存储器、114 定时控制电路、115 白模糊补偿参数设定寄存器、116 阈值灰度设定参数设定寄存器、117 背光灯亮度值、301 阈值灰度t、302 阈值灰度设定参数p%、303 表示示出不扩展数据的情况下的输入输出关系的一次函数的直线、304:坐标(t，255)、305: 坐标(t，255)与坐标(t，t)之间的点的坐标(t，ζ),306 最大灰度(255)与t之差、307 :z 与t之差、308:表示示出阈值灰度t以下的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、 309:表示示出阈值灰度t以上的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、310:表示不扩展时的背光灯亮度的大小的直线、311 表示进行了数据扩展时的背光灯亮度的大小的直线、401 阈值灰度下限值设定寄存器、402 :z与t之差307和最大灰度(25 与t之差306 之比α、601 设定显示图像的纵向区域分割数的寄存器、602 设定显示图像的横向区域分割数的寄存器、701 边缘最小值设定寄存器、702 边缘最大值设定寄存器、703 边缘直方图计数电路、704 边缘直方图阈值灰度设定参数设定寄存器、705 系数运算电路、803 表示示出现有方式的阈值灰度以下的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、900:寄存器、1001 从灰度243到254的直方图的像素数、1002 从灰度242到255的直方图的像素数的平均值、1003 从灰度242到255的直方图的像素数、1101 向像素扩展电路发送直方图的信号线、1102:切换阈值灰度值以上的数据变换(扩展)方式的寄存器、1301 多个阈值灰度中的最大灰度、1302 表示示出多个阈值灰度中的最大灰度以下的数据变换(扩展) 的关系的一次函数的直线、1303 表示多个阈值灰度中的最大灰度以上的数据变换(扩展) 的关系的直线、1304 表示不扩展时的背光灯亮度的大小的直线、1305 表示进行了数据扩展时的背光灯亮度的大小的直线、1601 1604 将灰度ζ与最大灰度(255)分割成等间隔后的各个区间、1701 灰度t与最大灰度(25 之差、1702 灰度t与灰度ζ之差、1703 表示示出灰度ζ以下的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、1704:灰度ζ时的一次函数1703的输出值与最大灰度(25 之差、1705 :z+l灰度以上255灰度以下的像素数的总和、1706 :z+l灰度以上χ灰度以下的直方图的累计值(像素数的总和)、1707 不进行扩展处理的情况下的背光灯亮度、1708 扩展处理后的背光灯亮度、4801 系数运算电路的输出、4802 系数当前值寄存器、4803 差分计算电路、4804 差分值、4805 更新值生成电路、 4806 系数变化量寄存器、4807 系数不敏感区域寄存器、4901 系数当前值寄存器的输入灰度·输出灰度曲线、4902 系数运算电路的输出的输入灰度·输出灰度曲线、4903 系数变化量寄存器值、4904 更新值生成电路输出的输入灰度·输出灰度曲线、4905 更新值生成电路输出的输入灰度 输出灰度曲线、5001 系数当前值寄存器的输入灰度 输出灰度曲线、5002 基于系数不敏感区域寄存器值的范围、5003 由系数不敏感区域寄存器设定的上限值、5004 由系数不敏感区域寄存器设定的下限值、5005 系数运算电路的输出的输入灰度·输出灰度曲线(不敏感区域内)、5006 系数运算电路的输出的输入灰度·输出灰度曲线(不敏感区域外)。
具体实施例方式以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。在用于说明实施方式的全部附图中，原则上对相同的部件赋予相同的符号，并省略其重复说明。首先利用图1简单地说明本发明实施方式1的显示装置驱动电路中进行的图像扩展处理的概要。在本实施方式中，为了降低背光灯功率，进行图1所示的操作。图1(a)是示出本实施方式的显示装置驱动电路的输入灰度与输出灰度的关系的图。图1(b)是示出显示图像的直方图的图。如图1(b)所示，在显示图像中，将在t灰度301以上、最大灰度055 灰度)以下的像素数是全部像素数的302的t灰度301称为阈值灰度t301。在图1(b) 上，考虑灰度0与灰度t之间的灰度z302。在本实施方式中，进行控制，使灰度t与灰度ζ的差1702成为灰度t与最大灰度 (255灰度)的差1701的常数倍。灰度t与最大灰度055灰度)的差1701为a时，灰度t 与灰度ζ的差1702利用常数k可以表示为ka。常数k最好是0以上1以下，但根据系统的不同，也可以为1以上。这里，如果将图1(a)的连接坐标(0，0)与(t，最大灰度055灰度))的一次函数 1703的倾斜度定义为α，则α用(式1)表示。[式1] 25权利要求
1.一种驱动光源和显示装置的显示装置驱动电路，包括计算显示图像帧的直方图的直方图累计值运算电路、计算像素扩展系数的系数运算电路和像素扩展电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路按显示图像帧单位对各灰度的像素数进行合计并输出； 所述系数运算电路从所述各灰度的合计值导出所述像素扩展系数，并输出输出像素扩展系数；所述像素扩展电路扩展所述显示像素帧的灰度，使得所述输出像素扩展系数成为最高灰度。
2.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路不输出显示图像帧的最高灰度的像素数。
3.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路具有阈值存储用寄存器，仅在所述最高灰度的像素数大于所述阈值存储用寄存器的值时，才输出所述最高灰度的像素数。
