液晶显示装置及用于该装置的影像显示方法转让专利
申请号 : CN200910135498.1
文献号 : CN101572066B
文献日 : 2012-06-06
发明人 : 田中尚行 , 大岛芳则
申请人 : 日本胜利株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种液晶显示装置,其特征在于,包括:
液晶面板,显示影像信号;
背光装置,配置在上述液晶面板的背面侧,被划分为多个区域,上述多个区域分别具有发出照射上述液晶面板的光的光源,并且具有允许从上述多个区域各自的光源发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的结构;以及发光亮度运算部,在将从上述背光装置中的上述多个区域分别发出的光的亮度设为第一发光亮度,并将为得到该第一发光亮度而由上述背光装置中的上述多个区域的光源应该分别单独发出的光的亮度设为第二发光亮度时,利用由上述第一发光亮度乘以第一系数的运算式求得上述第二发光亮度,其中上述第一系数基于从上述多个区域各自的光源发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的光量,在求得上述第二发光亮度时,将上述背光装置中的多个区域和在上述多个区域的端部的两侧至少各虚设了一个的虚拟区域作为上述自身区域以外的其他区域,从而求得上述第二发光亮度,上述液晶显示装置还包括:
最大灰度检测部,按照每个预定的单位时间,检测与上述背光装置的多个区域对应的上述液晶面板的多个区域上分别显示的每个区域的影像信号的第一最大灰度;
影像增益运算部,根据用第二最大灰度除以上述第一最大灰度得到的值求得对每个上述区域的影像信号的增益,其中所述第二最大灰度是由上述影像信号的位数决定的上述影像信号所取得的;以及乘法器,用每个上述区域的影像信号乘以由上述影像增益运算部求得的上述增益,作为上述液晶面板上显示的影像信号输出,上述发光亮度运算部将从上述背光装置中的上述多个区域分别发出的光的亮度设为用上述光源的最大亮度乘以由上述影像增益运算部求得的上述增益的倒数得到的第一发光亮度。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
上述运算式是矩阵运算式。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
上述背光装置中的多个区域是将上述背光装置在垂直方向上一维划分的区域,在与上述多个区域中位于上端部的区域相邻的上部和与上述多个区域中位于下端部的区域相邻的下部,分别至少设置一个上述虚拟区域。
4.根据权利要求1或3所述的液晶显示装置,其特征在于,
上述背光装置中的多个区域是将上述背光装置二维划分的区域,在与上述多个区域中位于最上端的区域相邻的上部、与上述多个区域中位于下端部的区域相邻的下部、与上述多个区域中位于左端部的区域相邻的左部以及与上述多个区域中位于右端部的区域相邻的右部,分别至少设置一个上述虚拟区域。
5.一种影像显示方法,其特征在于,
将液晶面板上显示的影像信号设为与在上述液晶面板上设定的多个区域对应的每个区域的影像信号,按照每个预定的单位时间,检测在设定于上述液晶面板上的多个区域上分别显示的每个区域的影像信号的第一最大灰度,根据用第二最大灰度除以上述第一最大灰度得到的值求得对每个上述区域的影像信号的增益,其中所述第二最大灰度是由上述影像信号的位数决定的上述影像信号所取得的,用每个上述区域的影像信号乘以上述增益,并供给到上述液晶面板,
背光装置配置在上述液晶面板的背面侧,被划分为多个区域,多个区域分别具有发出照射上述液晶面板的光的光源,并且具有允许从多个区域各自的光源发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的结构,上述背光装置与上述液晶面板的多个区域对应地被划分为多个区域,将从上述背光装置中的上述多个区域分别发出的光的亮度设为用上述光源的最大亮度乘以由上述影像增益运算部求得的上述增益的倒数得到的第一发光亮度,并将为得到该第一发光亮度而由上述背光装置中的上述多个区域的光源应该分别单独发出的光的亮度设为第二发光亮度时,利用由上述第一发光亮度乘以第一系数的运算式求得上述第二发光亮度,其中上述第一系数基于从上述多个区域各自的光源发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的光量,在求得上述第二发光亮度时,将上述背光装置中的多个区域和在上述多个区域的端部的两侧至少各虚设了一个的虚拟区域作为上述自身区域以外的其他区域,从而求得上述第二发光亮度,使上述背光装置中的上述多个区域各自的光源以上述第二发光亮度发光的同时,在上述液晶面板的多个区域分别显示乘以上述增益的每个上述区域的的影像信号。
6.根据权利要求5所述的影像显示方法,其特征在于,
上述运算式是矩阵运算式。
7.根据权利要求5所述的影像显示方法,其特征在于,
上述背光装置中的多个区域是将上述背光装置在垂直方向上一维划分的区域,在与上述多个区域中位于上端部的区域相邻的上部和与上述多个区域中位于下端部的区域相邻的下部,分别至少设置一个上述虚拟区域。
8.根据权利要求5或7所述的影像显示方法,其特征在于,
上述背光装置中的多个区域是将上述背光装置二维划分的区域,在与上述多个区域中位于上端部的区域相邻的上部、与上述多个区域中位于下端部的区域相邻的下部、与上述多个区域中位于左端部的区域相邻的左部以及与上述多个区域中位于右端部的区域相邻的右部,分别至少设置一个上述虚拟区域。
说明书 :
液晶显示装置及用于该装置的影像显示方法
技术领域
背景技术
处于将光遮挡的截止状态和使光透过的导通状态。因此,通过控制对液晶面板上设置的多
