CN101379546A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的液晶显示装置，不降低显示品位而实现按照视频信号的特征量的变化的最佳图像显示，同时减少消耗电力。作为图像特征量，例如用APL，当该特征量大于第1规定值p1时，特征量越大，使光源的发光亮度越低。又，在特征量在小于规定的值p1的区域中，特征量越小，使光源的发光亮度越低。又，当特征量为规定的值p1时，使光源的发光亮度为最大。又当特征量大于第2规定值p2时，特征量越大，使光源的发光亮度减少的比率增大。而且，使按照这样的特征量的发光亮度的控制特性，随着用户设定的调光模式或装置周围的亮度而改变。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，更具体地说，涉及按照输入视频信号使背光光源的发光亮度改变的液晶显示装置。

背景技术

在具备按照视频信号调制光源光的液晶板和照明该液晶板用的背光光源的液晶显示装置中，已知通过按照输入视频信号控制背光光源的发光亮度来改善显示图像品位的技术。

例如，存在的技术有：算出1帧中的平均亮度电平(Average PictureLevel，下称“APL”)作为输入视频信号的特征量，按照该APL调整背光光源的发光亮度，或根据输入视频信号的1帧中的像素的亮度电平中最大亮度电平、最小亮度电平调整背光光源的发光亮度，或通过分析其他输入视频信号的亮度电平的直方图等进行背光光源的发光亮度的调整等。

例如专利文献1中揭示了一面避免黑色浮动妨碍、一面提高视觉上的反差感，再现有光泽感的高品位图像，提供对观看者最合适的画面亮度的图像用的液晶显示装置。专利文献1的液晶显示装置检测输入视频信号的APL，根据检测出的APL控制背光光源的亮度。进而检测输入视频信号的峰值，根据该峰值修正背光光源的发光亮度的控制特性。

专利文献1：特开2004-258669号公报

近年的液晶显示装置随着装置的大型化，提高显示品位和削减背光消耗电力成为大的课题。

例如，在显示视频信号的特征量即APL极小的图像或极大的图像时，不损害显示品位而使背光光源的发光亮度下降成为可能。

因此，在显示上述那样的视频信号的特征量即APL极小的图像或极大的图像时，通过适当降低背光光源的发光亮度，能削减消耗电力。

但是，专利文献1所述的方法中，完全没有体现一面注重于视频信号的特征量，维持显示图像的品位、一面减少消耗电力的那样的技术思想，存在不降低显示品位就不能减少消耗电力的问题。

发明内容

本发明鉴于上述的情况而作，其目的在于提供按照视频信号的特征量控制背光光源的发光亮度时，使能不降低显示品位，同时实现消耗电力下降的液晶显示装置。

为解决上述课题，第1技术手段的液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且按照输入视频信号的特征量可变控制光源的发光亮度，其中，当特征量小于第1规定值C1时，该特征量越小，使光源的发光亮度越低，同时，当特征量大于第2规定值C2时，该特征量越大，使所述光源的发光亮度越低。

第2技术手段是在第1技术手段中，第1规定值C1与第2规定值C2相等。

第3技术手段是在第1或第2技术手段中，特征量为第1规定值C1时，光源的发光亮度为最大。

第4技术手段是在第1至第3技术手段中，所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，所述第1规定值C1设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为2.0％至12.2％的范围内。

第5技术手段是在第2至第4技术手段中，使光源的发光亮度对特征量大于第3规定值C3(C3>C2)时的特征量的变化的比率，比对特征量在第2规定值C2与第3规定值C3之间时的特征量的变化的比率来得大。

第6技术手段是在第5技术手段中，所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，所述第3规定值C3设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为68.2％至90.0％的范围内。

第7技术手段是在第1至第6的任一项技术手段中，按照用户设定的调光模式使光源的发光亮度对特征量的控制特性改变。

第8技术手段是在第1至第7的任一项技术手段中，按照周围的亮度使光源的发光亮度对特征量的控制特性改变。

第9技术手段的液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且当输入视频信号的特征量小于第1规定值C1时，该特征量越小，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，其中，所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，所述第1规定值C1设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为2.0％至12.2％的范围内。

第10技术手段的液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且当输入视频信号的特征量大于第3规定值C3时，该特征量越大，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，其中，所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，所述第3规定值C3设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为68.2％至90.0％的范围内。

第11技术手段的液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且当输入视频信号的特征量小于第1规定值C1时，该特征量越小，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，同时，当输入视频信号的特征量大于第3规定值C3时，该特征量越大，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，其中，所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，所述第1规定值C1设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为2.0％至12.2％的范围内，所述第3规定值C3设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为68.2％至90.0％的范围内。