4.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路具有模式切换用寄存器，通过所述模式切换用寄存器的设定来输出所述最高灰度的像素数。
5.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路分别利用不同的信号线来输出所述各灰度的像素数。
6.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路利用相同的信号线依次输出所述各灰度的像素数。
7.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述系数运算电路包括保持阈值判定值的阈值判定值存储寄存器，所述系数运算电路从高灰度的像素数开始依次加上所述各灰度的像素数，与所述阈值判定值对比，决定每个所述显示图像帧的所述像素扩展系数。
8.如权利要求7所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述系数运算电路针对多个所述显示图像帧中的每一个导出所述像素扩展系数，将其平均值作为所述输出像素扩展系数输出。
9.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述像素扩展电路线性地扩展所述输出像素扩展系数以下的灰度。
10.如权利要求7所述的显示装置驱动电路，其特征在于，还具有CPU和照度传感器，利用所述照度传感器取得的照度，所述CPU改写所述阈值判定值存储寄存器的值。
11.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，还包括背光灯和背光灯控制器，所述背光灯控制器根据所述像素扩展系数来控制背光灯。
12.—种显示装置，包括权利要求1所述的显示装置驱动电路。
13.一种电子设备，包括权利要求12所述的显示装置。
14.一种图像显示装置的驱动电路，通过向显示画面照射背光灯来显示图像，其特征在于，具有背光灯控制部，该背光灯控制部包括以下部分直方图计数部，以1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数，取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；显示数据扩展部，根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；和背光灯调整部，根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量， 其中，所述直方图计数部具有加权系数计算部，该加权系数计算部输出对应于各显示数据在上述显示画面上的显示位置的加权系数，通过对各显示数据加上该加权系数来进行计数，取得直方图。
15.如权利要求14所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，所述加权系数计算部根据针对所述显示画面上的多个显示区域中的每一个定义的加权系数，选择并输出与各显示数据在所述显示画面上的显示位置所属的显示区域相对应的加权系数。
16.如权利要求15所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，具有存储针对所述显示画面上的多个显示区域中的每一个定义的加权系数的寄存器， 其中，可以从外部变更该加权系数。
17.如权利要求15所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，具有存储用于确定所述显示画面上的多个显示区域的信息的寄存器，其中，可以从外部变更该信息。
18.如权利要求15所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，该图像显示装置是信息设备的图像显示装置，所述显示画面上的多个显示区域中的至少一个对应于由所述信息设备显示的、显示有图标的区域。
19.如权利要求14所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，所述加权系数计算部利用将各显示数据在所述显示画面上的显示位置的坐标中的至少一个作为输入值的函数，计算并输出加权系数。
20.如权利要求19所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于， 具有存储所述函数的参数的寄存器，其中，可以从外部变更该参数。
21.—种图像显示装置的驱动电路，通过向显示画面照射背光灯来显示图像，其特征在于，具有背光灯控制部，该背光灯控制部包括以下部分直方图计数部，以1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数，取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；显示数据扩展部，根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；和背光灯调整部，根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量， 其中，所述直方图计数部具有加权系数计算部，该加权系数计算部输出对应于所述显示画面的规定区域的显示数据的内容的加权系数，通过对各显示数据加上该加权系数来进行计数，取得直方图。
22.如权利要求21所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于， 所述显示画面的规定区域的显示数据的内容是图标图像。
23.如权利要求21所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，所述显示画面的规定区域的显示数据的内容是与所述显示画面的规定区域以外的显示数据的内容相比，高亮度成分多的图像、或者即使亮度分辨率低对显示质量的影响度也低的图像、或者灰度数或亮度数少的图像、或者灰度变化或亮度变化少的图像。
