CN101334980A

CN101334980A - 发光控制装置和包含该发光控制装置的液晶显示装置

Info

Publication number: CN101334980A
Application number: CNA2008101276085A
Authority: CN
Inventors: 吉田律生
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2008-12-31
Also published as: JP2009014746A; US20090002308A1

Abstract

根据本发明提供了一种发光控制装置，用于控制发光装置中多个光源的光线发射，该发光装置包括各光源区中的光源并且使用多个光源照亮液晶面板，该发光控制装置具有下述部分：初始值设定部，设定多个光源的初始控制值；照明值计算部，基于从多个光源发射的光线的传播特性，使用由初始值设定部设定的初始控制值，为各光源区计算用于照明液晶面板的照明值；附加值确定部，当与液晶面板的屏幕区相对应的光源区的照明值小于用于各屏幕区的最大显示值时确定用以增加多个光源的发射强度的附加值，该附加值基于最大显示值与照明值之间的差异被确定；以及控制值确定部，根据由附加值确定部确定的附加值修正初始控制值并确定光源控制值以从光源中发射光线。

Description

发光控制装置和包含该发光控制装置的液晶显示装置

技术领域

本发明的一个实施例涉及一种发光控制装置，用于控制发光装置(诸如用于照亮液晶面板的背光等)的光线发射，还涉及一种包含该发光控制装置的液晶显示装置。

背景技术

现今，液晶显示装置被用作电视机、个人电脑、移动电话等中的图像显示器。在液晶显示装置中，液晶面板本身不发射光线，并且背光设在液晶面板的后面，并从液晶面板的后部照明以显示图像。

具有背光的液晶显示装置是已知的，且构成背光的每个光源与显示屏彼此对应且被分成多个区域，并且针对每个显示屏区域(屏幕区)执行用于控制每个光源的区域控制。

关于这种类型的液晶显示装置，如，日本专利申请公开第2007-34251号(专利文本1)公开了一种液晶显示装置。在该液晶显示装置中，考虑到光源的屏幕区的影响，基于检测到的显示亮度计算每一个光源的发光亮度，该发光亮度不与屏幕区相对应。基于最大所需显示亮度而计算用于显示器的各个像素的修正量，该最大所需显示亮度基于每一个光源的发光亮度与每一个显示屏的最优显示亮度之间的差异而定。

发明内容

自光源发射的光向周围传播。当在液晶显示装置中执行区域控制时，不仅与屏幕区相对应的光源(位于屏幕区正后侧的光源)对屏幕区的显示亮度有贡献，而且该光源周围的光源也对屏幕区的显示亮度有贡献。

因此，根据上述的传统液晶显示装置，预先测量出每一个光源的发光亮度怎样影响到屏幕区的显示亮度，且该测量值(分摊比率)被存储在存储器中。

但是，根据上述的传统液晶显示装置，为获得每个光源的发光率，需要求解复杂的多元连立方程，该方程包括存储在存储器中的亮度分摊比率。

此外，在显示于液晶面板上的图像中具有明亮部和暗淡部，而且当不同的图像显示在液晶面板上时，这种明亮和暗淡分布可以变化。于是，当使用上述传统液晶显示装置显示影像(运动图像)时，每次当图像帧变化时，就会在非常短的时间内重复用来求解多元连立方程的计算过程。

已作出了本发明来解决该问题，本发明的目的在于提供一种能以一种简单程序来执行区域控制的发光控制装置，以及提供一种包括该发光控制装置的液晶显示装置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种发光控制装置，该发光控制装置控制发光装置中多个光源的光线发射，该发光装置包括各个光源区中的光源并使用所述多个光源照亮液晶面板，该发光控制装置包括：初始值设定部，设定所述多个光源的初始控制值；照明值计算部，基于从所述多个光源发射的光线的传播特性，使用由所述初始值设定部设定的初始控制值，为各个光源区计算用于照明液晶面板的照明值；附加值确定部，当与液晶面板的屏幕区相对应的光源区的照明值小于用于各个屏幕区的最大显示值时，附加值确定部确定用以增加所述多个光源的发射强度的附加值，该附加值是基于最大显示值与照明值之间的差异被确定的；以及控制值确定部，根据由所述附加值确定部确定的附加值修正所述初始控制值，并确定光源控制值以便从光源发射光线。

此外，本发明提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括液晶面板；发光装置，使用设置在各个光源区中的光源照亮液晶面板；以及发光控制装置，控制所述光源的发光。该发光控制装置包括：初始值设定部，设定所述多个光源的初始控制值；照明值计算部，基于从所述多个光源发射的光线的传播特性，使用由所述初始值设定部设定的初始控制值，为各个光源区计算用于照明液晶面板的照明值；附加值确定部，当与液晶面板的屏幕区相对应的光源区的照明值小于用于各个屏幕区的最大显示值时，附加值确定部确定用以增加多个光源的发射强度的附加值，该附加值是基于最大显示值与照明值之间的差异被确定的；以及控制值确定部，根据由所述附加值确定部确定的附加值修正所述初始控制值，并确定光源控制值以便从光源发射光线。