根据本发明，按照输入视频信号的特征量，控制背光光源的发光亮度时，能不降低显示品位，并实现消耗电力的降低。

附图说明

图1为说明本发明的液晶显示装置的一实施例的构成用的方框图。

图2示出可适用于本发明的液晶显示装置的背光单元的构成例图。

图3示出可适用于本发明的液晶显示装置的背光单元的另一构成例图。

图4示出用亮度控制表的背光光源的亮度控制特性的一例。

图5示出从广播节目提取的APL的分布例的直方图。

图6示出从电影类型的广播节目提取的APL的分布例的直方图。

图7示出用亮度控制表的背光光源的亮度控制特性的一例的另一图。

图8为说明按照调光模式或液晶显示装置周围的亮度使用的亮度控制特性的设定例用的图。

图9通过准备多张亮度控制表并变更其表号(No.)来表示防止背光光源的急剧亮度变化的动作例的流程图。

图10示出在变更亮度控制表号(No.)时，通过演算逐渐转移到变更后的亮度控制表的动作例的流程图。

图11示出在变更表号(No.)时，通过变更一定次数亮度来逐渐转移到变更后的表的亮度控制特性的动作例的流程图。

图12为说明背光光源的发光亮度与图像的显示品位之间的关系用的说明图。

图13为说明背光光源的亮度控制特性与消耗电力削减量之间的关系用的说明图。

图14为说明图像的显示品位与电力削减量之间的关系用的说明图。

标号说明

1液晶显示装置    10APL      11天线       12调谐器      13解码器

14APL测定器      15滤波器   16背光控制部    17背光单元

18图像处理部

19LCD控制器      20液晶板   21微型计算机    22表存储器

23亮度控制表

24亮度传感器     25遥控器光接收部         26乘法器

27遥控器装置

30壳体           31荧光管     32扩散板      41红色光源

42绿色光源

43蓝色光源

具体实施方式

根据有关本发明的液晶显示装置的实施形态，作为输入视频信号的特征量，使用视频信号1帧的平均亮度电平(APL)。而且按照APL保持控制背光光源的发光亮度用的亮度控制表。液晶显示装置中，检测应显示的视频信号的APL，用亮度控制表的亮度控制特性控制背光使为对应于检测出的APL发光亮度。这时，当输入APL极小的视频信号或极大的视频信号时，通过适当控制背光光源的发光亮度，来维持显示图像的显示品位(亮度，对比度，音调高低等)，同时降低背光的消耗电力。

另外，还依照液晶显示装置的调光模式，或按照液晶显示装置周围的亮度，使背光光源的发光亮度对APL的控制特性改变，来维持显示图像的显示品位(亮度，对比度，音调高低等)，同时降低背光的消耗电力。

下面，参照附图更详细地说明本发明的实施形态。

图1为说明本发明的液晶显示装置的一实施例的结构用的方框图。液晶显示装置1的调谐器12选出由天线11接收的广播信号。解码器13对由调谐器12选出的广播信号进行解码处理并多路分离，输出驱动液晶板20用的视频信号。

经解码器13分离后的视频信号在图像处理部18中进行各种图像处理后，输入到驱动控制液晶板20的LCD控制器19。LCD控制器19根据输入的视频信号对液晶板20的未图示的栅极驱动器和源极驱动器输出液晶驱动信号，这样一来，按照视频信号的图像显示于液晶板20上。

解码器13分离出的上述视频信号还输出到APL测定部14。APL测定部14测定解码器输出的每帧视频信号的APL。测出的APL被送到滤波器15。APL相当于本发明的视频信号的特征量之一，下面假定表示作为对最大亮度电平的比率(％)。本实施形态中，根据亮度控制表23的亮度控制特性，进行按照APL的背光单元17的发光亮度控制。

图1的示例中，利用解码器13解码处理后的视频信号测定APL，但也可以在图像处理部18的图像处理后测定APL。但是，图像处理部18有时进行例如OSD(在屏显示)显示的处理、或进行定标处理，或字母块显示(因黑遮蔽等引起的画面区域限制)处理。这里根据解码器13输出的(即未经图像处理部18的处理)视频信号测定APL，就不受图像处理部18的图像处理影响，能实现对应于输入视频信号的背光亮度控制。因此，如图1那样从图像处理前的视频信号中测定APL为好。

背光单元17，其构成如图2所示，在安装到液晶板20背面的壳体30内，等间隔地配设多条细管荧光管31。另用扩散板32来均匀地扩散从荧光管31发出的照明光。

这时，例如背光单元17包含调光控制电路和逆变器(都未图示)，调光控制电路根据背光控制部16输入的背光亮度调整信号，输出矩形波的高电位电平和低电位电平的信号期间比(占空比)变化的脉冲调宽输出，作为调光信号，逆变器接收来自调光控制电路的调光信号，发生根据调光信号的周期及电压的交流电压，把它加到荧光管31进行点灯驱动。逆变器在上述调光控制电路的输出高电位电平时进行动作，低电位电平时停止动作，通过按照调光控制电路的输出占空比进行间歇动作，来调节光源的亮度。