24.—种图像显示方法，通过向显示画面照射背光灯来显示图像，其特征在于， 背光灯控制部执行以下处理以1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数，取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；以及根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量， 其中，在对显示数据进行计数来取得直方图时，取得与各显示数据在上述显示画面上的显示位置相对应的加权系数，通过加上该加权系数来进行计数，取得直方图。
25.如权利要求M所述的图像显示方法，其特征在于，在取得所述加权系数时，根据针对所述显示画面上的多个显示区域中的每一个定义的加权系数，选择并取得与各显示数据在所述显示画面上的显示位置所属的显示区域相对应的加权系数。
26.如权利要求M所述的图像显示方法，其特征在于，在取得所述加权系数时，利用将各显示数据在所述显示画面上的显示位置的坐标中的至少一个作为输入值的函数，计算并取得加权系数。
全文摘要
本发明提供一种显示装置、显示装置驱动电路以及图像显示方法，其中，在显示装置和显示装置驱动电路中，包括计算显示图像帧的直方图的直方图累计值运算电路、计算像素扩展系数的系数运算电路和像素扩展电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路按显示图像帧单位对各灰度的像素数进行合计并输出；所述系数运算电路从所述各灰度的合计值导出所述像素扩展系数，并输出输出像素扩展系数；所述像素扩展电路扩展所述显示像素帧的灰度，使得所述输出像素扩展系数成为最高灰度。
文档编号G09G3/34GK102254521SQ20111024431
公开日2011年11月23日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者坂卷五郎, 工藤泰幸, 片山由香里, 粟仓博基, 豊岛刚树, 赤井亮仁, 青山昭久, 高田直树, 黑川能毅 申请人:瑞萨电子株式会社
技术领域：
本发明涉及具有可以控制光量的光源，通过控制配置在该光源前面的、控制光的透射率的透射率控制元件来进行显示的显示装置及其驱动电路，特别是涉及使用液晶元件的显示装置及其驱动电路(例如LSI)。
背景技术：
对于在便携电话等中使用的小型液晶显示器而言，将耗电抑制得较少是很重要的。液晶显示器利用背光灯从后部照射可以控制光的透射率的液晶画面，利用该透射光来显示图像。在液晶显示器中，其耗电几乎都由背光灯消耗，因此将背光灯的耗电抑制得较少对于实现液晶显示器的低耗电是非常有效的。因此，如日本特开平11-65531号公报所示，提出了如下方法取得显示图像的灰度的最大值x，扩展图像整体的数据，使得该显示图像的灰度的最大值x成为液晶显示画面的最大灰度(如果是8位RGB，则为255灰度)，并且降低背光灯的光量，使得该最大灰度 (255灰度)时的亮度值达到所述显示图像的灰度最大值的亮度值，由此降低耗电。而且，为了降低耗电，在日本特开平11-65531号公报中采用了如下方法取得显示图像的灰度的直方图，在该直方图中，将从显示图像的最大灰度开始的直方图的累计值为一定像素数的灰度值Pl作为最大灰度来扩展图像数据，并且降低背光灯的光量，使得所述灰度值Pl的亮度值达到所述最大灰度0 灰度)显示时的亮度值，由此来降低耗电。
发明内容
但是，日本特开平11-65531号公报的技术在使用上述显示图像的灰度的最大值 χ来进行数据的扩展和背光灯的控制的方法中，在1个画面的显示数据中在1个像素中就包含液晶显示画面的最大灰度055灰度)的情况下，或者在包含非常接近最大灰度的灰度值的情况下，存在无法降低背光灯的光量的问题。在大多数的显示图像中，包含液晶显示画面的最大灰度或与其非常接近的值，从而几乎得不到效果。另外，在使用从显示图像的最大灰度开始的直方图的累计值为一定像素数的灰度值Pl来进行数据的扩展和背光灯的控制的方法中，显示图像的Pl以上的灰度值都被统一成液晶显示画面的最大灰度055灰度)，因此用Pl以上的灰度表现的细致图样会消失(以下将其称为白模糊)。本发明的目的在于，在具有基于背光灯控制的省电功能的显示装置和显示装置驱动电路中，实现省电并且消除白模糊。因此，本发明为了解决上述问题，在显示图像数据的灰度小于特定灰度的灰度的情况下，按照一次函数对显示图像进行扩展变换，由此使对比度增加，在显示图像数据的灰度在所述特定灰度以上的情况下，计算所述显示图像的特定灰度以上的每个灰度的像素数的累计值，并变换成按照该累计值的灰度，由此，即使在所述特定灰度以上的显示图像数据的灰度下，也能够确保对比度。另外，本发明具有计算电路，该计算电路对显示图像的每个灰度的像素数进行计测，计算从最大灰度开始的累计值达到全部像素数的一定比例的阈值灰度，并且设置设定所述特定灰度和所述阈值灰度之差与所述特定灰度和显示装置的最大灰度之差之比的寄存器，由此，构成为所述特定灰度根据显示图像自动地确定，利用显示图像得到适当的扩展率。另外，本发明在具有能够控制光量的光源、并通过控制配置在该光源的前面的透射率控制元件来进行显示的显示装置中，具有控制光源的光量的光量控制电路，该光量控制电路通过按照所述阈值灰度控制光量，可以削减背光灯的耗电，而不会使画质劣化，或者不会改变画面整体的显示亮度。另外，本发明具有计算电路，该计算电路对显示图像的每个灰度的像素数进行计测，计算从最大灰度开始的累计值达到全部像素数的一定比例的阈值灰度，在输入了所述阈值灰度以下的灰度的情况下，利用一次函数进行变换(扩展)，该一次函数是在输入了所述阈值灰度时输出第2特定灰度的一次函数，通过设置设定所述阈值灰度和第2特定灰度之差与所述阈值灰度和显示装置的最大灰度之差之比的寄存器，构成为所述第2特定灰度根据显示图像自动地确定，利用显示图像得到适当的扩展率。另外，本发明具有针对所述特定灰度以上的显示图像的变换方式，切换按照特定灰度以上的每个灰度的像素数的累计值的变换和基于一次函数的变换的功能，由此，即使特定灰度以上的每个灰度的像素数由于帧而不稳定的情况下，也可以进行适当的显示。