CN101388196A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，在不降低显示品位的情况下根据图像信号特征量的变化完成最佳图像显示，同时减少电耗。一种液晶显示装置包括显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，且在输入图像信号的特征量大于预定值C3时对所述光源的发光亮度进行可变地控制，从而随着该特征量变大，使所述光源的发光亮度降低。这里，所述输入图像信号的特征量是一个帧内的平均亮度电平对输入图像信号的最大亮度电平的比率。对于所述预定值C3，所述一个帧内的平均亮度电平对输入图像信号的最大亮度电平的比率设定在68.2％至90.0％的范围内。

Description

液晶显示装置

本申请是申请日为2008年8月5日、申请号为“200780004518.0”的、发明名称为“液晶显示装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，更具体地说，涉及按照输入图像信号改变其背光光源的发光亮度的液晶显示装置。

背景技术

在包括按照图像信号调制光源光的液晶板和照射该液晶板用的背光光源的液晶显示装置中，已知有通过按照输入图像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。

存在的技术有：例如，一种是算出一个帧中的平均亮度电平(AveragePicture Level，下称“APL”)作为输入图像信号的特征量，按照该APL调整背光光源的发光亮度；另一种是根据输入图像信号的一个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；再一种是通过分析其他输入图像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图像信号的APL，根据检测出的APL控制背光光源的亮度。进而检测输入图像信号的峰值，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

发明内容

需要解决的技术问题

近年来液晶显示装置随着其尺寸越来越大，提高显示品位和降低背光电耗成主要课题。例如，在显示图像信号的特征量即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是可能的。

因此，在显示上述那样的图像信号的特征量即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，就能降低电耗。

但是，专利文献1所述的装置中，完全没有体现注重于图像信号的特征量，在维持显示图像的品位的同时减少电耗的装置和技术思想，所产生的问题是该装置不降低显示品位就不能减少电力消耗。

本发明鉴于上述的情况而作，其目的在于提供一种在根据图像信号的特征量控制背光光源的发光亮度时，能够在不降低显示品位的情况下实现电力消耗下降的液晶显示装置。

解决问题的技术手段

为解决以上技术问题，第一技术手段是一种液晶显示装置，其具有显示图像的液晶板和照亮该液晶板的光源，且其在输入图像信号的特征量大于预定值时对所述光源的发光亮度进行可变地调控，使得特征量增大时所述光源的发光亮度下降，其中，所述输入图像信号的特征量是一个帧内的平均亮度电平对输入图像信号的最大亮度电平的比率，且其中对于所述预定值，一个帧内的平均亮度电平对输入图像信号的最大亮度电平的比率设定在68.2％至90.0％的范围内。

发明效果

根据本发明，按照输入图像信号的特征量控制背光光源的发光亮度时，能在不降低显示品位的情况下进一步降低电力消耗。

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。

附图标记说明

1  液晶显示装置；10  APL；11  天线；12  调谐器；13解码器；14  APL测定部；15  滤波器；16  背光控制部；17  背光单元；18  图像处理部；19  LCD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，作为输入图像信号的特征量，使用图像信号一个帧的平均亮度电平(APL)。而且保留一个按照APL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，检测要显示的图像信号的APL，用亮度控制表的亮度控制特性控制背光，使得发光亮度对应于检测出的APL。这时，当输入APL极小的图像信号或极大的图像信号时，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、锐度等)，同时降低背光的电力消耗。

此后，使得对于该APL，背光光源的发光亮度控制特性依照液晶显示装置的调光模式或对应于液晶显示装置周围的亮度发生改变，由此在维持显示图像的显示品位(亮度、对比度、锐度等)的同时降低背光的电力消耗。下面，参照附图更详细地说明本发明的实施方式。

图1为说明本发明用于液晶显示装置的一实施例的结构的方框图。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用的图像信号。

经解码器13分离后的图像信号在图像处理部18中进行各种图像处理后，输入到驱动并控制液晶板20的LCD控制器19。LCD控制器19根据输入的图像信号向图中并未示出的液晶板20栅极驱动器和源极驱动器输出液晶驱动信号，由此按照图像信号在液晶板20上显示图像。