另外，背光单元17其构成也可以如图3所示，在安装到液晶板20背面的壳体30内，配设红、绿、蓝3原色构成的多色的LED光源，即配设红色光源41、绿色光源42、蓝色光源43。LED光源的发光亮度能通过对每个LED光源的LED电流进行控制。再有，虽未图示，也可合并使用上述那样的荧光管与LED的方式作为背光单元17。还可以用导光板使荧光管或LED等发出的光面均匀化的，称之为边缘型的结构来照明液晶板20。

亮度控制表23是规定按照输入视频信号的1帧单位的视频信号的特征量(这里是APL)的背光光源的发光亮度的关系表。而且预先将亮度控制表23存储到ROM等的表存储器中，根据从应显示的输入视频信号中检测出的APL，利用亮度控制表23控制背光单元17的发光亮度。

滤波器15是在按照APL的测定值控制背光亮度之际规定背光光源的发光亮度对帧间的APL变化的跟随性的部件，例如由多级数字滤波器构成。

滤波器15输入APL测定部14测定的各帧的APL，对各帧在与其过去的1或多帧的APL之间，根据各自的加权进行加权平均演算，算出输出APL。这里能可变设定对帧反映的过去的帧级数，对各现在帧与其过去的帧(设定的级数部分)预先设定加权。然后根据各自的加权，对现在帧的APL和使用级数部分的延时帧的APL进行加权平均并输出。这样一来，能适当设定按照实际的APL变化的输出APL的跟随性。

从滤波器15输出的APL输入到背光控制部16。背光控制部16根据使用的亮度控制表23，输出按输入APL调整背光亮度用的背光亮度调整信号，控制背光单元17的光源发光亮度。

另外，液晶显示装置1包括接收遥控装置27发送的遥控控制信号用的遥控器光接收部25。遥控器光接收部25例如利用接收由红外线产生的遥控操作信号用的光接收LED来构成。

遥控器光接收部25接收的遥控操作信号被输入到微型计算机21，微型计算机21根据输入的遥控操作信号进行规定的控制。

另外，液晶显示装置1具有根据与上述遥控装置27等的规定的操作手段相对的用户操作来调光液晶板20的显示画面亮度的调光模式功能。调光模式功能通过按照用户操作使背光单元17的光源发光亮度改变，来调光液晶板20的显示画面的亮度。

具体地说，微型计算机21按照与规定操作相对的用户操作，输出亮度调整系数。亮度调整系数用来按照用户操作进行画面全体的亮度设定。例如，在液晶显示装置1保持的菜单画面等中，设定画面的亮度调整项目。用户通过操作该设定项目能设定任意的画面亮度。微型计算机21识别该亮度设定，按照该设定的亮度对乘法器26输出亮度调整系数。乘法器26对现在使用的亮度控制表23产生的亮度控制值，乘以亮度调整系数，从而以按照亮度设定的亮度点亮背光单元17。

或者，也可以在表格存储器22中预先准备按照调光模式的亮度设定的多种亮度控制表23，微型计算机21识别调光模式的亮度设定，选择背光单元17的控制使用的亮度控制表。而且也可以在变更亮度控制表时，通过演算在与变更后的亮度控制表之间得到多种亮度控制表，分级变更。

另外，液晶显示装置1具备亮度传感器24作为检测液晶显示装置1周围的亮度(周围的照度)用的亮度检测手段。作为亮度传感器24例如可用光电二极管。然后亮度传感器24生成按照检测出的周围光的直流电压信号，输出到微型计算机21。

微型计算机21对乘法器26输出亮度调整系数。乘法器26对现在使用的亮度控制表23产生的亮度控制值乘以亮度调整系数，这样一来，以按照装置周围亮度的亮度点亮背光单元17。

或者，也可以在表格存储器22中预先准备按照装置周围亮度的多种亮度控制表23，微型计算机21识别液晶显示装置周围的亮度，选择背光单元17的控制使用的亮度控制表。而且也可以在变更亮度控制表时，通过演算在与变更后的亮度控制表之间得到多种亮度控制表，分级变更。

图4示出用亮度控制表的背光光源的亮度控制特性的一例。图4中横轴以百分率表示APL，显示图像在整个画面上全黑时APL为0％，全白时APL为100％。纵轴表示背光光源的发光亮度比，使背光光源的发光亮度最亮时为100％，背光光源关灭时为0％。

图4所示的亮度控制特性，表示按照以A表示的APL低的信号区域、以B、C表示的APL为中间电平的信号区域、以D表示的APL高的信号区域，变更背光光源对APL的亮度控制特性。这里，定义背光光源对视频信号的特征量(本例中为APL)的亮度控制特性的斜率变化点为特性变更点。图4中，4个区域A～D的各直线交点p1、p2、p3为特性变更点，p1的APL值对应本发明的第1规定值C1和第2规定值C2，p3的APL值对应本发明的第1规定值C3。图4中以设定特性变更点p1的APL值(＝C1)的点1表示背光光源的发光亮度为最大的亮度控制特性，但如图7所示的亮度控制特性那样，背光光源的发光亮度存在最大值为一定的APL区域(C1～C2)时，以该APL区域中的最低APL侧的APL值作为第1规定值C1，最高APL侧的APL值作为第2规定值C2。即，图4的亮度控制特性的情况下，背光光源的发光亮度表示最大值的APL仅为1点，C1＝C2。

