CN102150193A

CN102150193A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN102150193A
Application number: CN2008801310313A
Authority: CN
Inventors: 安达武志
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd; ATRC Corp
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd; ATRC Corp
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: WO2010029650A1; US8780035B2; JP2010066710A; CN102150193B; US20110164050A1; JP4837009B2

Abstract

本发明所提供的具有使用了LED(12)的背光灯和液晶显示元件(11)的液晶显示装置中，进行对输入到液晶显示装置的影像信号中影像的图像分析，基于图像分析的结果，在液晶显示元件(11)中的控制和在背光灯中的控制这两者中进行画质调整。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，尤其涉及具有背光灯等光源的液晶显示装置。

背景技术

在液晶显示装置中，对画质的高品位化要求高，因此关于高品位化的技术开发也不断进行。一般，在能够进行彩色显示的液晶显示装置中，液晶显示元件由彩色过滤器以及背光灯构成，从液晶显示元件的背面照射背光灯的光，由液晶显示元件控制该光的穿透，透过彩色过滤器被显示的部分在人眼中被识别为图像。

作为这种背光灯的光源，以往大多使用了冷阴极管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp)，但因为冷阴极管中包含水银等有害物质和消耗电力高等对环境的不良影响，逐渐使用采用发光二极管(LED：Light Emitting Diode)的光源。采用了LED的光源还可以动态地进行亮灭，可以进一步降低消耗电力，使画质更加高品位化，具有更高的可靠性。因此，目前被应用于手机等中的小型液晶显示装置中，今后将逐步应用于大型的液晶显示装置中。

图11中示出以往的使用了冷阴极管的液晶显示装置的构成。该液晶显示装置包含液晶显示元件101和设置在该液晶显示元件101的背面的作为光源的冷阴极管102。所输入的影像信号在信号处理单元103中进行信号处理，由画质改善单元104改善画质后，输入到液晶显示元件101中进行图像显示。

日本专利公开2008-134466号公报中记载了对这种液晶显示装置进行画质调整的方法。

但是，在图11中示出的构成的液晶显示装置中，只能在液晶显示元件101中进行画质的改善。并且，液晶显示装置的整体亮度很大程度上依赖于响应速度较慢的背光灯的冷阴极管102的亮度，如果要提高白色亮度，则黑色亮度也变高，如果要降低黑色亮度，则白色亮度也变低。因此，在亮度的调整中具有限度。

尤其，在划分液晶显示装置的画面而进行背光灯光源的控制的高级(Top型)背光灯所进行的区域调光技术中，如图12所示，被划分的边界附近的背光灯的亮度变化部112与影像信号中的亮度变化部111不自然地在时间上错开而重叠，因此产生反而使画质劣化的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种在具有背光灯的液晶显示装置中，可以显示高品位、高画质的影像的液晶显示装置。

本发明所提供的具有背光灯和液晶显示元件的液晶显示装置中，进行对输入到所述液晶显示装置的影像信号中影像的图像分析，基于所述图像分析的结果，在所述液晶显示元件中的控制和在所述背光灯中的控制这两者中进行画质调整。

在本发明中，所述图像分析对所述影像信号中的影像的黑色电平、白电平、平均亮度、色度、色彩、空间频率成分进行。

在本发明中，在进行所述背光灯中的控制后，进行所述液晶显示元件中的控制。

在本发明中，所述背光灯中的控制基于对所述影像信号中的影像顺序地进行黑色电平检测、白电平检测、平均亮度的检测、色彩的检测的结果来进行。

在本发明中，所述背光灯由LED或多个LED的集合体构成。

在本发明中，所述图像分析被分为宏观分析和详细分析而进行，所述宏观分析对所述影像信号中的影像进行关于亮度、色度、色彩、空间频率成分的分析，所述详细分析对所述影像信号中的影像进行关于水平数据和垂直数据的分析。