如上所述，根据本发明，可以获得一种能够以简单程序来执行区域控制的发光控制装置，以及一种具有该发光控制装置的液晶显示装置。

附图说明

现在参照附图描述实现本发明的各种特征的普通结构。提供附图及相关描述是用来解释本发明的实施例，但不限制本发明的范围。

图1是示出了根据本发明一个实施例的液晶显示装置100的结构的分解透视图；

图2是示出了发光结构的透视图；

图3是示出了在光源区与屏幕区之间具有对应性的发光器和液晶面板的透视图；

图4是示出了具有背光、液晶面板和显示值修正器的背光控制器的结构的方框图；

图5是示出了控制值确定程序的实例的流程图；以及

图6是示意性地示出了从光源发射的光线的传播特性的视图。

具体实施方式

以下将参照附图描述根据本发明的各种实施例。

参照图1和图2，描述根据本发明一个实施例的液晶显示装置100的结构。图1是分解透视图，示出了根据本发明一个实施例的液晶显示装置100的结构，而图2是示出了光源区和光源的结构的透视图。

液晶显示装置100应用于液晶电视机等并且包括如图1所示的背光110和液晶面板111。

背光110具有发光器(发光装置)101和位于发光器101前面的一对扩散板102、104，所述扩散板之间夹有棱镜片103。

发光器101形成为板状，并具有矩阵结构，其中多个光源区109在垂直方向和水平方向上规则地排列成“m”行、“n”列。作为实例，图1示出了发光器101，其中光源区109排成5行、8列。

如图2所示，光源区109在四个方向上被间隔壁124包围，该间隔壁沿散射板102等的堆积方向延伸。

在各个光源区109中，设置有包括RGB基色的三个LED 121、122、123的光源108。光源108包括红色LED 121、绿色LED 122和蓝色LED 123，且以三种颜色红、绿、蓝混合形式向前(朝向液晶面板111)发射光线。各个光源区109的发射光线照射液晶面板111的背面，且所发射的光线在液晶面板111中的传输被调节以显示图像。

液晶显示装置100是直接照明型装置，其中背光110的整个区域使用各光源区109中的多个光源108来发射光线，以照明液晶面板111的背部。

液晶面板111包括一对偏光板105、107，和介于偏光板105、107之间的液晶106。根据本实施例，如图3所示，液晶面板111具有屏幕区112，该屏幕区为与各光源区109相对应的区域。

以下将参照图4描述背光控制器200的结构。图4是示出了具有背光110和液晶面板111的背光控制器200的结构的方框图。

背光控制器200与背光110、液晶面板111以及随后描述的显示值修正器206一起被包含在液晶显示装置100中。

背光控制器200包括最大值检测器201、初始控制值设定单元202、照射值计算器203、比较器204以及光源控制值确定器205。随后将在与操作有关的描述中描述这些元件的详细功能。

显示值修正器206根据随后描述的来自光源控制值确定器205的光源控制值来修正图像显示信号g1(该信号用于在液晶面板111上显示图像)并输出所述信号。

背光控制器200输入用于在液晶面板111上显示图像的图像显示信号g1并基于图像显示信号g1确定光源控制值，从而控制背光110的光线发射。

首先，最大值检测器201根据图像显示信号g1从屏幕区112中提取一个区域(该区域在屏幕区112之中发射最亮光线)并设定与该提取的区域相对应的控制值(最大显示值)S[m，n]。所设定的最大显示值S[m，n]被输出至初始控制值设定单元202和比较器204。

这里，“m”是从1到M的正整数，其表示屏幕区112(对应光源区109)的行数，而“n”是从1到N的正整数，其表示屏幕区112(对应光源区109)的列数。“M”是最大行数，而“N”是最大列数。

初始控制值设定单元202利用最大显示值S[m，n]为各屏幕区112设定控制目标光源区(目标光源区)109的初始控制值L[m，n]。初始控制值L[m，n]表示光源108所发射的光量，其值显示为0、1，或0和1之间。

如下所述的，初始控制值设定单元202设定布置在目标光源区109周围的光源区109的初始控制值。

在这种情况下，考虑到间隔壁124所反射的光线，初始控制值设定单元202通过用目标光源区109的控制值L[m，n]乘以反射系数R(R≤1)而获得控制值L1[m，n]，并将所获得的控制值L1[m，n]设定为布置在目标光源区109周围的邻近光源区109的初始控制值L[m，n]。