在视频信号的特征量极小的区域(区域A)，如后述那样，即使使背光光源的亮度下降，也多数存在能维持图像的显示品位的图像。这是因为作为整体画面对比度感降低，难以受到背光亮度影响的图像多的缘故。另外，这类图像存在视频信号的特征量越小越增多的倾向。因此，视频信号的特征量越小，使背光光源的亮度降低越是可能。而且区域A中，从背光光源的最大亮度的特性变更点p1开始，APL越小，越使发光亮度降低。

其次，在视频信号的特征量极大的区域(区域D)中，如后述那样，即使使背光光源的亮度下降，也多数存在能维持图像的显示品位的图像。另外，存在这样的视频信号的特征量越大越增多的倾向。这是因为视频信号的特征量越增大，画面整体亮度越增大，即使使背光光源的亮度下降，也可能维持足够的图像的显示品位。因此，APL越大，使背光光源的亮度降低越是可能。而且区域D中，从背光光源的亮度的特性变更点p3开始，APL越大，越使发光亮度降低。

其次，在区域B、D，与上述的以往技术一样，在特征变更点p1附近增大背光光源的发光亮度，使对比度感提高，在特征变更点p3附近减少背光光源的发光亮度，能减轻不需要的晃眼感。在特征变更点p1、p3之间利用对比度感等决定适宜的背光光源的亮度特性。

在决定特性变更点p1和p3的时候，进行对背光光源的发光亮度与图像的显示品位之间的关系的主观实验，并研究背光光源的亮度控制特性与消耗电力的关系。主观实验使输入视频信号的APL值与在显示输出该输入视频信号之际的背光光源的发光亮度的影响之间的关系数值化。

具体地说，准备任意多个各APL值的图像，一面显示各自的图像、一面变换背光光源的发光亮度为高亮度、低亮度时观测其图像显示品位，以5级评价判断使背光光源的发光亮度为高亮度是否必要。5级评价的基准如下，实验利用5个被验人进行，取其平均。

5   亮度有必要高亮度

4   某种程度的高亮度是必要的

3   哪一种也不说

2   相当高亮度没有必要

1   亮度不必要高亮度

图12示出上述实验的结果，X轴是图像的APL值，Y轴是图像评价值，是关于图像显示品位的主观评价值的平均值。Y值越高，为维持图像显示品位，表示越有必要使背光光源的发光亮度为高亮度。

首先，APL在2％以下、90％以上的区域，图像评价值为1，评价上亮度判断为高亮度是不必要的。就是说，该范围所属的所有图像高亮度是不必要的。这是因为被认为，APL在2％以下不能识别图像，APL在90％以上整个画面图像实质上为一片白，判断为不觉得高亮度有必要。

其次，APL在从2％到25％的区域，随着APL值的增加，高亮度的必要性实质上直线形地增大，在APL12％附近，有高亮度必要性的图像为一半左右。这是因为被认为，APL在12％附近以下，有必要高亮度的图像少，APL在12％以上，有必要高亮度的图像多。

而且，APL在25％附近，实质上所有图像有高亮度的必要性。这是因为被认为，作为图像直至细微部分，对比度是必要的，所以所有图像高亮度是必要的。

其次，APL在从30％至90％的区域，高亮度的必要性逐渐减少。APL在30％附近的图像也与APL在25％附近的图像相同，大部分图像有高亮度的必要性，但当APL从30％推移到90％时，介意到画面晃眼的图像逐渐增多，APL在68％附近约有一半的图像没有高亮度的必要，反之从晃眼观点来看使低亮度的必要性增高。另外，被认为是否根据APL在68％附近以上，改变高亮度图像是否有必要的判断。

其次，用直线或2次曲线来近似有关低APL区域与高APL区域的图像显示品位的评价结果。当用1次的直线近似APL在25％以下时，为

y＝0.20x+0.61

图像评价值为3时的APL值为12.2％。即，假如设定第1规定值C1为12.2％以下，则可以说能维持最低限度的图像显示品位。

当用2次的曲线近似APL为30％至90％时，为

y＝—0.0008x²+0.030x+4.71

图像评价值为3时的APL值为68.2％。即，假如设定第3规定值C3为68.2％以上，则可以说能维持最低限度的图像显示品位。

其次，说明背光光源的亮度控制特性与消耗电力的关系。根据从任意的图像中提取的APL，算出背光光源的亮度控制特性中的特征变更点p1的值从0变化到25时的电力削减量。比特征变更点p1低的APL侧(区域A)中的背光光源的亮度减少量，APL每变化10％为15％。这是因为APL每变化10％的背光光源的亮度变化超过15％时，亮度变化就急剧，担心对观看者造成不舒服感。测定对象的图像设定为电影。因为电影是观看者最关心图像品位的图像内容，低APL的频度也比其他的内容来得大。