在本发明中，白平衡的控制在所述背光灯中的控制中进行。

根据本发明，可以提供能显示高品位的高画质影像的液晶显示装置。

附图说明

图1为本发明的液晶显示装置的构成图。

图2为画质改善电路中用于改善画质所需的部分的构成图。

图3为亮度直方图的概要图。

图4为色度直方图的概要图。

图5为色彩直方图的概要图。

图6为空间频率直方图的概要图。

图7为色温与亮度的相关图。

图8为以往的液晶显示装置中的白平衡的说明图。

图9为本实施方式的液晶显示装置中的白平衡的说明图。

图10为CCFL管和LED的消耗电力的比较图。

图11为以往的液晶显示装置的构成图。

图12为高级(Top型)背光灯中的区域调光技术的说明图。

主要符号说明：

11为液晶显示元件，12为LED(背光灯)，13为信号处理电路，14为画质改善电路，15为LED驱动器，16为背光灯驱动器，17为调整器，21为数据图表分析电路，22为水平数据，23为垂直数据，31为直方图分析电路，32为亮度直方图，33为色度直方图，34为色彩直方图，35为空间频率直方图，41为画质调整电路。

本发明的最佳实施方式

下面说明本实施方式的液晶显示装置。

图1中示出作为本实施方式的光源而使用LED的液晶显示装置的构成。该液晶显示装置包含液晶显示元件11和设置在该液晶显示元件11的背面的作为光源的LED12。所输入的影像信号在信号处理电路13中进行信号处理，由画质改善电路14改善画质后，被分为发送到液晶显示元件11的控制系统的信号和发送到LED驱动器15的信号，基于发送到液晶显示元件11的控制系统的信号来控制液晶显示元件11，同时基于发送到LED驱动器15的信号来进行LED12中的控制。

在具有这种构成的液晶显示装置中，可以在液晶显示元件11和作为背光灯光源的LED12这两边进行画质的改善。

即，由于LED的响应速度快，与CCFL管不同，作为光源可以用于改善画质的控制中，因此在本实施方式中利用这种LED的特性，进行将要显示在液晶显示装置的画质的改善。

需要说明的是，虽然在本实施方式中以LED为例进行说明，但LED以外的、响应速度快的光源，均可用作本实施方式的液晶显示装置的背光灯。

但是，如果与液晶显示元件11无关地仅对LED12单体进行亮度控制等，则不仅得不到所期望的画质的改善效果，还会降低显示品位。

在本发明的实施方式中，对所输入的影像信号进行宏观分析和详细分析这两种分析后，基于该分析结果，将液晶显示元件和背光灯这两者有机地结合进行控制，从而可以对液晶显示装置整体的画质进行大幅度的改善。

即，在影像信号的影像中，基于进行详细分析和宏观分析的结果生成画质控制参数，基于该画质控制参数将液晶显示元件中的控制和背光灯中的控制有机结合，进行画质改善。由此，可以在液晶显示装置中容易进行高品位、高画质的显示。

根据图2说明本实施方式的液晶显示装置的画质改善方法。输入到液晶显示装置的信号分别被输入到设在液晶显示装置内的数据图表分析电路21和直方图分析电路31中。

在数据图表分析电路21中进行详细分析。具体来讲，将图像信号分为水平成分和垂直成分，对各信号成分进行分析，生成水平数据22和垂直数据23。

另外，在直方图分析电路31中进行宏观分析。具体来讲，对亮度直方图32、色度直方图33、色彩直方图34、空间频率直方图35这四种要素进行分析，生成直方图。

亮度直方图32如图3所示，是亮度与度数之间的相关关系的直方图。

色度直方图33如图4所示，是色环中角度与度数之间的相关关系的直方图。

色彩直方图34如图5所示，是色彩与度数之间的相关关系的圆形直方图。

空间频率直方图35如图6所示，是空间频率和度数之间的相关关系的直方图。

此后，向画质控制电路41中输入水平数据22、垂直数据23、亮度直方图32、色度直方图33、色彩直方图34、空间频率直方图35这六种要素，进行对影像信号中的影像的白色检测、黑色检测、平均图像电平(APL)检测、色度检测、色彩检测、空间频率检测。基于该结果，将在液晶显示元件11中进行了画质改善的信号输出到液晶显示元件11的控制系统中，将在作为背光灯的LED12中进行了画质改善的信号输出到LED驱动器15中，从而可以对液晶显示装置的整体进行画质改善。