个像素施加电压的状态,从而以电子快门的方式驱动多个像素,对从背光发出的光透过液
晶面板的光量进行控制,从而显示图像。
信号的明亮度如何,均使CCFL处于恒定的点亮状态。
的明亮度改变LED的发光亮度的方案。
外,在非专利文献1中,将这种技术称为自适应调光(Adaptive Dimming)。
偏差,对于红(R)、绿(G)、蓝(B)的每种颜色偏差的程度也不相同。因此,若将背光装置的各区域彼此完全分离,则在每个区域上明亮度和色调产生偏差,其结果,存在液晶面板上显示的影像与本来的影像的状态不同的问题。
无法采用上述非专利文献1中记载的结构。
可以削减消耗电力,但是要求进一步削减消耗电力。
发明内容
制背光的发光亮度的情况下,能够抑制每个区域各自的明亮度或色调的偏差,能够提高液
晶面板上显示的影像的品质。
源发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的结构;以及发光亮度运算部(22),在将从背
光装置中的多个区域分别发出的光的亮度设为第一发光亮度,并将为得到该第一发光亮度
而由背光装置中的多个区域的光源应该分别单独发出的光的亮度设为第二发光亮度时,利
用由第一发光亮度乘以第一系数的运算式求得第二发光亮度,其中第一系数基于从多个区
域各自的光源发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的光量,在求得第二发光亮度时,
将背光装置中的多个区域和在多个区域的端部的两侧至少各虚设了一个的虚拟区域作为
自身区域以外的其他区域,从而求得第二发光亮度。
区域的影像信号的增益,其中所述第二最大灰度是由影像信号的位数决定的影像信号所取
得的;以及乘法器(14),用每个区域的影像信号乘以由影像增益运算部求得的增益,作为
液晶面板上显示的影像信号输出,发光亮度运算部将从背光装置中的多个区域分别发出的
光的亮度设为用光源的最大亮度乘以由影像增益运算部求得的增益的倒数得到的第一发
光亮度。
域相邻的下部,分别至少设置一个虚拟区域。
的下部、与多个区域中位于左端部的区域相邻的左部以及与多个区域中位于右端部的区域
相邻的右部,分别至少设置一个虚拟区域。
光的亮度设为第一发光亮度,并将为得到该第一发光亮度而由背光装置中的多个区域的光
源应该分别单独发出的光的亮度设为第二发光亮度时,利用由第一发光亮度乘以第一系数
的运算式求得第二发光亮度,其中第一系数基于从多个区域各自的光源发出的光漏出到自
身区域以外的其他区域的光量,在求得第二发光亮度时,将背光装置中的多个区域和在多
个区域的端部的两侧至少各虚设了一个的虚拟区域作为自身区域以外的其他区域,从而求
得第二发光亮度,使背光装置中的多个区域各自的光源以第二发光亮度发光的同时,显示
液晶面板的每个区域的影像信号。
定的影像信号所取得的,用每个区域的影像信号乘以增益,并供给到液晶面板,将从背光装置中的多个区域分别发出的光的亮度设为用光源的最大亮度乘以由影像增益运算部求得
的增益的倒数得到的第一发光亮度,在液晶面板的多个区域上分别显示已乘以增益的每个
区域的影像信号。
域相邻的下部,分别至少设置一个虚拟区域。
的下部、与多个区域中位于左端部的区域相邻的左部以及与多个区域中位于右端部的区域
相邻的右部,分别至少设置一个虚拟区域。
抑制画面端部的明亮度的偏差,能够提高液晶面板上显示的影像的品质。
具体实施方式
构的框图。在图1中,在后述液晶模块部30内的液晶面板34上显示的影像信号被供给到
影像信号处理部10内的最大灰度检测部11及帧存储器13。如后文的说明,背光装置35被
划分为多个区域,液晶面板34与背光装置35的各区域对应地被划分为多个区域,按照液晶
面板34的每个区域,背光的明亮度(光量)分别受到控制。
板34与背光装置35分离的状态。如图2所示,背光装置35被划分为区域35a~35d,区域
35a~35d分别具有背光。液晶面板34例如具有由水平方向1920像素、垂直方向1080像
素构成的多个像素,该具有多个像素的液晶面板34与背光装置35的区域35a~35d对应
地被划分为区域34a~34d。在该例子中,液晶面板34在垂直方向上被一维划分为四个区
域34a~34d,因此一个区域含有垂直方向270个像素。当然,四个区域34a~34d中在垂
直方向的像素数量上也可以多少存在偏差。
号,与液晶面板34上设定的多个区域对应地,作为该多个区域各自显示的每个区域的影像
信号被处理。在液晶面板34上设定的多个区域中,背光的明亮度分别被单独控制。
与此对应地,将背光装置35在垂直方向和水平方向双方上区分为多个区域。优选划分(区
分)的区域数量多,与仅在垂直方向上划分(区分)相比,优选在垂直方向和水平方向双方
上划分(区分)。在此,为了将说明简化,以图2所示垂直方向的四分为例说明图1的动作。
最大灰度,但是也可以根据情况按照每两个帧分别进行检测,按照每个预定的单位时间分
别检测出最大灰度即可。由最大灰度检测部11检测的表示每个区域34a~34d的最大灰
度的数据供给到影像信号处理部10内的影像增益运算部12和背光亮度控制部20内的非
均匀化处理部21。影像增益运算部12如下所示计算与区域34a~34d上显示的影像信号
相乘的增益。
以下说明的增益的运算,对向区域34a~34d供给的各影像信号进行。另外,在图3中,横
轴表示的输入信号(影像信号)为8位(bit),表示输入信号取灰度0~255的值的情况。
此外,纵轴表示的液晶面板34的显示亮度(显示灰度)忽略液晶面板34的透过率,并为了
方便取0~255的值进行说明。影像信号的位数并不限定于8位,例如也可以是10位。
的曲线,是一般被称为伽马2.2~2.4的伽马曲线。根据液晶面板34的种类,存在图3(A)
的伽马曲线Cv1不同的情况。
影像信号为最大灰度255(即白色)时,背光应该发出的亮度。若图3(B)中用曲线Cv2表示