解码器13分离出的上述图像信号还输出到APL测定部14。APL测定部14测定解码器输出的每帧图像信号的APL。测出的APL被送到滤波器15。APL对应于本发明的图像信号的特征量之一，下面将表示为对最大亮度电平的百分比值(％)。本实施方式中，根据亮度控制表23中的亮度控制特性，进行对应于APL的背光单元17的发光亮度控制。

图1的示例中，APL是利用解码器13解码处理后的图像信号测定的，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可以进行例如OSD(屏上显示)显示的处理、或进行缩放显示处理、或信箱显示(用黑框限制画面区域)处理。在这种情况下，通过从解码器13输出的(即未经图像处理部18处理的)图像信号测定APL，就可以在不受图像处理部18的图像处理影响的情况下实现对应于输入图像信号的背光亮度控制。因此，如图1那样从图像处理前的图像信号中测定APL为好。

例如，如图2所示，背光单元17其构成是在安装于液晶板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：光控电路和逆变器(都未示出)，光控电路输出作为光衰减信号的脉宽调制输出，其矩形脉冲的高电位电平和低电位电平的信号期间比(占空比)根据自背光控制部16输入的背光亮度调整信号变化，而逆变器接收来自光控电路的光衰减信号，生成对应于光衰减信号的周期及电压的交流电压，将所生成的交流电压施加至荧光管31进行通电及驱动。逆变器在上述光控电路输出的高电位电平时进行动作，在低电位电平时停止动作，由此通过按照光控电路的输出占空比进行间歇动作来调节光源的亮度。

另外，如图3所示，背光单元17其构成也可以是在安装到液晶板20背面的壳体30内配设包括红、绿、蓝三原色在内的多色的LED光源，即配设红色光源41、绿色光源42、蓝色光源43。LED光源的发光亮度可通过对每个LED光源的LED电流进行控制。再有，虽未图示，同时采用上述荧光管与LED的方案的单元可以用作背光单元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“侧-边缘型”的结构来照明液晶板20。

亮度控制表23规定对应于输入图像信号的一个帧单位的图像信号的特征量(这里是APL)的背光光源的发光亮度的关系。而且预先将亮度控制表23存储到诸如ROM等表存储器中，背光单元17的发光亮度根据从要显示的输入图像信号检测出的APL，用亮度控制表23加以控制。

滤波器15确定当背光亮度系按照APL的测定值进行控制时背光光源的发光亮度对帧间APL变化的跟随性，例如，滤波器15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，并通过使用该输入APL以及一个或多个其中各APL皆赋予了权重的帧的诸APL进行加权平均运算，算出输出APL。这里，能可变地设定反映在该帧上的先前帧级的数目，对当前帧及先前的帧(设定的级数)分别设定权重。对当前帧的APL和所用级数的延时帧的APL根据其各自的权重进行加权平均并输出结果。这样一来，即可妥当地设定跟随实际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根据所用的亮度控制表23输出背光亮度调整信号，以调整对应于输入APL的背光亮度，由此控制背光单元17的光源发光亮度。

另外，液晶显示装置1包括用于接收遥控装置27发送的遥控控制信号的遥控器光接收部25。遥控器光接收部25例如用于接收红外线遥控操作信号的光接收LED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执行规定的控制。

另外，液晶显示装置1具有响应于提供给诸如上述遥控装置27等规定的操作手段的用户操作来调节液晶板20的显示画面亮度的调光模式功能。调光模式功能通过响应于用户操作改变背光单元17的光源发光亮度，来调节液晶板20的显示画面的亮度。

更具体地，微型计算机21响应于用户操作，输出用于规定操作的亮度调整系数。亮度调整系数用来响应于用户操作进行画面整体的亮度设定。例如，在液晶显示装置1保留的菜单画面等中，设定用于画面亮度调整的项目。用户通过操作该用于设定的项目能够设定任意的画面亮度。微型计算机21识别该亮度设定，并按照该设定的亮度向乘法器26输出亮度调整系数。乘法器26根据设定的亮度通过将当前使用的亮度控制表23的亮度控制值乘以亮度调整系数而将背光单元17点亮在一定亮度水平。