下面，对液晶显示装置的画质改善方法进行说明。

在液晶显示装置的画质改善中，最初准备液晶显示装置的基础要素是较重要的。在该基础要素中，如果是液晶显示装置，特别是LED12等的背光灯光源产生较大的影响。需要确定的基础要素可以列举亮度、白色、黑色、对色彩产生影响的白平衡。

图7表示在CCFL管和LED中改变各白平衡时的亮度变化特性。对用虚线表示的CCFL管进行时，白平衡的调整是与亮度的峰值一致的一点调整，通常色温被设定为约10000度。在CCFL管中，通过改变白平衡，可以使亮度显著地变化。另外，对用实线表示的LED进行时，在白平衡的调整中，即使使色温从6500度变化为12000度，亮度也几乎没有变化，呈现稳定的状态。因此，在LED中比CCFL管更容易进行白平衡的调整，因此为了得到高品质的图像，作为液晶显示装置的背光灯最好使用LED。

下面，对液晶显示装置中的白平衡进行说明。

根据图8说明使用了以往的CCFL管102作为背光灯的图像显示装置中的白平衡的调整法。

在使用CCFL管102作为液晶显示元件101的背光灯的情况下，在调整白平衡时，将CCFL管102的色温固定为约10000度的前提下，在设置于画质改善电路104中的RGB放大器105中进行液晶显示元件101的白平衡的控制。在RGB放大器105中，由调整器106控制RGB的各平衡和增值，从而进行白平衡的调整。

由此，影像信号在信号处理电路103进行信号处理后，被输入到画质改善电路104中，进行了白平衡调整的图像信号被发送到液晶显示元件101，从背后通过背光灯的CCFL管102照射光而进行显示。

根据图9说明本实施方式的使用LED作为背光灯的图像显示装置的白平衡的调整法。

在使用LED12作为液晶显示元件11的背光灯的情况下，在调整白平衡时，由于可以通过作为背光灯的LED12进行白平衡的调整，因此不需要在液晶显示元件11中进行白平衡的调整。影像信号在信号处理电路13中进行信号处理后，输入到画质改善电路14中。在画质改善电路14中，并不进行关于白平衡的调整，而是将表示需要调整白平衡的意思的控制信号发送到LED驱动器15中，在LED驱动器15中进行白平衡的调整。具体来讲，通过由调整器17调整LED驱动器15中的背光灯驱动器16，由此控制RGB的各平衡和增值，通过LED12进行白平衡的调整。

由此，影像信号在信号处理电路13中进行信号处理后，输入到画质改善电路14中，基于影像信号的影像被显示在液晶显示元件11上，同时向液晶显示元件11照射在LED12中进行了白平衡的调整的光进行显示。

需要说明的是，一般在电视机等中的白平衡根据用户的喜好，在色温6500度至12000度之间可以进行3～4种设定。如此，当可以调整多个白平衡时，如果由液晶显示元件调整白平衡，则动态范围变小，黑色电平的偏移(offset)量变大，使白平衡的色阶功能大大恶化。相反，如果由背光灯的LED调整白平衡，则因白平衡的调整引起的影响不会涉及到液晶显示元件上，因此不会产生这种问题。

图10中示出作为背光灯而使用CCFL管102的液晶显示装置和使用LED12的液晶显示装置的消耗电力的比较结果。当使用用虚线表示的CCFL管102时，与APL无关，一直需要一定的消耗电力，但是当使用用实线表示的LED12时，可以根据APL进行改变，消耗电力也与APL成比例地变化。在电视机等中的一般的动画影像中，APL为35～45％，因此可以使消耗电力也随之降低。当使用LED12作为背光灯时，除了APL以外还有其他的减少消耗电力的方法。具体来讲，通过进行所谓的0D、1D、2D的动态的脉冲驱动，可以进一步减少10～12％的消耗电力。

下面，对用于画质改善的控制顺序进行说明。开始在作为背光灯的LED中进行控制后，在液晶显示元件中进行控制。

具体来讲，在本实施方式中，为了找出在作为背光灯的LED12中进行控制的要素，其检测方法按照“黑色电平检测”→“白电平检测”→“APL检测”→“色彩检测”的顺序进行。