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，生成每个区域的直方图，计算每个区域的阈值灰度，根据每个区域的阈值灰度的最大值算出切换图像扩展方式的灰度值，由此得到更适合显示图像的扩展方式。另外，本发明对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为第2直方图，计算第2阈值灰度，根据第2阈值灰度计算切换图像扩展方式的灰度值，由此得到更适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域，对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为第2直方图，计算每个区域的第2阈值灰度，根据每个区域的第2灰度值中的最大灰度值计算切换图像扩展方式的灰度值，由此得到更适合显示图像的扩展方式。另外，本发明在利用阈值灰度切换所述图像的扩展方式的扩展方式中，利用一次函数对阈值灰度以下的显示图像进行变换(扩展)，并且向该一次函数输入了阈值灰度时的输出灰度为某特定灰度，按照最大灰度和阈值灰度之差与特定灰度和阈值灰度之差之比，控制背光灯的光量，由此可以削减背光灯的耗电，而不会使画质劣化，或者不会改变画面整体的显示亮度。另外，本发明对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为第2直方图，计算第2阈值灰度，根据第2阈值灰度计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，也利用一次函数进行变换(扩展)，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域，对与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将其作为每个区域的第2直方图， 计算每个区域的第2阈值灰度，根据每个区域的第2阈值灰度中的最大灰度值计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，也利用一次函数进行变换(扩展)，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域生成直方图，根据从针对每个区域求出的最大灰度开始的累计值达到一定值的每个区域的阈值灰度值的最大值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，也利用一次函数进行变换(扩展)，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域生成直方图，根据从针对每个区域求出的最大灰度开始的累计值达到一定值的每个区域的阈值灰度值的最大值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，变换成显示装置的最大灰度，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明根据利用从与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的灰度算出的直方图求出的阈值灰度值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，变换成显示装置的最大灰度，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。另外，本发明将显示图像分割成多个区域，针对每个区域生成从与相邻像素的差分在一定值以上的显示图像的灰度算出的直方图，根据从针对每个区域求出的最大灰度开始的累计值达到一定值的每个区域的边缘阈值灰度值的最大值，计算切换图像扩展方式的灰度值，对于切换图像扩展方式的灰度值以上的显示图像，变换成显示装置的最大灰度，由此用更简单的电路得到适合显示图像的扩展方式。根据本发明，在为了提高显示图像的对比度的目的而设置的进行灰度扩展的图像扩展电路中，对于特定灰度以下的灰度，通过使一次函数的倾斜度为1以上，可以提高显示图像的对比度。另外，根据本发明，在为了提高显示图像的对比度的目的而设置的进行灰度扩展的图像扩展电路中，对于特定灰度以上的灰度，通过进行直方图均衡，可以提高显示图像的对比度。另外，根据本发明，通过将如上所述提高了对比度的图像的背光灯的亮度值抑制对比度的上升部分，可以降低背光灯的耗电。另外，根据本发明，以图像的直方图的上位几％的灰度值为基础，可以自动调整对应于显示图像的上述特定灰度和背光灯亮度，因此可以进行对应于显示图像的适当的显
7J\ ο另外，根据本发明，通过使用分割后区域的直方图、边缘的直方图信息等，可以自动调整对应于显示图像的上述特定灰度和背光灯亮度，因此可以进行对应于显示图像的更适当的显示。另外，根据本发明，可以针对特定灰度以上的变换方式切换直方图均衡和一次函数，因此在上述特定灰度以上的直方图的分布针对每帧改变的图像中，也可以通过将特定灰度以上的变换方式切换成一次函数，进行稳定的变换。另外，在电视图像等中，如图35所示，很多情况下在其灰度的直方图中具有向最大灰度(25 灰度突出的峰值，其它灰度平稳变化。由于这样的在最大灰度突出的峰值的原因，从所述显示图像的最大灰度开始的一定的像素数由表示最大灰度的像素数占了大部分。结果，灰度分布的峰值成为最大灰度或者非常接近最大灰度的值，从而存在无法降低背光灯的光量、无法实现低耗电的问题。本发明为了解决该问题，提供这样一种方法，即在计算从最大灰度开始的直方图累计值时，从累计对象中除去包含一定灰度(例如最大灰度)的多个灰度的像素来进行计算，并且在像素扩展时将累计对象的规定比例除外。