的影像信号乘以约4.5的增益,则变成图3(C)所示的曲线Cv3。增益取约4.5是由255/56
得到。在图3(C)的状态下,也认为背光以最大亮度发光。
度0~56的曲线Cv4。由此,具有由曲线Cv4表示的特性的影像信号与具有由曲线Cv2表
示的特性的本来的影像信号实质上等价,并且背光的消耗电力降低。
算部12将每个区域34a~34d的Gmax0/Gmax1作为与区域34a~34d上显示的影像信号
相乘的增益。作为增益Gmax0/Gmax1的倒数的Gmax1/Gmax0,在背光亮度控制部20中,控制
背光的亮度时使用。若区域34a~34d上显示的影像信号的图案不同,则区域34a~34d
各自的最大灰度Gmax1当然不同,因此Gmax0/Gmax1在区域34a~34d上各不相同。在后
文对背光亮度控制部20的结构及动作进行详细说明。
益并输出。
栅极信号线上连接有栅极信号线驱动部33。被输入到时序控制部31的影像信号被供给到
数据信号线驱动部32。时序控制部31通过数据信号线驱动部32和栅极信号线驱动部33,
控制将影像信号写入液晶面板34的时序。构成输入到数据信号线驱动部32中的影像信号
的各行的像素数据通过栅极信号线驱动部33对栅极信号线的驱动,逐行依次被写入到各
行的像素。由此,影像信号的各帧依次显示在液晶面板34上。
34照射的导光板型,可以是其中任意类型。背光装置35通过背光驱动部36被驱动。用于
使背光发光的电力从电源部40被供给到背光驱动部36。另外,从电源部40向需要电力的
电路的各部供给电力。液晶模块部30具有对背光装置35的温度进行检测的温度传感器、
和对从背光装置35发出的光的色温进行检测的颜色传感器。
背光装置35A,将后述图5所示的背光装置35的第二结构例称为背光装置35B。此外,背光
装置35是背光装置35A、35B及其他结构例的统称。图4(A)是背光装置35A的俯视图,图
4(B)是表示将背光装置35A在垂直方向上截断的状态的剖面图。
框体351的底面以比光源352的最上表面(顶部)高的预定的高度突出的区分壁353被彼
此划分。框体351的内侧及区分壁353的表面由反射片覆盖。
DBEF(Dual Brightness EnhancementFilm)的亮度上升薄膜等多个片组合的部件。由反射
片构成的区分壁353的高度未到达至扩散板354,因此区域35a~35d未完全分离,不是彼
此完全独立的状态。即,在背光装置35A中,其结构允许从区域35a~35d各自的光源352
发出的光漏出到其他区域。如后文详细说明所示,在第一实施方式中,考虑从各区域35a~
35d漏出到其他区域的光量,对从区域35a~35d发出的光的亮度进行控制。
的背光装置35B。图5(A)是背光装置35B的俯视图,图5(B)是表示将背光装置35B在垂直
方向上截断的状态的剖面图,图5(C)是表示将背光装置35B在水平方向上截断的状态的剖
面图。在此,图5(B)表示将图5(A)的左端部区域的列截断的状态,图5(C)表示将图5(A)
的上端部区域的行截断的状态。另外,在图5中,与图4相同的部分标以同一标号,并适当
省略其说明。
35a1~35a4、35b1~35b4、35c1~35c4、35d1~35d4各自的光源352发出的光漏出到其他
区域。在第一实施方式中,考虑从各区域35a1~35a4、35b1~35b4、35c1~35c4、35d1~
35d4漏出到其他区域的光量,对从区域35a1~35a4、35b1~35b4、35c1~35c4、35d1~
35d4发出的光的亮度进行控制。
盖光源352的元件,得到与设置区分壁353相同的效果。作为背光的光源,也可以是LED以
外的光源,也可以使用CCFL或外部电极荧光灯(EEFL)等其他光源。但是,LED容易控制发
光亮度和发光面积,因此作为在第一实施方式中使用的光源352,优选LED。背光装置35的
具体结构并不限定于图4或图5所示的结构。
装。基板356例如为铝基板或玻璃环氧基板。图4、图5所示的光源352相当于使多个该图
6(A)的光源352排列为一列的光源。图6(B)所示的光源352的第二结构例,在基板356上
将R的LED 357R、G的LED 357G、B的LED 357B、G的LED 357G安装为菱形。图4、图5所
示的光源352相当于使多个该图6(B)的光源352排列为一列的光源。
于使多个该图6(C)的光源352排列为一列的光源。图6(D)所示的光源352的第四结构例,
在基板356上安装有两个白(W)的LED 357W。图4、图5所示的光源352,相当于使多个该
图6(D)的光源352排列为一列的光源。另外,作为LED 357W,有如下类型:用从B的LED放
射的光激发黄色的荧光体得到白色的光;和用从LED放射的紫外线激发R、G、B的荧光体得
到白色的光,可以是其中任意类型。
产生部24。在此也为了简化,以图4所示的背光装置35A作为背光装置35进行说明。若将
背光的最大亮度设为Bmax,则背光装置35的区域35a~35d各自的背光应该发出的亮度为
用最大亮度Bmax乘以按照每个区域34a~34d分别求得的Gmax1/Gmax0即可。这样,非均
匀化处理部21求得区域35a~35d的背光应该发出的亮度B1~B4。
为光学片类355上方的亮度。另外,将从背光装置35的一个区域应该发出的计算上的发光
亮度统称为B。在以下说明中,设从背光装置的区域35a~35d发出的光的亮度分布在各区
域内大致相同而进行说明,但是也有在一个区域内亮度分布不同的情况。此时,一个区域内的任意点上的明亮度为发光亮度B1~B4即可。
相对,在第一实施方式中,非均匀化处理部21将计算上的发光亮度B1~B4乘以非均匀化系