否则，也可以在表格存储器22中预先准备分别对应于调光模式的亮度设定的多个亮度控制表23，微型计算机21可以按调光模式识别亮度设定，选择要用于背光单元17的控制的亮度控制表。在变更了亮度控制表时，通过计算等等可以获得在当前表与变更后的亮度控制表之间的多个亮度控制表，表由此可以逐渐变更。

另外，液晶显示装置1具备亮度传感器24作为用于检测液晶显示装置1周围的亮度(周围的照度)的亮度检测手段。作为该亮度传感器24，例如可以用光电二极管。亮度传感器24生成一个对应于检测出的周围光的直流电压信号，并输出到微型计算机21。微型计算机21向乘法器26输出亮度调整系数。乘法器26根据装置周围亮度通过将当前使用的亮度控制表23的亮度控制值乘以亮度调整系数来以一定亮度点亮背光单元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。在变更了亮度控制表时，通过计算等等可以获得在当前表与变更后的亮度控制表之间的多个亮度控制表，表由此可以逐渐变更。

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，横轴以百分比值表示APL，显示图像在整个画面上全黑时APL为0％，显示图像在整个画面上全白时APL为100％。纵轴表示背光光源的发光亮度比，背光光源的发光亮度最亮时，该比为100％，背光光源关灭时，该比为0％。

图4所示的亮度控制特性表明，背光光源对APL的亮度控制特性有所改变，对应于以“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。这里，定义背光光源对图像信号的特征量(本例中为APL)的亮度控制特性的斜率发生变化的点为特性变更点。图4中，分别贯穿4个区域A～D的各直线的交点p1、p2、p3即为特性变更点。p1的APL值是第一预定值C1和第二预定值C2，而p3的APL值是第三预定值C3。这里，本发明的预定值对应于第三预定值C3。图4中，一个具有为其设定了特性变更点p1的APL值(＝C1)的点表示包括背光光源的发光亮度最大值的亮度控制特性。但是，例如，如果如图7所示的亮度控制特性那样，存在一个背光光源的发光亮度为最大值且恒定的APL区域(C1～C2)时，则以该APL区域中的最低APL值的APL值作为第一预定值C1，最高APL的APL值作为第2预定值C2。即，对于图4的亮度控制特性，背光光源的发光亮度表现出最大值的APL仅为1个点，因此C1＝C2。

在图像信号的特征量极小的区域(区域A)，存在许多即使使背光光源的亮度下降，也能维持图像的显示品位的图像，如下文所述。这是因为图像中有许多对于整体画面对比度感低，不易受到背光亮度影响的缘故。这类图像存在随着图像信号的特征量变小而增强的倾向。因此，图像信号的特征量越小，背光光源的亮度可降低得越多。在区域A中，从背光光源为最大亮度的特性变更点p1开始，随APL变小，发光亮度降低。

在图像信号的特征量极大的区域(区域D)中，如下文所述，存在许多即使使背光光源的亮度下降，也能维持图像的显示品位的图像。图像有随着号图像信号的特征量变大而增大的倾向。这是因为图像信号的特征量越增大，画面整体亮度越增大，因此，即使背光光源的亮度下降，也可维持令人满意的图像显示品位。因此，APL越大，背光光源的亮度可以降低得越多。在区域D中，从背光光源的亮度特性变更点p3开始，随着APL增大，使发光亮度降低。

在区域B、D，与上述的常规技术一样：在特征变更点p1附近，背光光源的发光亮度增大，对比度感提高；在特征变更点p3附近背光光源的发光亮度减少，不必要的炫目感减少。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。

为了决定特性变更点p1和p3，进行了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，并研究了背光光源的亮度控制特性与电力消耗的关系。在主观实验中，以下两者——输入图像信号的APL值；通过显示输出该输入图像信号之时背光光源的发光亮度的影响——之间的关系做了量化。

更具体地：任意准备多个APL值各不相同的图像；在各图像被显示时，观测背光光源的发光亮度在高亮度、低亮度之间切换时其图像显示品位；通过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高亮度明显必要。4高亮度在某种程度上是必要的。3高亮度是否必要还不清楚。2高亮度不是那么必要。1高亮度明显不必要。

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，它是关于图像显示品位的主观评价值的平均值。试验表明，随着Y轴上的值增加，为维持图像显示品位，有必要使背光光源的发光亮度为较高亮度。