图13示出上述测定的结果。X轴是特征变更点p1的APL值即C1的值，Y轴是C1的值为0时作为基准的电力削减量。从图13可见，C1＝0时削减量为零，随着C1增大电力削减量也增大，使C1的值为10％时，电力削减量约为1％，通过使C1的值为更高APL侧，电力削减量就非线性地增大，C1的值为25％时，电力削减量约为7.7％。

考察上述的实验和电力算出结果。在这种制品中，消耗电力的削减和图像显示品位的提高都是重要的课题。因此，为了不降低图像的显示品位而谋求消耗电力的削减，只要对为了维持图像的显示品位而不能使背光光源的发光亮度下降的图像多的区域，即图像评价值3以上的区域，不降低背光光源的发光亮度，而对降低背光光源的发光亮度图像显示品位上也没有问题的区域，即图像评价值3以下的区域，使背光光源的发光亮度降低就可。

具体地说，通过对APL在12.2％以下、68.2％以上的图像降低背光光源的发光亮度，可能维持图像的显示品位并削减消耗电力。

可是，图像的显示品位与电力削减量之间的优先度随情况不同而变。有时是图像的显示品位最为优先，也有时是电力削减量最为优先。因此，讨论C1和C3的值能变更到何种程度。

如上所述，维持最低限度的图像的显示品位并使电力削减量最大化的C1的可能最佳值是12.2％。另一方面，虽然在图像评价值3以下的区域是少数，但是存在当背光光源的发光亮度降低时图像的显示品位就降低的图像。因此，通过减少C1的值能维持更多图像的显示品位。具体地说，通过将C1的值从12.2下降，能维持图像的显示品位的图像增加，C1值取作2％时，能对所有的图像维持显示品位。因此在2％到12.2％的范围内设定C1的值较为理想。

如上所述，C1的值能取2％到12.2％的范围，值越小，全部图像的显示品位变得越好。与此相对，C1的值越大电力削减量越大。这就是说，图像的显示品位与电力削减量存在着折衷关系。因此，作为实际制品，有必要决定图像的显示品位为重还是节省电力为重，据此设定C1的值。

当今，电子设备的省电力化是必须的事情，作为制品，在主张省电力的效果时，认为至少1％以上的效果是必要的，因此本实施例中设定电力削减量为1％以上。因为例如节能法中的每年的工厂效率改善目标定为1％也是考虑以1％作为界限。设定电力削减量为1％以上时，C1的值为10％。因此本实施例中设定C1的值为10％，说明如下。

这里，为明确上述内容，图14中示出在图13上加上图像显示品位的值。图像显示品位是将图像评价值倒转的值，5是能维持全部图像品位的值，1表示能维持图像的显示品位的图像最少的值。因此，设定C1的值为25％时，不能维持全部图像的显示品位。

另外，通过从25％开始下降1的值，能维持图像的显示品位的图像逐渐增加，在设定C1的值为2％时，表示能维持所有的图像的显示品位。特别是图像特征值为3以上是C1的值设定在2％到12.2％的范围内的时候，另一方面，为了使电力削减量为1％以上，表示有必要将C1的值设定在10％以上。

C3也与C1同样地讨论。C3的最佳值是68.2。虽然在图像评价值3以下也是少数，但是存在使背光光源的发光亮度下降时图像的显示品位就减低的图像。因此，通过增大C3的值，能维持更多的图像的显示品位。

具体地说，通过从68.2％增大C3的值，能维持图像的显示品位的图像就增加，在设定C3的值为90％时，能维持所有的图像的显示品位。因此C3的值设定在从68.2％到90％的范围内较为理想。

如上所述，维持最低限度的图像的显示品位并使电力削减量最大化的C3的可能最佳值是68.2％。但是，由于高APL侧与低APL侧相比电力削减的效果较差的原因，本实施例中使最大限度地维持图像的显示品位，设定C3的值为90％，说明如下。

如上所述，本实施形态例将亮度控制特性中存在于最低APL侧的特性变更点p1设定在APL为10％的位置上，将存在于最高APL侧的特性变更点p3设定在APL为90％的位置上。

与上述的以往技术一样，在更低的APL值提高光源发光亮度，使对比度感提高，在更高的APL值降低光源的发光亮度，以减轻不要的晃眼感，所以将特性变更点p2设定在APL为40％的位置上，APL为10％的特性变更点p1作为背光光源的发光亮度为最大的特性变更点。