数p1~p4,将从区域35a~35d实际发出的光的亮度变为p1B1、p2B2、p3B3、p4B4。系数p1~p4为大于0、1以下的值。本发明人发现,与在液晶面板34的整个画面上使背光直接发出计
算上的发光亮度相比,在画面周边部使背光以比计算上的发光亮度降低一些的发光亮度发
光时,液晶面板34上显示的影像的品质提高。
的发光亮度B2、B3低。具体而言,作为一例,将p1设为0.8,将p2、p3设为1,将p4设为0.8。
亮度为500[cd/m],则在区域34a、34d上为400[cd/m]。因此,背光装置35的区域35a、35d
上的消耗电力可以削减20%。这样,在第一实施方式中,通过设置非均匀化处理部21,不会降低液晶面板34上显示的影像的品质,反而使品质提高,并且可以削减背光装置35的消耗
电力。考虑到影像的品质和消耗电力的削减这两方面,系数p1~p4优选在0.8以上、1.0以
下。即,在画面中心部将与背光的发光亮度相乘的系数p设为1,在画面周边部将与发光亮
度相乘的系数p设定在下限值为0.8为止的范围内。
35c1~35c8、35d1~35d8、35e1~35e8、35f1~35f8、35g1~35g8、35h1~35h8。虽然
未进行特别图示,但是液晶面板34与背光装置35的64个区域对应地被划分为64个区域。
系数p的一例。图8(A)的左右方向为水平方向的位置,左侧为画面左端部,右侧为画面右
端部。在该例子中,对于作为水平方向的中央部的4个区域将系数p设为1,对于位于其左
右的区域将系数p设为0.9,对于左右端部的区域将系数p设为0.8。
的区域为止,使系数p在从小于1的值到0.8为止的范围内依次减小。此外,在分割数为奇
数时,系数p为1的水平方向的区域也可以仅有一个。系数p的水平方向的特性可以适当
设定为使得在实际的画面上产生最理想的影像品质。
系数p的一例。图8(B)的左右方向为垂直方向的位置,左侧为画面上端部,右侧为画面下
端部。在该例子中,对于作为垂直方向的中央部的四个区域将系数p设为1,对于位于其上
下的区域将系数p设为0.9,对于上下端部的区域将系数p设为0.8。
设为1,但是也可以将中央部的两个区域上的系数p设为1,并从位于两个区域的上下的区
域开始到上下端部的区域为止,使系数p在从小于1的值到0.8为止的范围内依次减小。此
外,在分割数为奇数时,系数p为1的垂直方向的区域也可以仅有一个。系数p的垂直方向
的特性可以适当设定为使得在实际的画面上产生最理想的影像品质。另外,也可以使系数
p的水平方向的特性与垂直方向的特性不同。
部50可以由微型计算机构成,系数p可以任意改变。表示该发光亮度的数据被输入到发光
亮度运算部22,如下运算各光源352应该发出的光的亮度。首先,对背光装置35为具有区
域35a~35d的背光装置35A,并且从区域35a~35d实际上应该发出的光的发光亮度为
p1B1、p2B2、p3B3、p4B4时的光源352应该发出的光的亮度的运算方法进行说明。
处理的发光亮度,未标上“′”的发光亮度B是指未实施非均匀化处理的发光亮度。将区
域35a~35d各自的光源352单独发光时的光源352正上方的发光亮度设为Bo1、Bo2、Bo3、
Bo4。如上所述,允许从区域35a~35d各自的光源352发出的光漏出到其他区域,因此B1′、B2′、B3′、B4′并不与发光亮度Bo1、Bo2、Bo3、Bo4相同。另外,扩散板354或光学片类355引起的光的衰减很弱,并不对其进行考虑。另外,将背光装置35的一个区域的光源352单
独发光时的光源352正上方的发光亮度统称为Bo。
减系数,是大于0、小于1的值。对向发光区域以外的其他区域的漏光进一步进行分析。图
9(B)表示仅有区域35a的光源352发光时向区域35b~35d漏光的状态。从区域35a的
光源352以发光亮度Bo1发出的光,成为亮度k Bo1的漏光L1,漏出到区域35b。亮度k Bo1
2 2
的漏光L1进一步成为k倍的漏光,因此成为k Bo1的漏光L2,漏出到区域35c。亮度k Bo1
3
的漏光L2进一步成为k倍的漏光,因此成为k Bo1的漏光L3,漏出到区域35d。
亮度k Bo1的漏光L1发光,从区域35c通过亮度k Bo1的漏光L2发光,从区域35d通过亮
度k3 Bo1的漏光L3发光。
度为将图10的表所示的亮度在纵方向上全部相加的总计的亮度。即,从区域35a发出的光
2 3 2
的亮度为Bo1+kBo2+k Bo3+k Bo4,从区域35b发出的光的亮度为k Bo1+Bo2+k Bo3+kBo4。从
2 3 2
区域35c发出的光的亮度为k Bo1+k Bo2+Bo3+k Bo4,从区域35d发出的光的亮度为k Bo1+k Bo2+k Bo3+Bo4。从区域35a~35d应该发出的光的发光亮度为B1′~B4′,因此可知可以在
2 3 2
区域35a中将Bo1+k Bo2+k Bo3+k Bo4设为B1′,在区域35b中将k Bo1+Bo2+k Bo3+kBo4设
2 3 2
为B2′,在区域35c中将k Bo1+k Bo2+Bo3+k Bo4设为B3′,在区域35d中将k Bo1+k Bo2+k Bo3+Bo4设为B4′。
计算,对公式(2)进行了整理。图11(D)所示的公式(4)表示公式(3)的常数a、b、c。从
图11(C)的公式(3)可知,发光亮度Bo1、Bo2、Bo3、Bo4,可以通过基于从区域35a~35d的
光源352发出的光漏出到自身区域以外的其他区域的光量的系数(变换系数)乘以发光亮
度B1′、B2′、B3′、B4′来求得。
11(D)的公式(4),正确地计算出区域35a~35d各自的光源352应该发出的光的发光亮度
Bo1、Bo2、Bo3、Bo4。
即,也可以将k的2次幂以上的项设为0进行计算。此外,根据背光装置35的结构,也存在
2 n
从一个区域发出的光以与k 倍、…、k 倍(在此n=3)不同的衰减方式漏出的情况,但是