因此，本发明的显示装置驱动电路控制能够控制光量的光源和配置在光源前面的、控制光的透射率的透射率控制元件，其特征在于，驱动电路对显示图像的每个灰度的像素数进行计测，将从累计对象的最大灰度开始的累计值达到全部像素数的一定比例的阈值灰度作为最大灰度，来扩展显示图像数据，在进行最大灰度显示时，控制光源，以便达到与阈值灰度的显示亮度相同的亮度。该显示装置驱动电路的累计对象中可以除去显示图像的最高灰度。另外，累计对象中也可以包含显示图像的最高灰度。并且，作为累计对象，还可以切换是否包含显示图像的最高灰度。本发明的驱动光源和显示装置的显示装置驱动电路包括计算显示图像帧的直方图的直方图累计值运算电路、计算像素扩展系数的系数运算电路和像素扩展电路，其特征在于，该直方图累计值运算电路按显示图像帧单位对各灰度的像素数进行合计并输出；该系数运算电路从各灰度的合计值导出并输出像素扩展系数；像素扩展电路扩展显示图像帧的灰度，使得像素扩展系数以下的灰度成为全灰度。该显示装置驱动电路的直方图累计值运算电路可以不输出显示图像的最高灰度的像素数，也可以输出最高灰度的像素数。另外，直方图累计值运算电路可以具有模式切换用寄存器，通过模式切换用寄存器的设定来输出最高灰度的像素数。该显示装置驱动电路的直方图累计值运算电路可以分别利用不同的信号线同时输出各灰度的像素数。该显示装置驱动电路的直方图累计值运算电路还可以利用相同的信号线依次输出各灰度的像素数。该显示装置驱动电路的系数运算电路包括保持阈值判定值的阈值判定值存储寄存器，从高灰度的像素数开始依次加上各灰度的像素数，与阈值判定值对比，由此决定每个显示图像帧的像素扩展系数。该显示装置驱动电路的系数运算电路可以针对多个显示图像帧中的每一个导出像素扩展系数，将其平均值作为像素扩展系数输出。该显示装置驱动电路的像素扩展电路可以线性地扩展像素扩展系数以下的灰度。该显示装置驱动电路还可以具有CPU和照度传感器，利用照度传感器取得的照度，CPU改写阈值判定值存储寄存器的值。该显示装置驱动电路还可以包括背光灯和背光灯控制器，背光灯控制器根据导出的像素扩展系数来控制背光灯。还可以应用于以包括这些显示装置驱动电路为特征的显示装置或电子设备。
并且，根据本发明，通过忽视映入画面内的在视频上不重要的光源(太阳或荧光灯)等的最大灰度的像素数，可以大大削减耗电。根据本发明，在最大灰度数的像素数为一定以上的情况下，通过在直方图的累计值中加入最大灰度的像素数来进行计算，可以利用2值图像美丽地显示，而没有高亮度的显示部位的亮度的降低。根据本发明，即使是云等整体上发白的图像，由于紧接最大灰度之下的灰度具有大的像素数，因此图像不会劣化。本发明的显示装置的驱动电路在显示驱动电路内具有决定是否将一定灰度的像素数纳入直方图的累计值中的模式寄存器。结果，根据本发明，在显示动画等自然画多的图像的情况下，CPU判断应用，从直方图中除去最大灰度，在显示文档文件等2值图像多的图像的情况下，将最大灰度纳入直方图中，因此，可以更漂亮地显示图像。本发明的显示装置的驱动电路可以利用CPU来设定决定是否将最大灰度的像素数纳入直方图累计值中的最大灰度的像素数的阈值。结果，根据本发明，可以利用液晶等的灰度亮度特性，设定最佳的阈值，从而可以更漂亮地显示图像。而且，根据本发明，可以利用CPU来设定决定是否将最大灰度的像素数纳入直方图累计值中的最大灰度的像素数的阈值。结果，即使在由于背光灯的老化而导致亮度降低等情况下，也可以通过设定最佳阈值来更漂亮地显示图像。另外，在日本特开平11-65531号公报提出的使用直方图的背光灯控制方法中，虽然无法避免前述的画质劣化，但由于将该画质劣化抑止在可允许的一定水平以内的范围内，因此通过分析显示图像的直方图，将由于显示数据的扩展而丧失亮度分辨率从而画质劣化的区域的面积限制为画面整体的几％以内，进行背光灯发光量的削减率和显示数据扩展率的控制，实现了耗电的削减。这里，利用使用日本特开平11-65531号公报提出的背光灯控制方法，可以将背光灯发光量削减30%，即存在位于显示图像的直方图的上位几％的位置的像素的亮度为 70%的自然画。如果在该自然画上重叠显示作为象征性地表示功能按钮或信息的人工图像的图标，则由于图标中常常使用白、红、绿、蓝等高亮度的颜色，因此图标区域的像素占直方图的上位几％，位于上位几％的位置处的像素的亮度高于70%。结果，可以削减背光灯发光量的量会低于仅为自然画的情况下的30%。在便携电话或数码相机等显示画面上，如上述例子那样，同时显示自然画和高亮度像素多的图标的机会很多，利用现有技术的背光灯控制方法有时无法得到期待的耗电削减效果。因此，本发明的目的在于提供一种如下的图像显示装置的驱动电路和图像显示方法在允许某种程度的像素的画面劣化并且可以通过相应地削减背光灯的发光量来省电的图像显示装置中，区分显示画面中对显示质量的影响度高或低的区域和以外区域，例如图标等的、高亮度像素多且为着色(《夕塗>9 )的图形并且即使丧失亮度分辨率对于显示质量的影响度也较低的部分等，进行考虑了对显示质量的影响度的适当的背光灯发光量控制，可以在维持显示质量的同时提高耗电削减效果。因此，本发明是一种通过向显示画面照射背光灯来显示图像的图像显示装置的驱动电路以及图像显示方法，具有以下特征。
即，所述驱动电路具有背光灯控制部，所述背光灯控制部具有直方图计数部，以 1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数而取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；显示数据扩展部，根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；和背光灯调整部，根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量，其中，所述直方图计数部具有加权系数计算部，该加权系数计算部输出对应于各显示数据在上述显示画面上的显示位置的加权系数，通过对各显示数据加上该加权系数来进行计数， 取得直方图。根据本发明，可以使各像素的显示位置对显示质量的影响度与对背光灯发光量控制的影响度一致，与现有技术相比可以更严密地管理对显示质量的影响，因此可以在维持显示质量的同时，进一步削减背光灯发光量，从而可以进一步实现省电。