在APL分别为2％以下、90％以上的区域，图像评价值为1，根据该评价，该区域被判断为“高亮度显然是不必要的”。即，对于该范围所属的所有图像而言，高亮度是不必要的。这是因为，APL在2％以下的图像不能被识别为图像，而APL在90％以上的图像整个画面几乎都是一片白，据此判断高亮度是没有必要的。

APL在从2％到25％的区域中，随着APL值的增加，高亮度的必要性几乎直线地上升，在APL为12％左右，需要高亮度的图像几乎为所有图像的一半左右。这是因为，据判断，APL在12％附近或以下的区域，少数图像需要高亮度，而APL在12％左右或以上的区域，许多图像需要高亮度。

在APL为25％左右的区域，几乎所有图像需要高亮度。这是因为，甚至于为了作为图像的细微部分，这些图像需要其对比度，所以所有图像需要高亮度。

在APL为30％至90％的区域，高亮度的必要性逐渐减少。在APL为30％左右的图像，与APL为25％附近的图像相同，大部分的图像需要高亮度。但是，当APL从30％推移到90％时，显著地炫目的图像增多。在APL为68％左右的区域中，约有一半的图像不需要高亮度。在APL为90％的位置上，大多数的图像不需要高亮度，故而认为从对比度炫目的观点来看，低亮度的必要性提高了。另外，根据APL是在68％左右或以上，对图像是否需要高亮度的判断发生改变。

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。对APL在25％以下的区域的结果所做近似得到：

y＝0.20x+0.61

图像评价值为3时的APL值为12.2％。即，假如设定第一预定值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次曲线近似APL为30％至90％的区域时，得到

y＝-0.0008x^2+0.030x+4.71

图像评价值为3时的APL值为68.2％。即，假如设定第三预定值C3为68.2％以上，则可以说能维持最低限度的图像显示品位。

以下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，算出当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。测定的图像为电影。因为电影是观看者最关心图像品位的图像内容，出现低APL的频率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；C1的值为10％时，电力削减量约为1％；通过使C1的值移向更高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％。

对上述的实验和电力消耗计算结果进行讨论。在这种产品中，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，对于图像评价值各自在3以上的区域，即各自包括许多为了维持图像的显示品位就不应当使背光光源的发光亮度下降的图像的区域，则决不能降低背光光源的发光亮度，而对于图像评价值3以下的区域，即即使降低背光光源的发光亮度，图像显示品位上也不会发生问题的区域，则可以使背光光源的发光亮度降低。

更具体地，对于APL在12.2％以下、68.2％以上的图像，通过更多地降低背光光源的发光亮度，也可能维持图像的显示品位，同时削减电力消耗。

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显示品位并使电力削减量最大化的C3的最佳值是12.2％。另一方面，虽然是少数，但在图像评价值3以下的区域仍然存在当背光光源的发光亮度降低时图像显示品位就降低的图像。因此，通过降低C1的值，能维持更多图像的显示品位。更具体地，通过从12.2％降低C1的值，能维持图像的显示品位的图像就增多，在设定C1的值为2％时，能维持所有的图像的显示品位。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的取值范围是2％到12.2％，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，对于实际产品，有必要决定是以图像的显示品位为重还是以节省电力为重，据此相应地设定C1的值。

当今，电子设备的省电是必须的事情，作为制品，在主张省电的效果时，认为至少1％以上的效果是必要的。因此，本实施方式中，设定电力削减量为1％以上。例如，节能法中将每年的工厂效率改善目标定为1％的原因也是考虑以1％作为界限。设定电力削减量为1％以上时，C1的值为10％。因此，本实施方式中设定C1的值为10％，说明如下。

为澄清上述内容，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”是指能维持全部图像品位的值，“1”是指能维持图像的显示品位的图像最少的值。因此，当C1值设定为25％时，所有图像的显示品位无法维持。可见：通过从25％开始降低1的值，能维持图像的显示品位的图像逐渐增多；在设定C1的值为2％时，能维持所有图像的显示品位。特别地：当图像特征值为3以上之时即为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，有必要将C1的值设定在10％以上。

C3也与C1同样地进行讨论。C3的最佳值是68.2。虽然是少数，但在图像评价值为3以下的区域仍然存在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，能维持更多图像的显示品位。