如上所述，本实施形态的特征是，如上述那样抑低视频信号的特征量极小的图像与极大的图像中的任一种或两种中的背光光源的发光亮度，维持像质并使消耗电力降低。

如果能满足这样的特征，那么亮度控制特性不限定于上述的例。例如图7所示，也可以在APL比最低APL侧的特性变更点p1大的信号区域，存在背光光源的发光亮度值为一定的信号区域q。扩大信号区域q，便增大背光光源的发光亮度更高的区域，并增大能得到对比度感更高的图像的区域。因此，能提高图像的显示品位。图7的亮度控制特性中，设定特性变更点p1的APL的值(10％)相当于本发明的第1规定的值C1，设定特性变更点p4的APL的值(20％)相当于本发明的第2规定的值C2，设定特性变更点p3的APL的值(90％)相当于本发明的第3规定的值C3。

亮度控制特性不仅是上述那样的线性，也可以是非线性的特性，亮度控制特性为非线性时，将非线性的亮度控制特性近似为线性的亮度控制特性，通过设定近似的线性亮度控制特性中的特性变更点，能与上述的线性亮度控制特性同样地规定背光光源的亮度控制。

再有，作为APL在第1规定值C1与第3规定C3之间的亮度控制特性，也可以用APL越小使背光光源的发光亮度越小的特性控制光源发光亮度，同时通过增大视频信号的振幅来抑制黑色浮动，提高对比度。

下面，说明液晶显示装置的调光模式和按照液晶显示装置周围的亮度变更背光光源的发光亮度特性用的控制例。

如上所述，液晶显示装置1具备按照相对于遥控装置27等的规定操作手段的用户操作来调光液晶板20上显示的显示画面的亮度的调光模式功能，和检测液晶显示装置1的周围的亮度(周围的照度)的功能。

这里，随着上述调光模式的设定，或随着周围亮度变化来变更控制背光光源的发光亮度用的亮度控制特性。这样一来，按照这些条件的变化，使可能以适当的像质且低消耗电力来显示图像。这样的亮度控制特性的变更，可以只按照上述调光模式来实行，也可以只按照周围的亮度的变化来实行。也可以按照调光模式与装置周围的亮度两方面的条件来实行。而且，也可对调光模式与装置周围亮度的各条件，规定各别的亮度控制特性。

这时的亮度控制特性的变更，如上所述，可以是用亮度调整系数修正基于亮度控制表的亮度控制值的构成，也可准备多种亮度控制表23选择按条件使用的亮度控制表。而且在变更亮度控制表时，也可通过演算等，在与变更后的亮度控制表之间得到多种亮度控制表，进行分级的变更。

图8是按照调光模式的设定或周围的亮度使用的亮度控制特性的设定例的说明用图。

如图8那样设定上述多种的亮度控制表的亮度控制特性。图8的例中，设定7种亮度控制特性(I)～(VII)。

这里，在基本上与用户的调光模式的设定操作连动地使画面的亮度变暗的设定中，使背光光源的发光亮度下降。或者根据液晶显示装置周围的亮度变暗，使背光光源的发光亮度下降。这样一来，能减少画面的晃眼和刺目感，以适宜的亮度显示图像，还使消耗电力降低。

图8中，亮度控制特性(IV)表示标准设定值(初始值)。该亮度控制特性(IV)采用上述图4所示的亮度控制特性。因此，标准亮度控制特性的思想已如上述，是维持像质并实现低消耗电力的控制特性。

这里，首先假定是不进行按APL的背光光源的发光亮度控制的情况。不按APL的发光亮度控制时，一般是在调光模式的控制或按装置周围的亮度的控制中，单纯地将背光光源上调或下调到某一发光亮度上。这里事先设该发光亮度值(调光电平)为d₂。又在其中设初期值(标准值)为d₀，设背光光源的最大可能发光亮度为d_max，最小可能发光亮度为d_min。

然后，与上述的方法相对，假定追加按APL的发光亮度控制。而且从亮度控制特性的曲线求得的发光亮度值为d₁。这时利用下式增加基于调光模式/装置周围亮度的控制，求出最终的背光光源的发光亮度D。

调光电平d₂大于初始值d₀时

D＝d₁+(d₂—d₀)((d_max—d₁)/(d_max—d₀))…(1)

调光电平d₂小于初始值d₀时

D＝d₁—(d₀—d₂)((d₁—d_min)/(d₀—d_min))…(2)

按照式(1)、(2)，以横轴为APL，以纵轴为背光光源的发光亮度，得到图8的亮度控制特性。

即，亮度控制特性(I)设定背光光源的最大可能发光亮度。这时，亮度控制特性(I)不依存于视频信号的特征量即APL，而为一定。亮度控制特性(VII)设定背光光源的最小可能发光亮度。这时，亮度控制特性(VII)也不依存于视频信号的特征量即APL，而为一定。

然后，标准的亮度控制特性(IV)的各特性变更点与亮度控制特性(I)之间的距离被3等分，决定各亮度控制特性(II)、(III)的特性变更点。同样，标准的亮度控制特性(IV)的各特性变更点与亮度控制特性(VII)之间的距离被3等分，决定各亮度控制特性(V)、(VI)的特性变更点。