向各区域的漏光可以预先测量,因此在这种情况下,也可以正确地计算出光源352应该发
出的光的发光亮度Bo1、Bo2、Bo3、Bo4。这一点在区域分割的方法不同的图5或图7的情况
下也相同。
光亮度设为Bo1~Bo8,则发光亮度Bo1~Bo8可以根据图12所示的公式(5)进行计算。进
而,若一般化为在垂直方向上分割为n个区域(n为2以上的整数),则发光亮度B1′~Bn′
用图13(A)所示的公式(6)得到,发光亮度Bo1~Bon,可以根据图13(B)所示的公式(7)进
行计算。
35b4、35c1~35c4、35d1~35d4的光源352漏出到水平方向上相邻的区域的漏光是从光源
352发出的光的m倍。水平方向的衰减系数m为大于0、小于1的值。漏出到垂直方向上相
邻的区域的漏光,与背光装置35A的情况同样地,是从光源352发出的光的k倍。将从背光
装置35B的区域35a1~35a4、35b1~35b4、35c1~35c4、35d1~35d4实际上应该发出的
光的发光亮度设为B11′~B14′、B21′~B24′、B31′~B34′、B41′~B44′。为了得到该发光亮度B11′~B14′、B21′~B24′、B31′~B34′、B41′~B44′,将各区域的光源352应该发出的光的发光亮度设为Bo11~Bo14、Bo21~Bo24、Bo31~Bo34、Bo41~Bo44。
的发光亮度Bo11~Bo44得到发光亮度B11′~B44′的矩阵运算式的转换式。图15(B)所示
的公式(9)是用于从发光亮度B11′~B44′得到发光亮度Bo11~Bo44的矩阵运算式的转换
式。若对公式(9)进行整理,则变成图15(C)所示的公式(10)。图15(D)所示的公式(11)
表示公式(10)的常数a、b、c、d、e、f。在图14的情况下,衰减系数k、m的值也可以预先求得,因此可以根据图15(C)的公式(10)及图15(D)的公式(11),正确地计算出区域35a1~
35d4各自的光源352应该发出的光的发光亮度Bo11~Bo44。
352正上方的发光亮度设为Bo11~Bo88,则发光亮度B11′~B88′用图16(A)所示的公式
(12)得到,发光亮度Bo11~Bo88可以根据图16(B)所示的公式(13)进行计算。进而,若
一般化为在水平方向及垂直方向双方上分割为n个区域(n为2以上的整数),则发光亮度
Bo11~Bon,n可以利用发光亮度B11′~Bn,n′根据图17所示的公式(14)进行计算。虽然省略了图示,但是在水平方向上分割为nh个区域(nh为2以上的整数)、在垂直方向上分割为
nv个区域(nv为2以上的整数,并且是与nh不同的值)的情况下,同样也可以通过使用矩
阵运算式,正确地计算出各光源352应该发出的光的发光亮度。
的发光亮度的数据,供给到白平衡调整部23。向白平衡调整部23输入从温度传感器37输
出的表示背光装置35的温度的温度数据和从颜色传感器38输出的表示从背光装置35发
出的光的色温的色温数据。
G、B的LED的光量进行调整,调整为最佳的白平衡。另外,背光装置35的白平衡也可以根
据从控制部50供给的外部控制信号Sct1进行调整。另外,在光源352的温度变化或长时
间后产生的变化引起的背光的白平衡的变化小时,也可以去除白平衡调整部23。
的发光例如根据脉冲宽度被调制的脉冲宽度调制信号被控制。PWM时序产生部24将包含产
生脉冲宽度调制信号的时序、和用于调整发光量(发光时间)的脉冲宽度的PWM时序数据
供给到背光驱动部36。背光驱动部36根据输入的PWM时序数据,产生作为脉冲宽度调制信
号的驱动信号,对背光装置35的光源352(LED)进行驱动。
时序和电流值的时序数据的时序产生部,以代替PWM时序产生部24。此外,在光源352为
LED以外的光源时,可以进行与光源的种类对应的发光量的控制,可以使用产生与光源的种类对应的时序数据的时序产生部。
11、影像增益运算部12、及背光亮度控制部20的部分可以由硬件构成,也可以由软件构成,也可以是将两者混合的结构。无需另行说明,从影像信号处理部10输出的影像信号的各帧
在液晶面板34上的显示、与背光亮度控制部20的与各帧的影像信号的最大亮度对应的背
光亮度的控制彼此同步。在图1中省略了用于使两者同步的结构的图示。
骤S11中,对液晶面板34的多个区域的每一个区域检测影像信号的最大灰度。影像增益运
算部12在步骤S12中,运算与液晶面板34的各区域上显示的影像信号相乘的增益。液晶
模块30在步骤S13中,将乘以增益的各区域的影像信号显示在液晶面板34上。与该步骤
S12、S13并列地执行步骤S14~S17。
的多个区域的亮度变得不均匀。发光亮度运算部22在步骤S16中,根据使用了发光亮度
B′和变换系数的运算式,求得背光装置35的多个区域的光源352自身应该发出的光的发
光亮度Bo。并且,PWM时序产生部24及背光驱动部36在步骤S17中,在与步骤S13同步的
状态下,使背光装置35的多个区域的光源352以发光亮度Bo发光。
算部22求得发光亮度Bo后实施非均匀化处理。即,也可以将非均匀化处理部21与发光亮
度运算部22交换。利用图19对此时的动作及步骤进行说明。
根据使用了发光亮度B和变换系数的运算式,求得背光装置35的多个区域的光源352自身
应该发出的光的发光亮度Bo。非均匀化处理部21在步骤S25中,用发光亮度Bo乘以系数
p作为发光亮度Bo′。并且,PWM时序产生部24及背光驱动部36在步骤S27中,在与步骤
S23同步的状态下,使背光装置35的多个区域的光源352以发光亮度Bo′发光。
电力可以与这些文献中记载的结构相同时,也可以将非均匀化处理部21省略。利用图20
对此时的动作及步骤进行说明。在图20中,步骤S31~S33与图18的步骤S11~S13相
同。发光亮度运算部22在步骤S34中,求得从背光装置35的多个区域应该发出的光的发