更具体地，通过从68.2％开始增大C3的值，能维持图像的显示品位的图像就增多，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显示品位并使电力削减量最大化的C3的最佳值是68.2％。但是，由于与低APL侧相比，在高APL侧的电力削减的效果较差等原因，本实施方式中最大限度地维持了图像的显示品位。因此，设定C3的值为90％，说明如下。

如上所述，本实施方式的实施例中，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，为了以可能的较低APL值提高光源发光亮度，由此提高比度感，且为了在较高的APL值降低光源的发光亮度，由此减轻不必要的炫目感，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，本实施方式的特征是，对于图像信号的特征量非常小的图像及那些特征量非常大的图像中的任何一种或者两种，抑制背光光源的发光亮度，由此在维持图像质量的同时使电力消耗降低。如果满足这样的特征，那么亮度控制特性就不限定于上述的实施例。例如，如图7所示，在APL比最低APL侧的特性变更点p1大的信号区域中，可能存在背光光源的发光亮度值恒定的信号区域q。扩大信号区域q，便是增大背光光源的发光亮度较高的区域，也便是增大能得到对比度感更高的图像的区域。因此，图像的显示品位得以提高。在图7的亮度控制特性中：设定特性变更点p1的APL的值(10％)相当于本发明的第一预定值C1；设定特性变更点p4的APL的值(20％)相当于本发明的第二预定值C2；设定特性变更点p3的APL的值(90％)相当于本发明的第三预定值C3。

亮度控制特性不仅是上述那样的线性的，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。作为APL在第一预定值C1与第三预定值C3之间的亮度控制特性，也可以用APL越小则背光光源的发光亮度越小的特性控制光源发光亮度。由此抑制黑色浮动，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具备按照响应于对诸如遥控装置27等规定操作手段的用户操作来调节液晶板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，控制与上述调光模式的设定相关联、或于周围亮度变化相关联的背光光源的发光亮度用的亮度控制特性发生改变。这样一来，能够按照这些条件的变化，以适当的图像质量且低电力消耗来显示图像。这样的亮度控制特性变化，可以只响应于上述调光模式来执行，也可以只响应于周围亮度的变化来执行。也可以按照调光模式与装置周围的亮度两方面的条件来执行。除此之外，也可以对调光模式与装置周围亮度的各条件，采用不同的亮度控制特性。

如上所述，亮度控制特性在这种情况下的变化，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，也可以是通过准备多个亮度控制表23并且按条件选择使用来执行。此外，在变更亮度控制表时，可以在当前表与通过演算等得到的变更后的亮度控制表之间取得多个亮度控制表，由此，表的变更可以逐渐进行。

图8是按照调光模式的设定或周围的亮度所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的实施例中，设定7种亮度控制特性(I)～(VII)。这里，在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，基本地使背光光源的发光亮度下降。或者，随着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，能减少画面的炫目和刺目感，以适宜的亮度显示图像，还使电力消耗降低。

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电力消耗的控制特性。

首先考查不执行对应于APL的背光光源的发光亮度控制的情况。不按APL进行发光亮度控制时，一般是在调光模式的控制下或在对应于装置周围的亮度的控制下，单纯地将背光光源上调或下调到某一发光亮度。该发光亮度值(光控制电平)表示为d₂。在这些控制中，初期值(标准值)表示为d₀，背光光源的最大可能发光亮度表示为d_max，最小可能发光亮度为d_min。

同时假定，在上述说明上追加对应于APL的发光亮度控制。从亮度控制特性的曲线求得的发光亮度值表示为d₁。这时，利用以下方程式应用基于调光模式/装置周围亮度的控制，由此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，得到下式：

D＝d₁+(d₂-d₀){(d_max-d₁)/(d_max-d₀)}   (1)

调光电平d₂小于初始值d₀时，得到

D＝d₁-(d₀-d₁){(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)设定在背光光源的最大可能发光亮度。这时，亮度控制特性(I)不依存于作为图像信号的特征量的APL，而是恒定的。亮度控制特性(VII)设定在背光光源的最小可能发光亮度。这时，亮度控制特性(VII)也不依存于作为图像信号的特征量的APL，而是恒定的。