从这些亮度控制特性(I)～(VII)中，按调光模式的设定或按周围亮度，选择(或通过演算算出)背光光源的发光亮度控制使用的亮度控制特性。

通过设定亮度控制特性，除设定于最大/最小可能发光亮度的亮度控制特性(I)、(VII)外，在一种亮度控制特性的特性变更点间总是形成倾斜，用户能感觉依照APL变化的画面亮度变化。例如，使标准的亮度控制特性(IV)沿发光亮度方向上平行移动时，当靠近最大可能发光亮度或最小可能发光亮度时，亮度控制特性的突出部分碰及最大可能发光亮度或最小可能发光亮度后会成平坦部分。

这时，即使APL变化，背光光源的发光亮度也不改变。这时还在多种的亮度控制特性中会产生发光亮度电平重复的部分。这种情况下，特别当亮度控制特性与调光模式连动时，就产生即使进行调光也不改变背光光源的发光亮度的情况，不很理想。

如上所述，通过在初始值与背光光源的最大可能发光亮度之间，及初始值与背光光源的最小可能发光亮度之间，以各自等间隔的多个等级使发光亮度变化，这样一来，用户在调整调光电平之际，或在按照装置周围的亮度调整画面亮度之际，能边看无论什么图像边感到亮度变化地进行调整。

图9示出准备多种亮度控制表，通过变更其表号(No.)来防止背光光源的亮度急剧变化的动作例的流程图。这里，说明按照液晶显示装置周围亮度的亮度控制表的变更处理例。

首先，在现在参照的亮度控制表的No.为M的情况(S1)，利用传感器测知液晶显示装置周围的亮度变化时(S2)，决定根据该亮度的亮度控制表的使用表的No.为“N”(S3)。

然后，在上述S3中决定的亮度控制表N与现在的亮度控制表M之间，从具有中间的亮度控制特性的多种亮度控制表中选择最接近现在的亮度控制表M的亮度控制特性的亮度控制表n，将它作为现在的亮度控制表n进行更新(S4)。

然后，判断现在的亮度控制表n与目标的亮度控制表N是不是同一张表(S5)。不是同一张表时，在一定时间(例如5帧)待机之后(S6)，选择在亮度控制表n之后亮度控制特性接近亮度控制表N的亮度控制表n+1(S7)。然后以所选的n+1的亮度控制表作为现在的表n(n+1被更新)进行更新(S4)。

利用上述的处理，在现在的亮度控制表达到目标的亮度控制表N之前，重复亮度控制特性的分级变化，在现在的亮度控制表成为N的时刻，结束按周围亮度的变化的亮度控制表的变更选择处理。

上述的例中，说明了按液晶显示装置的周围亮度的亮度控制表的变更选择处理例，但在按调光模式时的用户操作变更亮度控制表时，在上述S2中判别是否有按调光模式的画面亮度的变更，在上述步骤S3中根据这些变更条件决定应使用的亮度控制表的No.。这样一来，在到达目标的应使用的亮度控制表之前，能分级地变更亮度控制特性。

图10示出在变更亮度控制表No.时通过演算逐渐转移到变更后的亮度控制表的动作例的流程图。这里，使用图1所示的亮度控制表的选择部分的环路R。

首先，现在参照的亮度控制表No.是S的情况(S11)，亮度传感器测得液晶显示装置周围的亮度变化时(S12)，决定根据其亮度的亮度控制表的使用表的No.(S13)(这里假定决定使用表的No.为“T”)。

然后，提取现在的亮度控制表S与所决定的亮度控制表T之间的亮度(控制背光光源的发光亮度用的控制量)对输入视频信号的视频信号的特征量(这里是APL)的差分，判断提取的差分是否小于预定的阈值m(S15)。这里，对亮度控制表S与T全部比较控制背光光源的发光亮度用的控制值，对每个比较结果取为差分。

然后，在判断为上述差分大于阈值m时，修正现在的亮度控制表S的发光亮度特性，使只以规定值靠近目标的亮度控制表T的发光亮度特性，以S作为S’(S17)。然后待机一定时间后(S18)，再返回S14，提取修正后的现在表S(更新为S’后的S)与目标的亮度控制表T之间的差分，提取的差分与阈值m进行比较。

如上所述，重复亮度控制特性的分级变化，在现在的亮度控制表S与目标的亮度控制表的差分到达小于阈值m的时刻，将现在的亮度控制表S变更为亮度控制表T(S16)，结束按周围亮度变化的亮度控制表的变更选择处理。

另外，上述例中也同样，在用调光模式变更亮度控制表时，在S12中判别是否有因调光模式引起的画面的亮度变更，在上述步骤S13中根据这些变更条件决定应使用的亮度控制表的No.。这样一来，在到达目标的应使用的亮度控制表之前，能分级地变更亮度控制特性。