在这种情况下，当随后描述的Prof_滤波器(Prof_filter)被设定成3行3列时，初始控制值设定单元202设定1行和1列的范围，而当Prof滤波器被设定成5行5列时，初始控制值设定单元则设定2行和2列的范围。

然后，照明值计算器203作为照明值计算部分执行操作。照明值计算器203使用二维FIR滤波器Prof_滤波器从设定在初始控制值设定单元202中的控制值L[m，n]中获得照明值A[m，n]。该照明值A[m，n]是用以使光源区109的光源108发射光线以照明屏幕区112的参数。

这里，Prof_滤波器具有基于从光源108发射的光线的传播特性而预先确定的系数。例如，如图6所示，从光源108发射的光具有传播到其周围的传播特性，尽管光强度随着朝向周围传播远离中心而降低。

从光源108发射的光不仅到达与光源108的光源区109相对应的屏幕区112，而且还到达了布置于该对应屏幕区112周围的屏幕区112。例如，从布置在位于图3所示的第2行第4列的光源区109a中的光源108中发射的光，不仅到达与光源区109a相对应的屏幕区112a(位于光源区109a的正前方)，而且还到达了周围的屏幕区112b、112c、112d。所发射的光泄露至周围的屏幕区，因此从各个光源108发射的光互相影响。因此，需要结合考虑周围发射的光来确定控制值。

在本实施例中，由于所发射的光线的传播特性在每一个背光110中都是一致的，因此预先获得各个光源108的传播特性，并且根据传播特性计算照明值。通过公式1而得到照明值A[m，n]。

公式1：A[m，n]＝prof_filter(L[m，n])

通过公式1获得的照明值不仅反映了目标光源区109的光源108所发射的光，而且还反映了围绕该光源108的周围光源108所发射的光。

接下来，比较器204比较每一区域的照明值A[m，n]与最大显示值S[m，n]。

进一步地，根据比较器204中的比较结果，光源控制值确定器205使用公式2确定各光源108的光源控制值B[m，n]。

在这种情况下，当最大显示值S[m，n]大于照明值A[m，n]时，换句话说，当照明值A[m，n]，小于最大显示值S[m，n]，且亮度不足以显示最明亮部分时，光源控制值确定器205作为附加值确定部分执行操作。光源控制值确定器205获得最大显示值S[m，n]与照明值A[m，n]之间的差异，并用所获得的差异乘以放大系数(差异的反馈增益)α(α≥1)以确定附加值C[m，n]。附加值C[m，n]是用于基于亮度的不足而增加每一个光源108的发光量的参数。

然后，光源控制值确定器205作为控制值确定部分执行操作。光源控制值确定器205根据附加值C[m，n]修正初始控制值L[m，n]，并确定光源控制值B[m，n]以使各个光源108发射光线。

由于光源控制值B[m，n]大于根据附加值C[m，n]而定的初始控制值L[m，n]，因此通过使得光源108根据光源控制值B[m，n]发射光线而增加光源108的光线发射量。

进一步，由于当最大显示值S[m，n]小于照明值A[m，n]时，用以显示最明亮部分的亮度被保持，因此初始控制值L[m，n]仅仅用做光源控制值B[m，n]。此处，max(X，Y)表示从X、Y中选取较大的一个。

公式2：B[m，n]＝L[m，n]+α×max(S[m，n]-A[m，n]，0)

光源控制值B[m，n]可超过未乘以特定放大系数α的各个光源108的控制值上限(“1”)。然后，光源控制值B[m，n]减去上限(“1”)。通过该过程，可以获得各个光源108的与从光源108中发射的光线的传播特性有关的最终控制值。

如上所述，由于获得了每个光源区109的控制值，因此可控制背光110的发光。背光控制器200获得控制值，以使光源区109的光源108基于上述计算过程发射光线，而不必如传统液晶显示装置中那样求解多元连立方程。因此，背光控制器200是实用的，且可使得各个光源108根据获得的控制值发射光线。

使得背光控制器200通过简单的计算过程执行区域控制，并且区域控制不会影响待显示的图像。此处，由于使得光源108发射与图像显示所需的亮度同样多的光，故可降低背光110的电力消耗。

背光控制器200按照下述程序确定控制值以提高控制值精度。

首先，对于在如上所述获得的光源控制值B[m，n]之中超出上限“1”的超出值，光源控制值确定器205根据公式3使用后面所述的共享滤波器(share_filter)来获得补偿附加值D[m，n]，该补偿附加值将被加到布置于目标光源区109周围的光源108的控制值上。