作为标准的亮度控制特性(IV)的特性变更点与亮度控制特性(I)的特性变更点之间的距离被3等分，由此确定各亮度控制特性(II)、(III)的特性变更点。同样地，作为标准的亮度控制特性(IV)的特性变更点与亮度控制特性(VII)特性变更点之间的距离被3等分，由此确定各亮度控制特性(V)、(VI)的特性变更点。从这些亮度控制特性(I)～(VII)中，按照调光模式的设定或按照周围亮度来选择(或通过演算算出)背光光源的发光亮度控制要使用的亮度控制特性。

通过设定亮度控制特性，除了为最大/最小可能发光亮度设定的亮度控制特性(I)、(VII)外，在一种亮度控制特性中的特性变更点之间总是形成倾斜度，由此用户能够觉察到与APL的变化相关联的画面亮度变化。例如，如果使标准的亮度控制特性(IV)沿发光亮度方向上平行移动，当控制特性(IV)接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触及最大可能发光亮度或最小可能发光亮度，形成一个平坦部分。

这时，即使APL变化，背光光源的发光亮度也不改变。这时，在多种的亮度控制特性中会产生一个包括重叠的发光亮度电平的部分。在这种情况下，特别是当亮度控制特性与调光模式连动时，这种连动不是所希望的，因为会产生即使执行调光也不能改变背光光源的发光亮度的情况。

如上所述，当用户根据装置周围的亮度调节调光电平或调节画面亮度时，用户可以通过在初始值与背光光源的最大可能发光亮度之间、及在初始值与背光光源的最小可能发光亮度之间的多个等间隔的亮度级上改变发光亮度，来调节观看任意图像时对亮度变化的感受。

图9示出通过准备多个亮度控制表并变更其表号来防止背光光源的亮度急剧变化的示例性操作的流程图。将说明按照液晶显示装置周围亮度变更亮度控制表的处理例。在当前所依的亮度控制表号为“M”的情况(S1)，当根据传感器测知液晶显示装置周围的亮度发生变化时(S2)，基于该亮度确定亮度控制表中要使用的表号.为“N”(S3)。

在上述S3中确定的亮度控制表N与当前的亮度控制表M之间，从分别具有不同的中间亮度控制特性的多个亮度控制表中选择其亮度控制特性最接近当前亮度控制表M的亮度控制表n，将该表作为当前要使用的亮度控制表n进行更新(S4)。

判断当前要使用的亮度控制表n与目标亮度控制表N是不是同一张表(S5)。当表n不是同一张表时，在待机一定时间(例如5帧)之后(S6)，选择在亮度控制表n之后亮度控制特性最接近亮度控制表N的亮度控制表“n+1”(S7)。所选的亮度控制表n+1作为当前要使用的表n(通过更新表n+1)进行更新(S4)。

利用上述的处理，重复亮度控制特性的阶梯式变更，直至当前使用的亮度控制表变成目标亮度控制表N。在当前亮度控制表成为表N时，结束对应于周围亮度的变化对亮度控制表进行切换和选择的处理。

在上述实施例中，已经描述了对应于液晶显示装置周围亮度的变化进行的亮度控制表的示例性切换和选择处理。但是，当在调光模式期间响应于用户操作切换亮度控制表时，要判断在上述S2中是否根据调光模式执行了画面亮度的改变，而要使用的亮度控制表的号在上述步骤S3中根据这些变更条件确定。这样一来，可以阶梯式地切换亮度控制特性，直至到达目标亮度控制表。

图10示出通过在变更了亮度控制表号时执行演算逐渐转变到变更后的亮度控制表的示例性操作的流程图。这里，使用图1所示的亮度控制表的选择部分的环路R。在当前所依的亮度控制表号是“S”的情况中(S11)，当根据亮度传感器测得液晶显示装置周围的亮度发生变化时(S12)，亮度控制表中要使用的表的号基于该亮度确定的(S13)(这里假定要使用的表的号确定为“T”)。

提取当前使用的亮度控制表S与所确定的亮度控制表T之间的亮度(控制背光光源的发光亮度用的控制量)对输入图像信号的图像信号的特征量(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，在亮度控制表S与T之间对用于控制背光光源的发光亮度的全部控制值进行比较，将各个比较结果取为差分。