图1(a) (C)是说明本发明实施方式1的显示装置的图像扩展处理的概要的图。图2是本发明实施方式1的显示装置的框图。图3(a) (c)是说明本发明实施方式2的显示装置的图像扩展处理的概要的图。图4是本发明实施方式3的显示装置的框图。图5(a)、(b)是说明本发明实施方式3的显示装置的α决定方式的图。图6(a) (c)是说明本发明实施方式3的显示装置的阈值灰度以上的变换方式的图。图7(a)、(b)是示出本发明实施方式3的显示装置的α的另一种定义方法的图。图8是本发明实施方式4的显示装置的框图。图9(a) (C)是说明本发明实施方式4的显示装置的α决定方式的图。图10是本发明实施方式5的显示装置的框图。图11(a)、(b)是说明本发明实施方式5的显示装置的α决定方式的图。图12是本发明实施方式6的显示装置的框图。图13是说明本发明实施方式6的显示装置的进行计数的边缘宽度的图。图14是本发明实施方式7的显示装置的框图。图15(a)、(b)是说明本发明实施方式7、8的显示装置的灰度变换(扩展)方式的图。图16是本发明实施方式8的显示装置的框图。图17是示出用于说明本发明实施方式8的显示装置驱动电路中进行的图像扩展处理的像素值变换器的构成的构成图。图18是示出本发明实施方式9的显示装置驱动电路的像素值的输入输出关系的图。图19是示出在本发明实施方式9的显示装置驱动电路中可预料效果的图像的一个例子的图。图20是示出本发明实施方式10的显示装置驱动电路的像素值的输入输出关系的图。图21是用于说明本发明中的像素扩展系数和阈值判定值的概念图。
图22是用于说明本发明中的像素扩展系数的下限值的概念图。图23是本发明实施方式11的显示装置驱动电路的框图。图M是示出本发明的直方图的例子的图。图25是示出本发明实施方式11的背光灯控制器的动作以及液晶画面的灰度亮度特性的对应关系的曲线。图沈是本发明实施方式11的像素扩展的概念图。图27是本发明实施方式11的直方图累计值运算电路、系数运算电路的详细框图。图观是本发明实施方式11的直方图边界设定寄存器的设定例。图四是示出与本发明实施方式11的说明有关的黑白2值图像的直方图示例的图。图30是示出与本发明实施方式11的说明有关的、虽然是高亮度但附加了微小的阴影的图像的直方图示例的图。图31是示出与本发明实施方式11的说明有关的、灰度-亮度特性在最高灰度附近向上凸的特性的图像的直方图示例的图。图32是本发明实施方式12的直方图累计值运算电路、系数运算电路的框图。图33是示出本发明实施方式12的系数运算电路的动作的时序图。图34是本发明实施方式13的显示装置驱动电路的框图。图35是示出与本发明的前提的说明有关的、具有向最大灰度突出的峰值的直方图示例的图。图36是示出与本发明的前提的说明有关的、光源进入画面内的图像的示例。图37是说明与本发明的前提的说明有关的、在模拟 数字转换时峰值偏向最高灰度的图。图38是用于说明本发明实施方式的概念的液晶显示装置的概念图。图39是表示包含本发明实施方式14的液晶驱动电路的液晶显示装置的构成的图。图40是表示本发明实施方式14中的背光灯控制部的构成的图。图41是表示本发明实施方式15中的液晶显示装置的画面显示例的图。图42是表示包含本发明实施方式15的液晶驱动电路的液晶显示装置的构成的图。图43是表示本发明实施方式15中的背光灯控制部的构成的图。图44是表示本发明实施方式16中的加权系数的分布例的图。图45是表示包含本发明实施方式16的液晶驱动电路的液晶显示装置的构成的图。图46是表示本发明实施方式16中的背光灯控制部的构成的图。图47是表示本发明实施方式16中的加权系数的分布例的图。图48是表示本发明实施方式17中的系数决定电路的构成的图。图49是示出本发明实施方式17中的图像急剧变化的情况下的动作例的图。图50是示出本发明实施方式17中的图像细微变化的情况下的动作例的图。符号说明
100 显示装置、101 显示装置驱动电路、102 中央处理装置(CPU)、103 显示存储器、104 :内部总线、105 输入输出接口电路、106 直方图计数电路、107 系数运算电路、 108 背光灯控制器、109 像素扩展电路、110 液晶控制器、111 背光灯、112 液晶画面、 113 存储器、114 定时控制电路、115 白模糊补偿参数设定寄存器、116 阈值灰度设定参数设定寄存器、117 背光灯亮度值、301 阈值灰度t、302 阈值灰度设定参数p%、303 表示示出不扩展数据的情况下的输入输出关系的一次函数的直线、304:坐标(t，255)、305: 坐标(t，255)与坐标(t，t)之间的点的坐标(t，ζ),306 最大灰度(255)与t之差、307 :z 与t之差、308:表示示出阈值灰度t以下的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、 309:表示示出阈值灰度t以上的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、310:表示不扩展时的背光灯亮度的大小的直线、311 表示进行了数据扩展时的背光灯亮度的大小的直线、401 阈值灰度下限值设定寄存器、402 :z与t之差307和最大灰度(25 与t之差306 之比α、601 设定显示图像的纵向区域分割数的寄存器、602 设定显示图像的横向区域分割数的寄存器、701 边缘最小值设定寄存器、702 边缘最大值设定寄存器、703 边缘直方图计数电路、704 边缘直方图阈值灰度设定参数设定寄存器、705 系数运算电路、803 表示示出现有方式的阈值灰度以下的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、900:寄存器、1001 从灰度243到254的直方图的像素数、1002 从灰度242到255的直方图的像素数的平均值、1003 从灰度242到255的直方图的像素数、1101 向像素扩展电路发送直方图的信号线、1102:切换阈值灰度值以上的数据变换(扩展)方式的寄存器、1301 