图11示出在变更表No.时通过变更一定次数亮度逐渐转移到变更后的表的亮度控制特性的动作例的流程图。下面参照图11说明变更亮度控制特性直至256帧的动作。

现在参照的表No.是P的情况(S21)，亮度传感器测得液晶显示装置周围亮度变化时(S22)，随之决定变更后的类型码对应的使用表的No.(这里设决定表的No.为Q)。同时设定变更次数c为1(S23)。然后按下式(3)算出因现在的表P与上述决定的表Q的加权引起的变更亮度，并修正亮度(S24)。

修正亮度P’＝(Q·c+P(256—c))/256…(3)

然后，确认是否c＝256(是否修正了设定次数即256次亮度)(S25)，未达到设定次数时，更新1次计数值c(S27)，再用上式(3)修正现在亮度为P’。然后重复S24→S25→S27的动作达到规定次数，在进行设定次数即256次修正时，最终将现在的表P变更为使用的表Q。上例中示出逐步修正亮度表直至256帧，但不限于256帧，通过设定规定次数能调整变化缓慢的程度(迁移时间)。这样，当液晶显示装置的周围亮度变化时，能防止光源的发光亮度的急剧变换。

另外，上述例中也同样，在用调光模式变更亮度控制表时，在S22中判别是否有因调光模式引起的画面的亮度变更，在上述步骤S23中根据这些变更条件决定应使用的亮度控制表的No.。这样一来，在到达目标的应使用的亮度控制表之前，能缓慢地变更亮度控制特性。

再有，在根据APL抑制背光光源的发光亮度时，为求出APL，也可不必求出1帧全部的视频信号的亮度电平的平均值，例如求出除显示图像的端部以外的中央附近的视频信号的亮度电平的平均值，用它作为视频信号的特征量。也可以例如根据从广播接收信号分离/取得的类型信息，进行选通门控制使除去预先设定的(文字/记号等重叠的可能性高的)画面区域，只测定规定的一部分区域的视频信号的特征量。

以上，参照附图对本发明作了例示，上述各例中使用APL作为输入信号的特征量，按照APL控制背光的发光亮度，但是上述视频信号的特征量不限于APL，例如也可利用输入视频信号的1帧的峰值亮度的状态(有无或多少)。

同样，作为输入视频信号的特征量，也可一边用1帧内的规定区域(期间)中的最大亮度电平、最小亮度电平、亮度分布状态(直方图)，一边将它们加以组合，根据求得的视频信号的特征量，对背光的发光亮度进行可变控制。

此外，上述那样的亮度控制不仅对具备图2或图3所示的背光单元17的直视型液晶显示装置，而且对液晶投影的投影型显示装置也可适用。这时只要也通过从液晶板的背面侧照射光源光，进行图像显示，按照上述的亮度控制特性控制该光源光的发光亮度就可。

Claims (1)

1一种液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且按照输入视频信号的特征量，可变控制所述光源的发光亮度，其特征在于，

当所述特征量小于第1规定值C1时，该特征量越小，使所述光源的发光亮度越低，同时，当所述特征量大于第2规定值C2时，该特征量越大，使所述光源的发光亮度越低。

2如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述第1规定值C1与所述第2规定值C2相等。

3如权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述特征量为所述第1规定值C1时，所述光源的发光亮度为最大。

4如权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，

所述第1规定值C1设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为2.0％至12.2％的范围内。

5如权利要求2至4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，

使所述光源的发光亮度对所述特征量大于第3规定值C3(C3>C2)时的特征量的变化的比率，比对所述特征量在第2规定值C2与第3规定值C3之间时的特征量的变化的比率来得大。

6如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，

所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，

所述第3规定值C3设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为68.2％至90.0％的范围内。

7如权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，

按照用户设定的调光模式，使所述光源的发光亮度对所述特征量的控制特性改变。

8如权利要求1至7中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，

按照周围的亮度，使所述光源的发光亮度对所述特征量的控制特性改变。

9一种液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且当输入视频信号的特征量小于第1规定值C1时，该特征量越小，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，其特征在于，

所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，

所述第1规定值C1设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为2.0％至12.2％的范围内。

10一种液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且当输入视频信号的特征量大于第3规定值C3时，该特征量越大，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，其特征在于，

所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，

所述第3规定值C3设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为68.2％至90.0％的范围内。

11一种液晶显示装置，具备：显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，并且当输入视频信号的特征量小于第1规定值C1时，该特征量越小，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，同时，当输入视频信号的特征量大于第3规定值C3时，该特征量越大，使所述光源的发光亮度越低那样地可变控制所述光源的发光亮度，其特征在于，

所述输入视频信号的特征量是1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率，

所述第1规定值C1设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为2.0％至12.2％的范围内，

所述第3规定值C3设定在1帧内的平均亮度电平对输入视频信号的最大亮度电平的比率为68.2％至90.0％的范围内。

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