光亮度B,在步骤S36,根据使用了发光亮度B和变换系数的运算式,求得背光装置35的多
个区域的光源352自身应该发出的光的发光亮度Bo。并且,PWM时序产生部24及背光驱动
部36在步骤S37中,在与步骤S33同步的状态下,使背光装置35的多个区域的光源352以
发光亮度Bo发光。
板34和背光装置35的区域高精度地对应。此外,可以根据使各区域的光源352单独发光
时的光源352自身的发光亮度Bo,正确地计算出从背光装置35的多个区域分别应该发出的
发光亮度B。因此,液晶面板34上的多个区域上照射的背光的亮度,可以根据该区域上显示的影像信号的明亮度精确地控制。
多个区域中明亮度或色调不容易产生偏差,可以提高液晶面板34上显示的影像的品质。
21的结构。
亮度Bo为各区域的中心点上的亮度值。图22(A)表示仅有将背光装置35如图4(A)所示在
垂直方向上划分为4个区域的背光装置35A中的区域35b发光时的亮度分布。在区域35b
以图22(A)所示的发光亮度Bo2发光时,在区域35a、35c中发光亮度为k Bo2,在区域35d中
2
发光亮度为k Bo2,变成图示的亮度分布。从此时的区域35b的光源352发出的光的发光
量,可以表示为在图22(B)中涂上阴影线的区域。即,图22(B)所示的光的发光量可以表示
为由图22(A)的亮度分布表示的范围的光(光束)的积分值。
在图21所示的第二实施方式中,在发光亮度运算部22与白平衡调整部23之间,设有将发
光亮度Bo转换为作为积分值的发光量Boig的发光量运算部25。发光量Boig可以根据从
发光亮度Bo转换为发光量Boig的运算式简单地求得。
23(A)、(B)用近似式来表示从发光亮度Bo转换为发光量Boig的运算式。例如在背光装置
35A中的区域35a发光时,液晶面板34上照射的光的积分值,可以近似地由图24所示的公
3
式(17)表示,k 的项很小,因此若将其忽略,则可以由公式(18)表示。此外,在背光装置
35A中的区域35b发光时,液晶面板34上照射的光的积分值,可以近似地由公式(19)表示,
若将公式(19)改写,则变成公式(20)。在将背光装置35在垂直方向上分割为多个区域时,
与位于上下端部的区域的发光亮度Bo相乘的系数s为1+k,与夹在上下端部的区域中的各
区域的发光亮度Bo相乘的系数s均为(1+k)/(1-k)。
常数t1~t4可以利用衰减系数m表示为图25(B)公式(22)。在将背光装置35在水平方向
及垂直方向双方上分割为多个区域时,与位于上下端部的区域的发光亮度Bo相乘的系数s
为1+k,与夹在上下端部的区域中的各区域的发光亮度Bo相乘的系数s均为(1+k)/(1-k),
与位于左右端部的区域的发光亮度Bo相乘的系数t为1+m,与夹在左右端部的区域中的各
区域的发光亮度Bo相乘的系数t均为(1+m)/(1-m)。
对背光驱动部36产生的脉冲宽度调制信号的脉冲宽度进行调整的PWM时序数据。这样,在
第二实施方式中,背光驱动部36根据背光装置35中的各区域的光源352应该发出的发光
量Boig,对各区域的光源352进行驱动,因此可以比第一实施方式正确地对从多个区域应
该发出的光的发光亮度B进行控制。
域的光的积分值,但是即使是近似的运算式,也可以得到与光的积分值相当的发光量Boig。
进而,也可以利用复杂的运算式,求得更加正确的光的积分值。
21的结构。此外,在图26中具有与第二实施方式相同的发光量运算部25,但也可以是去除
发光量运算部25的结构。
255(即白色)的情况。从此时的背光装置35A的区域35a~35d应该发出的光的发光亮
度B,如图27(B)所示为B1、B2、B3、B4。此时,背光装置35A的区域35a~35d的光源352自
身应该发出的光的发光亮度Bo,在计算上如图27(C)所示为Bo1、Bo2、Bo3、Bo4,在区域35a、
35b、35d变为负值。第三实施方式,在求得发光亮度Bo时采取了措施,以使不产生使光源
352以负的亮度值发光的不可能的状态。
光亮度设为Bon,将夹在上下端部的区域中的各区域的光源352自身应该发出的光的发光亮
度设为Boi,则Bo1、Boi、Bon在计算上成为负值的是从各区域应该发出的光的发光亮度B1、Bi、Bn符合图28(A)的公式(23)所示的条件的情况。如公式(23)所示,发光亮度Bo在计
算上成为负值的条件由衰减系数k决定。
度Bo成为负值,至少满足图28(C)的公式(25)即可。如公式(24)所示,允许使发光亮度
B的灰度值大于公式(25),不仅是因为为了使发光亮度Bo不成为负值而对发光亮度B进行
校正,还因为也可以在视觉上不产生不良影响的范围内有目的地使发光亮度B增大。
方向的任意的第i个区域,j表示水平方向的任意的第j个区域。图29(A)的公式(26)表
示在垂直方向上排列的多个区域中发光亮度Bo在计算上成为负值的发光亮度B的条件。
在发光亮度B符合公式(26)所示的条件时,将发光亮度B校正为满足图29(B)、(C)的公式
(27)或公式(28)的值后求得发光亮度Bo。
Bo在计算上成为负值的条件由衰减系数m决定。在发光亮度B符合公式(29)所示的条件
时,将发光亮度B校正为满足图29(E)、(F)的公式(30)或公式(31)的值后求得发光亮度
Bo。
度Bo不会是负值。另外,在此表示根据图28(C)的公式(25)对发光亮度B进行校正、以使
将负的发光亮度Bo校正为灰度值0的情况。
灰度的数据求得增益,但是图26所示的第三实施方式为如下结构。在图26中,如在图28、
图29中的说明,发光亮度运算部22在发光亮度Bo是在计算上成为负值的发光亮度B时,
对发光亮度B进行校正,以使发光亮度Bo在灰度值0以上。并且,发光亮度运算部22根据
被校正的发光亮度B求得发光亮度Bo,供给到发光亮运算部25。该被校正的发光亮度B被