多个阈值灰度中的最大灰度、1302 表示示出多个阈值灰度中的最大灰度以下的数据变换(扩展) 的关系的一次函数的直线、1303 表示多个阈值灰度中的最大灰度以上的数据变换(扩展) 的关系的直线、1304 表示不扩展时的背光灯亮度的大小的直线、1305 表示进行了数据扩展时的背光灯亮度的大小的直线、1601 1604 将灰度ζ与最大灰度(255)分割成等间隔后的各个区间、1701 灰度t与最大灰度(25 之差、1702 灰度t与灰度ζ之差、1703 表示示出灰度ζ以下的数据变换(扩展)的关系的一次函数的直线、1704:灰度ζ时的一次函数1703的输出值与最大灰度(25 之差、1705 :z+l灰度以上255灰度以下的像素数的总和、1706 :z+l灰度以上χ灰度以下的直方图的累计值(像素数的总和)、1707 不进行扩展处理的情况下的背光灯亮度、1708 扩展处理后的背光灯亮度、4801 系数运算电路的输出、4802 系数当前值寄存器、4803 差分计算电路、4804 差分值、4805 更新值生成电路、 4806 系数变化量寄存器、4807 系数不敏感区域寄存器、4901 系数当前值寄存器的输入灰度·输出灰度曲线、4902 系数运算电路的输出的输入灰度·输出灰度曲线、4903 系数变化量寄存器值、4904 更新值生成电路输出的输入灰度·输出灰度曲线、4905 更新值生成电路输出的输入灰度 输出灰度曲线、5001 系数当前值寄存器的输入灰度 输出灰度曲线、5002 基于系数不敏感区域寄存器值的范围、5003 由系数不敏感区域寄存器设定的上限值、5004 由系数不敏感区域寄存器设定的下限值、5005 系数运算电路的输出的输入灰度·输出灰度曲线(不敏感区域内)、5006 系数运算电路的输出的输入灰度·输出灰度曲线(不敏感区域外)。
具体实施例方式以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。在用于说明实施方式的全部附图中，原则上对相同的部件赋予相同的符号，并省略其重复说明。首先利用图1简单地说明本发明实施方式1的显示装置驱动电路中进行的图像扩展处理的概要。在本实施方式中，为了降低背光灯功率，进行图1所示的操作。图1(a)是示出本实施方式的显示装置驱动电路的输入灰度与输出灰度的关系的图。图1(b)是示出显示图像的直方图的图。如图1(b)所示，在显示图像中，将在t灰度301以上、最大灰度055 灰度)以下的像素数是全部像素数的302的t灰度301称为阈值灰度t301。在图1(b) 上，考虑灰度0与灰度t之间的灰度z302。在本实施方式中，进行控制，使灰度t与灰度ζ的差1702成为灰度t与最大灰度 (255灰度)的差1701的常数倍。灰度t与最大灰度055灰度)的差1701为a时，灰度t 与灰度ζ的差1702利用常数k可以表示为ka。常数k最好是0以上1以下，但根据系统的不同，也可以为1以上。这里，如果将图1(a)的连接坐标(0，0)与(t，最大灰度055灰度))的一次函数 1703的倾斜度定义为α，则α用(式1)表示。[式1] 25权利要求
1.一种驱动光源和显示装置的显示装置驱动电路，包括计算显示图像帧的直方图的直方图累计值运算电路、计算像素扩展系数的系数运算电路和像素扩展电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路按显示图像帧单位对各灰度的像素数进行合计并输出； 所述系数运算电路从所述各灰度的合计值导出所述像素扩展系数，并输出输出像素扩展系数；所述像素扩展电路扩展所述显示像素帧的灰度，使得所述输出像素扩展系数成为最高灰度。
2.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路不输出显示图像帧的最高灰度的像素数。
3.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路具有阈值存储用寄存器，仅在所述最高灰度的像素数大于所述阈值存储用寄存器的值时，才输出所述最高灰度的像素数。
4.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路具有模式切换用寄存器，通过所述模式切换用寄存器的设定来输出所述最高灰度的像素数。
5.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路分别利用不同的信号线来输出所述各灰度的像素数。
6.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路利用相同的信号线依次输出所述各灰度的像素数。
7.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述系数运算电路包括保持阈值判定值的阈值判定值存储寄存器，所述系数运算电路从高灰度的像素数开始依次加上所述各灰度的像素数，与所述阈值判定值对比，决定每个所述显示图像帧的所述像素扩展系数。
8.如权利要求7所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述系数运算电路针对多个所述显示图像帧中的每一个导出所述像素扩展系数，将其平均值作为所述输出像素扩展系数输出。
9.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，所述像素扩展电路线性地扩展所述输出像素扩展系数以下的灰度。
10.如权利要求7所述的显示装置驱动电路，其特征在于，还具有CPU和照度传感器，利用所述照度传感器取得的照度，所述CPU改写所述阈值判定值存储寄存器的值。
11.如权利要求1所述的显示装置驱动电路，其特征在于，还包括背光灯和背光灯控制器，所述背光灯控制器根据所述像素扩展系数来控制背光灯。
12.—种显示装置，包括权利要求1所述的显示装置驱动电路。
13.一种电子设备，包括权利要求12所述的显示装置。