当判断的结果是上述差分大于或等于阈值m时，对当前亮度控制表S的发光亮度特性予以修正，使得发光亮度特性以预定值幅度靠近目标亮度控制表T的发光亮度特性，S重新表示为S’(S17)。在待机一定时间后(例如5帧)(S18)，操作再返回S14，提取修正后的当前表S(更新为S’后的S)与目标亮度控制表T之间的差分，将提取的差分与阈值m进行比较。

如上所述，重复亮度控制特性的阶梯式变更，在当前亮度控制表S与目标亮度控制表的差分达到小于阈值m之时，将当前亮度控制表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切换和选择处理。

在上述实施例中，在根据调光模式切换亮度控制表时，在S12处还要判断是否有因调光模式引起的画面的亮度变化。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号。这样一来，可以阶梯式地切换亮度控制特性，直至到达目标亮度控制表。

图11示出在变更了表的号时通过变更一定次数的亮度逐渐过渡到变更后的表的亮度控制特性的操作流程图。下面参照图11说明使用256帧变更亮度控制特性的操作。如果当前所依的表号是P(S21)，当亮度传感器测得液晶显示装置周围亮度发生了变化时(S22)，随之确定对应于变更后的类型码应使用的表的号(这里假设所确定的表的号为Q)。同时设定变更次数c为1(S23)。根据下式(3)计算出通过将当前表P与上述确定的表Q加权而获得的变化了的亮度，并修正该亮度(S24)。

修正亮度P’＝(Q·c+P(256—c))/256...(3)

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，计数值c更新1次(S27)，再次用上式(1)修正当前亮度为P’。重复S24→S25→S27的动作达预定次数。当进行了预定次数即256次的修正时，最终将当前表P变更为要使用的表Q。尽管上例中示出用256帧来逐步修正亮度表的实施例，但变化的缓和度(过渡时间)可以通过设定预定次数来能调整，而不局限于256帧。这样，当液晶显示装置周围的亮度发生变化时，可以防止光源发光亮度的急剧切换。

类似地，在上述实施例中，在根据调光模式切换亮度控制表时，在上述S22中判断是否存在因调光模式引起的画面亮度的变化，在上述步骤S23中根据这些变化的条件确定要使用的亮度控制表的号。这样一来，可以和缓地切换亮度控制特性直至达到要使用的目标亮度控制表。

当背光光源的发光亮度根据APL受到抑制时，为求出APL，也可不必求出一个帧内全部的图像信号的亮度电平的平均值。例如，可以求出除显示图像的边缘部之外的中心部附近的图像信号的亮度电平的平均值，用它作为图像信号的特征量。例如，基于从所接收的广播信号分离/取得的类型信息，可以对所接收的信号进行选通门控制，从而使除去预先设定的画面区域(极有可能是重叠有文字/符号的)，由此只测定包括预定的部分区域的图像信号的特征量。以上参照附图给出了本发明的实施例，在上述实施例中，用APL作为输入信号的特征量，并且按照APL控制背光的发光亮度。但是，上述图像信号的特征量并不局限于APL，例如也可以用输入图像信号的一个帧中的峰值亮度电平的状态(有或无、或者多或少)。同样地，作为输入图像信号的特征量，也可以用一个帧内的预定部分(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)，或者基于将它们加以组合而获得的图像信号的特征量，对背光的发光亮度进行可变地控制。

此外，上述亮度控制不仅适用于包括图2或图3所示的背光单元17的直视型液晶显示装置，而且适用于诸如液晶投影仪等投影型显示装置。在这种情形中，通过在液晶板的背面照射光源光，根据上述亮度控制特性控制光源光的发光亮度就可执行图像显示。

Claims (1)

1.一种液晶显示装置，其包括显示图像的液晶板和照射该液晶板的光源，且其在输入图像信号的特征量大于预定值时对所述光源的发光亮度进行可变地控制，从而随着该特征量变大，使所述光源的发光亮度降低，其中，

所述输入图像信号的特征量是一个帧内的平均亮度电平对输入图像信号的最大亮度电平的比率，且其中

对于所述预定值，所述一个帧内的平均亮度电平对输入图像信号的最大亮度电平的比率设定在68.2％至90.0％的范围内。(从这里开始，一个权利要求只有一个句号)。

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