供给到影像增益运算部12。影像增益运算部12根据被校正的发光亮度B,运算与影像信号
相乘的增益。
的位数决定的影像信号所取得的最大灰度除以各区域的影像信号的最大灰度得到的值相
当的值,作为对每个区域的影像信号的增益来求得。
增益运算部12,也可以与第一实施方式同样地,从最大灰度检测部11向影像增益运算部12
供给表示各区域的最大灰度的数据。也可以仅在发光亮度Bo在计算上成为负值时,利用被
校正的发光亮度B代替表示最大灰度的数据来求得增益。
的亮度分布特性更为优选进行分析,并采用具有该优选的亮度分布特性的光源352。
将图4、图5的背光装置35A、35B的各区域在垂直方向上截断而观察时的特性相当。在图
30(A)中,纵轴为亮度值,横轴为距光源352的距离。在此将亮度值的最大值(中心亮度)
标准化为1并图示。W为一个区域的垂直方向的宽度。将该亮度分布特性表示的曲线设为
亮度分布函数f(x)。
坏液晶面板34上显示的图像的画质。图30(B)表示对亮度分布函数f(x)进行了微分的微
分函数f′(x)。实验的结果判断出,微分函数f′(x)的最大值(亮度微分函数f(x)的微
分最大值)对边界阶梯的辨认度产生影响。
查。
微分最大值 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 3.0
边界阶梯 无 无 无 无 无 有 有 有
特性的光源352:表示微分函数f′(x)的绝对值|f′(x)|的最大值|f′(x)max|在2.0
以下的亮度分布函数f(x)。当然,需要最大值|f′(x)max|的下限值超过0。即,需要微分
函数f′(x)的绝对值|f′(x)|的最大值|f′(x)max|满足0<|f′(x)max|≤2.0。
水平方向或任意方向对来自光源352的光的亮度分布特性进行观察时均相同。
亮度标准化为1时,来自该光源352的光以衰减系数k漏出到相邻的区域,因此相邻的区域
的中心亮度为k。图33是表示衰减系数k与消耗电力相对值的关系的图。在图33中,横轴
为衰减系数k,纵轴为消耗电力相对值,将使背光装置35与影像信号的灰度无关地以最大
的发光亮度发光时的消耗电力设为100%。此外,在图33中,Img1和Img2为表示图案彼此
不同的静止画面中的衰减系数k与消耗电力相对值的关系的特性。
耗电力不会大幅度变化,但是在衰减系数k超过0.3的范围,伴随着衰减系数k的增加,消
耗电力较大幅度地增大。因此,若考虑背光装置35的消耗电力的削减效果,则可以说优选
衰减系数k在0.3以下。在此,对垂直方向的衰减系数k进行了说明,但是对于水平方向的
衰减系数m也是相同。即,在从多个区域各自的光源发出的光漏出到与自身区域在水平方
向或垂直方向上相邻的区域时,优选将自身区域的中心亮度设为1时相邻区域的中心亮度
超过0、在0.3以下。
25,但也可以是去除发光量运算部25的结构。
的增益。为了实现这一点,在第五实施方式中,包括具有亮度位图保存部15的影像信号处
理部100,以代替影像信号处理部10。
液晶面板34上的水平方形上的位置,y表示像素在液晶面板34上的垂直方向上的位置。影
像信号Din(x、y)是为了使影像正确地显示于具有伽马2.2的阴极射线管而实施了伽马校
正的数据。因此,与影像信号Din(x、y)的输入灰度对应的、液晶面板34上的明亮度为伽马
0.45的曲线。
数据设为dout(x、y)。G []为实施逆伽马校正的运算式,在液晶面板34上的任意点P(x、
y),背光装置35的发光亮度为B(x、y)。dout(x、y)表示为图35(A)所示的公式(32)。实
-1
施逆伽马校正的运算式G []用于对所输入的数据乘以约2.2。在将从图34的乘法器14输
出的影像信号设为Dout(x、y)时,影像信号Dout(x、y)表示为图35(B)所示的公式(33)。
G[]为实施伽马校正的运算式,用于对所输入的数据乘以约0.45。进行逆伽马校正及伽马
校正时的乘数也可以根据液晶面板34的特性而多少有所不同。若将公式(32)带入公式
(33),则影像信号Dout(x、y)成为图35(C)所示的公式(34)。
y)。另外,在上述第一~第四实施方式中利用上述公式进行了说明,但是没有转换为线性数据这一点上在第一~第四实施方式中均相同。
增益。如图34所示,亮度位图保存部15具有由液晶面板34的各区域内的光的亮度分布特
性fmn(x、y)表示的亮度位图,并将该亮度分布特性fmn(x、y)供给到影像增益运算部12。亮度分布特性f的下标m是沿区域的垂直方向依次标注的数(1、2、…、m),下标n是沿区域
的水平方向依次标注的数(1、2、…、n)。例如在将液晶面板34及背光装置35在水平方向
及垂直方向这两个方向上划分为4个区域而被分割为16份时,亮度位图保存部15保存亮
度分布特性f11(x、y)~f44(x、y)。
外,优选亮度位图保存部15保存的亮度位图的量化位数为8位以上。
+0.5的范围为一个区域。因此,(x、y)为(0、0)的点在一个区域的中心位置。将中心位
置(0、0)的发光亮度Bo标准化为1。中心位置(0、0)的亮度分布特性f(0、0)与(x、y)为
(-1、0)的点的亮度分布特性f(-1、0)或(x、y)为(1、0)的点的亮度分布特性f(1、0)之比
为水平方向的衰减系数m。亮度分布特性f(0、0)与(x、y)为(0、-1)的点的亮度分布特性
f(0、-1)或(x、y)为(0、1)的点的亮度分布特性f(0、1)之比为垂直方向的衰减系数k。该
图36所示的亮度位图的亮度值(f(x、y)的值)成为线性的数据。
B(x、y),并根据该像素单位的发光亮度B(x、y)按照像素单位运算与影像信号相乘的增益。
域发出的光的发光亮度Bo的影响。如上所述,在液晶面板34中排列的多个像素中最上端