14.一种图像显示装置的驱动电路，通过向显示画面照射背光灯来显示图像，其特征在于，具有背光灯控制部，该背光灯控制部包括以下部分直方图计数部，以1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数，取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；显示数据扩展部，根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；和背光灯调整部，根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量， 其中，所述直方图计数部具有加权系数计算部，该加权系数计算部输出对应于各显示数据在上述显示画面上的显示位置的加权系数，通过对各显示数据加上该加权系数来进行计数，取得直方图。
15.如权利要求14所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，所述加权系数计算部根据针对所述显示画面上的多个显示区域中的每一个定义的加权系数，选择并输出与各显示数据在所述显示画面上的显示位置所属的显示区域相对应的加权系数。
16.如权利要求15所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，具有存储针对所述显示画面上的多个显示区域中的每一个定义的加权系数的寄存器， 其中，可以从外部变更该加权系数。
17.如权利要求15所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，具有存储用于确定所述显示画面上的多个显示区域的信息的寄存器，其中，可以从外部变更该信息。
18.如权利要求15所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，该图像显示装置是信息设备的图像显示装置，所述显示画面上的多个显示区域中的至少一个对应于由所述信息设备显示的、显示有图标的区域。
19.如权利要求14所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，所述加权系数计算部利用将各显示数据在所述显示画面上的显示位置的坐标中的至少一个作为输入值的函数，计算并输出加权系数。
20.如权利要求19所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于， 具有存储所述函数的参数的寄存器，其中，可以从外部变更该参数。
21.—种图像显示装置的驱动电路，通过向显示画面照射背光灯来显示图像，其特征在于，具有背光灯控制部，该背光灯控制部包括以下部分直方图计数部，以1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数，取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；显示数据扩展部，根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；和背光灯调整部，根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量， 其中，所述直方图计数部具有加权系数计算部，该加权系数计算部输出对应于所述显示画面的规定区域的显示数据的内容的加权系数，通过对各显示数据加上该加权系数来进行计数，取得直方图。
22.如权利要求21所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于， 所述显示画面的规定区域的显示数据的内容是图标图像。
23.如权利要求21所述的图像显示装置的驱动电路，其特征在于，所述显示画面的规定区域的显示数据的内容是与所述显示画面的规定区域以外的显示数据的内容相比，高亮度成分多的图像、或者即使亮度分辨率低对显示质量的影响度也低的图像、或者灰度数或亮度数少的图像、或者灰度变化或亮度变化少的图像。
24.—种图像显示方法，通过向显示画面照射背光灯来显示图像，其特征在于， 背光灯控制部执行以下处理以1个或多个图像的帧单位对显示数据进行计数，取得直方图，计算该直方图的上位的特定位置的显示数据的值；根据所述特定位置的显示数据的值，扩展各显示数据；以及根据所述特定位置的显示数据的值来调整所述背光灯的发光量， 其中，在对显示数据进行计数来取得直方图时，取得与各显示数据在上述显示画面上的显示位置相对应的加权系数，通过加上该加权系数来进行计数，取得直方图。
25.如权利要求M所述的图像显示方法，其特征在于，在取得所述加权系数时，根据针对所述显示画面上的多个显示区域中的每一个定义的加权系数，选择并取得与各显示数据在所述显示画面上的显示位置所属的显示区域相对应的加权系数。
26.如权利要求M所述的图像显示方法，其特征在于，在取得所述加权系数时，利用将各显示数据在所述显示画面上的显示位置的坐标中的至少一个作为输入值的函数，计算并取得加权系数。
全文摘要
本发明提供一种显示装置、显示装置驱动电路以及图像显示方法，其中，在显示装置和显示装置驱动电路中，包括计算显示图像帧的直方图的直方图累计值运算电路、计算像素扩展系数的系数运算电路和像素扩展电路，其特征在于，所述直方图累计值运算电路按显示图像帧单位对各灰度的像素数进行合计并输出；所述系数运算电路从所述各灰度的合计值导出所述像素扩展系数，并输出输出像素扩展系数；所述像素扩展电路扩展所述显示像素帧的灰度，使得所述输出像素扩展系数成为最高灰度。
文档编号G09G3/34GK102254521SQ20111024431
公开日2011年11月23日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者坂卷五郎, 工藤泰幸, 片山由香里, 粟仓博基, 豊岛刚树, 赤井亮仁, 青山昭久, 高田直树, 黑川能毅 申请人:瑞萨电子株式会社
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