当在光源控制值B[m，n]中出现超出上限“1”的超出值时，光源的照明值处于饱和状态。这表示，光源不足以维持用于显示与图像显示信号g1相对应的图像所需的亮度。

当亮度不足时，需要通过从布置在目标光源区109周围的光源中所发射的光来补偿亮度。用于计算待补偿的发射光线的滤波器，也就是，用于确定控制值以便从饱和光源周围的光源中发射光线的滤波器，是共享滤波器。使用共享滤波器获得的附加值是补偿附加值D[m，n]。

同上述提到的prof_滤波器相似，由于共享滤波器在每个背光110中也是独特的，因此根据本实施例，可根据预先获得的传播特性设定共享滤波器。

公式3：D[m，n]＝share_filter(max(B[m，n]-1，0))

然后，光源控制值确定器205作为附加部分执行操作。光源控制值确定器205通过用乘以特定放大系数(该放大系数是当光源饱和时用于向周围的发射光线分配载荷的增益)β(β≥1)的补偿附加值D[m，n]加上而修正光源控制值B[m，n]。之后，减去上限“1”。在这种情况下，如公式4所示，可获得结合考虑了来自光源的光线的传播特性而修正的光源的控制值。此处，min(X，Y)表示从X和Y中选取较小的一个。

公式4：L[m，n]＝min(B[m，n]+β×D[m，n]，1)

此外，为了提高控制值的精度，背光控制器200可重复根据图5所示流程图的用于修正控制值的系列程序。

首先，在S1中，背光控制器200将“0”设为计数k，以将上述最大显示值S[m，n]设定为初始控制值L[m，n]。

接下来，在S2中，如上所述那样获得控制值L1[m，n]并将该获得的控制值L1[m，n]设定为布置于目标光源区109周围的光源区109的初始控制值L[m，n]。

然后，在S3中，如上所述那样获得照明值A[m，n]、光源控制值B[m，n]以及补偿附加值D[m，n]，并且使用公式4获得修正的控制值L[m，n]。然后，该程序继续至S4。

这里，将计数k与设定值Km相比较，Km为计算的次数。此处，当计数k超过设定值Km时，则计算过程结束。当计数k没有超过设定值Km时，在S5中将“1”加到计数k上，且程序返回到S2以重复该步骤。通过该程序，重复地获得控制值以使其接近理想值。因此，提高了控制值的精度。在这种情况下，上述放大系数α、β可被设定成较大的值，以使得重复的次数可为1。相反，系数α、β可被设成较小值，以使得重复的次数可以是多次。

前面所述是对本发明实施例的描述，并不用于限制本发明的装置和方法，并可容易地实施各种改进的实例。此外，通过本实施例中组成元件、功能、特征、或方法步骤的适当组合而获得的装置或方法也都包含在本发明中。

尽管已经描述了本发明的特定实施例，但这些实施例是仅作为实例而存在的，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，本文中描述的新颖的方法和系统可以多种其他方式实现；而且，在不背离本发明精神的前提下可对此处描述的方法和系统的形式作出各种省略、替代和改变。附属的权利要求和其等同物旨在覆盖落在本发明的范围和精神内的所述形式或改进。

Claims

1.一种发光控制装置，用于控制发光装置中多个光源的光线发射，所述发光装置包括各个光源区中的光源并且使用所述多个光源照亮液晶面板，所述发光控制装置包括：

初始值设定部，用于设定所述多个光源的初始控制值；

照明值计算部，基于从所述多个光源发射的光线的传播特性，使用由所述初始值设定部设定的初始控制值，为各个光源区计算用于照明液晶面板的照明值；

附加值确定部，当与所述液晶面板的屏幕区相对应的光源区的照明值小于用于各个屏幕区的最大显示值时，所述附加值确定部确定用以增加所述多个光源的发射强度的附加值，所述附加值是基于最大显示值与照明值之间的差异被确定的；以及

控制值确定部，根据由所述附加值确定部确定的附加值修正所述初始控制值，并确定光源控制值以便从光源中发射光线。

2.根据权利要求1所述的发光控制装置，还包括：

附加部，当由所述控制值确定部所确定的光源控制值超过相关光源的控制值上限时，所述附加部将光源控制值中超过控制值上限的超出值加到与所述光源控制值相对应的相关光源周围的外围光源的光源控制值上。

3.根据权利要求1所述的发光控制装置，其中，

所述照明值计算部使用FIR滤波器计算照明值，所述滤波器指示所发射光线的传播特性。

4.一种液晶显示装置，包括：液晶面板；发光装置，使用设置在各个光源区中的光源照亮所述液晶面板；以及发光控制装置，控制所述光源的发光，其中，

所述发光控制装置包括：

初始值设定部，用于设定所述多个光源的初始控制值；

5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，还包括：

修正部，根据由所述控制值确定部所确定的光源控制值来修正图像显示信号以便在所述液晶面板上显示图像。