且最左端的像素为原点(0、0),各区域内的亮度分布特性f(x、y)的中心位置为原点(0、0),因此利用发光亮度Bo和亮度分布特性f(x、y)如下表示来自各区域的发光对区域3522内的
位置P(x、y)的明亮度贡献。
Bo13×f13(x-x13、y-y13),来自区域3514的发光的明亮度贡献为Bo14×f14(x-x14、y-y14)。来自区域3521的发光的明亮度贡献为Bo21×f21(x-x21、y-y21),来自区域3522的发光的明亮度贡献为Bo22×f22(x-x22、y-y22),来自区域3523的发光的明亮度贡献为Bo23×f23(x-x23、y-y23),来自区域3524的发光的明亮度贡献为Bo24×f24(x-x24、y-y24)。
Bo33×f33(x-x33、y-y33),来自区域3534的发光的明亮度贡献为Bo34×f34(x-x34、y-y34)。来自区域3541的发光的明亮度贡献为Bo41×f41(x-x41、y-y41),来自区域3542的发光的明亮度贡献为Bo42×f42(x-x42、y-y42),来自区域3543的发光的明亮度贡献为Bo43×f43(x-x43、y-y43),来自区域3544的发光的明亮度贡献为Bo44×f44(x-x44、y-y44)。
的光源对应地以积分形式表示图15(A)的公式(8)。相加发光亮度的多个区域不限于图38
的数量。可以相加来自自身区域和将其包围的8个区域之和即来自9个区域的发光亮度,
进而也可以相加来自包括周围区域在内的25个区域的发光亮度。优选相加来自9个以上
区域的发光亮度。
影响画质的程度而限定的范围的数据。优选至少具有漏光的比例为中心亮度的5%以上的
范围的数据。小于5%的范围可以近似为0。
益[G[B(x、y)]] 是对将根据发光亮度运算部22求得的多个区域的光源分别单独发光的光
的发光亮度Bo与亮度位图中与任意位置P(x、y)对应的数据分别相乘而得到的值进行伽马
校正后的值的倒数。并且,从乘法器14得到图35(C)的公式(34)所示的影像信号Dout(x、
y)。
亮度分布特性中考虑了背光装置35的端部处的反射。
光装置35为分离的状态。如图39所示,背光装置35被划分为区域35a′~35h′,区域
35a′~35h′分别具有光源352。液晶面板34与背光装置35的区域35a′~35h′对应
地被划分为区域34a′~34h′。
上切断的状态的剖视图。在图40中,除了在垂直方向上划分为8个区域35a′~35h′这
一点以外,是与图4相同的结构。在第六实施方式中,对背光装置35被划分为区域35a′~
35h′这8个区域的结构进行说明,但并不限于此。
光亮度Bo1~Bo8的图。图41为方便起见而表示相对的发光亮度。另外,为容易进行理解,
假设所有发光亮度Bo1~Bo8大致相同而进行说明,但并不限于大致相同。
发光亮度B1′~B8′是将图41所示的由自身区域发出的光和进入到该自身区域的由其他
区域发出的漏光相加的结果,该结果可根据图13所示的公式(6)中n=8时的计算而得到。
另外,在图42中也为了方便而表示相对的发光亮度。
存在区域,因此越靠近区域35a′及区域35h′时从其他区域发出而进入自身区域的漏光
减少。
10(100)输入图43(A)所示的相同灰度的影像信号,并根据图42所示的背光装置35的发光
亮度处理影像信号时液晶面板34上的图像图形的例子。图44(B)表示图44(A)所示的图
像图形的1行的显示亮度。
所示的发光亮度没有考虑背光装置35的端部处的反射。
光亮度B1′~B8′。图46所示的公式(36)以矩阵运算式表示用于根据区域35a′~35h′
各自的光源352单独发光时光源352正上方的发光亮度Bo1~Bo9求得发光亮度B0′~B9′
的转换式。另外,发光亮度Bo0是假设为虚拟区域35a″中的光源352单独发光时光源352
正上方的发光亮度,发光亮度Bo9是假设为虚拟区域35h″中的光源352单独发光时光源
352正上方的发光亮度。此外,发光亮度B0′是假设为从虚拟区域35a″发出的光的发光亮
度,发光亮度B9′是假设为从虚拟区域35h″发出的光的发光亮度。
端部区域35a′、右端部区域35h′及与上述区域靠近区域的发光亮度提高。即,通过使用
虚拟区域35a″、35h″计算发光亮度,考虑在端部的反射。
中1行的显示亮度。如图48(A)、(B)所示,液晶面板34上的显示亮度为本应显示的、大致
相同灰度的影像信号。
为了在发光亮度运算部22中的电路上容易计算,对公式(37)进行了整理。图49(C)所示
的公式(39)表示常数a、b、c。从图49(B)的公式(38)可知,发光亮度Bo0~Bo9,可以通
过基于从区域35a′~35h′、35a″、35h″的光源352发出的光漏出到自身区域以外的其
他区域的光量的系数(变换系数)乘以发光亮度B0′~B9′来求得。
35a″、35h″各自的光源352应该发出的光的发光亮度Bo0~Bo9。另外,关于虚拟区域
35a″的光源352应该发出的光的发光亮度Bo0、虚拟区域35h″的光源352应该发出的光
的发光亮度Bo9,由于本来就不是发光的光源,因此当然不需要进行计算。
Bon+1可以通过图50(B)所示的公式(41)求得。另外,在第六实施方式中,在上部、下部设置了一个虚拟区域,但是在将背光装置35一维分割为水平方向的多个区域时,可以在左端部
区域的左部和右端部区域的右部设置虚拟区域。此外,也可以在同一方向上设置两个以上
的虚拟区域,背光装置35的分割区域并不限于一维分割为8份。进而,也可以是二维分割
为多个区域的结构。此时,虚拟区域可以设置在上端部区域的上部、下端部区域的下部、左端部区域的左部、右端部区域的右部这四个方向。
的面积相同,但是也可以有目的地使面积不相同。此外,除了液晶显示装置以外,出现了需要背光装置的图像显示装置时,本发明当然也可以采用到该图像显示装置中。