在黑色电平检测中，可以动态地调整背光灯的亮度的增减量，可以大幅度地减少消耗电力。一般，背光灯处于高亮度状态，因此通过降低背光灯的亮度，可以减少消耗电力。

白电平检测用于控制影像信号中的对比度。一般，背光灯处于高亮度状态，对比度的规定值也可以基于该状态进行设定。如上所述，在黑色电平检测中降低了亮度时，为了防止白电平也同时降低，可以使液晶显示元件中的对比度的控制幅度增加，进行维持白电平的亮度的处理。

APL检测通过获得LED的亮度的控制量与影像信号的对比度的平衡而进行控制，以得到最佳的对比度。如此，在APL中判定黑色电平和白电平之间的关联，找出最佳的LED的控制量和液晶显示元件中的对比度的控制量，减少消耗电力，同时提高影像的对比度。

色彩的检测用于配合彩色色调对基准的白平衡进行移动量的控制。最初，以黑白时进行设定的白平衡值为基准，进行下面的控制。具体来讲，根据暖色(warm)、绿色(green)、冷色(cool)这三种典型的色彩检测进行适当的加权。例如，当暖色为主导颜色时，使白平衡向色温6500度的方向移动，强调红色系统的彩度。并且，当绿色为主导颜色时，使白平衡向色温10000度的方向移动，强调绿色系统的彩度。并且，当冷色为主导颜色时，使白平衡向色温12000度的方向移动，强调蓝色系统的彩度。

作为此时的基准，根据黑白的白色色温、肤色、绿色色彩、红色色彩、蓝色色彩、中间色(黄色、青绿色、品红色)的色彩而进行。

在进行这种作为背光灯的LED12中的控制后，进行液晶显示元件11中的控制。

为了找出在液晶显示元件11中进行控制的要素，其检测方法按照“黑色电平检测”→“白电平检测”→“APL检测”→“色彩检测”→“色度检测”→“空间频率检测”的顺序进行。

由于在作为背光灯的LED12中进行关于黑色电平、白电平、APL、色彩的控制，因此以该状态为基准进行检测和控制。

这里，对于黑色电平、白电平、APL，以对比度增强进行非线性控制，用于调整黑色电平的辉度(brightness)只是用来进行调节，无需进行大的控制。并且，在色彩、色度的颜色系统控制中，也作为调节用，在此也不需要进行大的控制。并且，对应于空间频率的状态，也可以直接进行锐度功能和减少干扰功能的控制。

即，在调整信号系统时，对于黑色电平和白平衡等的调整控制，将其抑制在调节水平，使其在很大程度上依赖于背光灯系统的调整而降低消耗电力，同时有机地结合高对比度和彩度来实现。

上面对本发明的实施方式进行了说明，但上述内容并不用来限定本发明。

(工业上的应用)

本发明涉及液晶显示装置，尤其可以应用于具有背光灯等光源的液晶显示装置。

本国际申请以2008年9月12日申请的日本专利申请2008-235233号作为主张优先权的基础，并在本国际申请中引用2008-235233号的全部内容。

Claims

1.一种液晶显示装置，具有背光灯和液晶显示元件，其特征在于，

进行对输入到所述液晶显示装置的影像信号中的影像的图像分析，

基于所述图像分析的结果，在所述液晶显示元件中的控制和在所述背光灯中的控制这两者中进行画质调整。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述图像分析对所述影像信号中的影像的黑色电平、白电平、平均亮度、色度、色彩、空间频率成分进行分析。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，在进行所述背光灯中的控制后，进行所述液晶显示元件中的控制。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光灯中的控制基于对所述影像信号中的影像顺序地进行黑色电平检测、白电平检测、平均亮度的检测、色彩的检测的结果来进行。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光灯由LED或多个LED的集合体构成。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述图像分析被分为宏观分析和详细分析而进行，所述宏观分析对所述影像信号中的影像进行关于亮度、色度、色彩、空间频率成分的分析，所述详细分析对所述影像信号中的影像进行关于水平数据和垂直数据的分析。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，白平衡的控制在所述背光灯中的控制中进行。