CN104376810A - 控制电路及其显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制电路及其显示装置，具体是一种在CABC驱动中获得很大的低电力消耗效果的控制电路。该控制电路通过使用视频信号中的特征值计算电路，消除画质的不适感，进行B/L亮度的减小。该控制电路包括：亮度控制电路，根据所输入的视频信号控制背光源亮度；以及灰度转换电路，用于根据该被控制的亮度转换所输入的视频信号的灰度。该控制电路在全白色作为视频信号被输入、从全白色的显示状态在任意的画面区域中显示1像素的黑色、显示1像素的黑色的画面区域的比例逐渐增大、并且视频信号连续地变化直到全白色的画面区域达到1像素白色的情况下，在画面区域达到1像素白色的期间，背光源亮度连续地平滑地减小。

Description

控制电路及其显示装置

相关文献的交叉引用

本发明基于并要求2013年8月15日提交的日本专利申请No.2013-168804的优先权的权益，该日本专利申请的全文并入本文中供参考。

技术领域

本发明涉及控制电路及其显示装置。具体地，本发明涉及应用于诸如数据处理器的各种显示装置的控制电路及其显示装置。

背景技术

近年来，关于薄型显示装置的电力消耗，诸如在液晶显示装置中使用的背光源(以下，命名为B/L)的LED的低消耗电力化已得到发展。然而，在以始终点亮的状态使用的显示装置等中，总的电力消耗中B/L电力消耗所占的值仍然很大。

在这些显示装置中，已知根据输入的视频信号来控制B/L亮度的技术。

例如，当输入整体上灰暗的图像时，设计成减小B/L亮度并根据亮度的减小量进行伽玛校正。因此，通过减小对屏幕图像的可视性的影响，来实现低电力消耗。这种方法称为CABC(自适应背光亮度控制)控制。

将详细描述该方法。根据该方法，当所输入的视频信号由整体上暗的灰度(低灰度)构成时，通过增大B/L亮度的减小量、灰度转换量(从低灰度转换到高灰度的比率)、以及面板的透过率，能够实现低电力消耗。当所输入的视频信号由整体上亮的灰度(高灰度)构成时，通过减小B/L亮度以及灰度转换量，能够实现屏幕图像的原本的可视性。

通过该方法，为了确定亮度减小量，需要根据所输入的视频信号的一帧中的数据(图像数据)计算视频信号的特征值。换言之，由于亮度减小量由该视频信号的特征值确定，因此画质被视频信号的特征值影响。由此，特征值的计算方法很重要。

从低电力消耗的观点出发，当用于计算特征值的电路本身过大时，在电路中电力消耗增大。因此，减小电路规模非常重要。

现有技术文献(专利文献)

专利文献1日本特开No.2008-304580

专利文献2日本特开No.2007-322901

专利文献3日本特开No.2010-204654

发明内容

在CABC驱动电路中，如上所述，为了确定B/L的亮度减小量，需要计算1帧中的视频信号的特征值。由于该视频信号的特征值是用于改变B/L的亮度的值，因此该值设计成影响画质。

可以考虑上面的特征值的各种计算方法。作为使用直方图的方法，给出特征值计算方法的一例，该方法被设计为将1帧中的各像素的视频信号的灰度值表示为直方图，并根据直方图数据减小B/L的亮度。

但是，存在在使用直方图的情况下亮度不连续地变化这样的问题。因此，参照图5对此进行说明。

例如，作为视频信号的特征值，可以考虑将与从直方图的最大灰度值计数的、等于落在总数的30％的个数的灰度值相对应的值(其中可以设置系数等)设定为特征值。

在本发明中，以视频信号为8位、最大灰度为第255灰度进行说明。

图像A设为在黑色画面(0灰度)中显示30％的白色窗口(255灰度)，

图像B设为在黑色画面(0灰度)中显示29％的白色窗口(255灰度)。

将图像A和图像B比较可知，存在很小的差别或者没有明显的差别。

但是，当基于1帧中的视频信号的直方图设定对B/L的亮度减小量进行设定的视频信号的特征值时，图像A设为将从最大灰度计数落在总数的30％的灰度设定为第255灰度，图像B设为将从最大灰度计数落在总数的30％的灰度设定为0灰度。

即，图像A是基于第255灰度的亮度减小量，图像B是基于0灰度的亮度减小量。虽然图像A和图像B之间有很小差别或者没有差别，但在亮度减小量中在它们之间将产生很大的差别。

当这种视频信号被输入时，画质产生不适感。具体而言，当图像A变化到图像B时，白色窗口中的亮度看起来突然变暗。

为了消除画质的不适感，视频信号的特征值可设置为使用1帧中的视频信号的灰度的平均值。如果将平均值简单地视作视频信号的特征值，即使在高灰度侧包含大量的视频信号的情况下，由于具有相应的亮度减小量，因此存在看起来突然变暗这样的问题。

视频信号的特征值的另一计算方法被设置为计算1帧中的各像素的视频信号的最大灰度值，并根据最大灰度值减小B/L的亮度。

使用该方法，如直方图那样的亮度突然变暗这样的画质不适感消失。

在该方法中，当在1帧中的视频信号中仅包含一个高灰度(接近第255灰度的灰度)的像素时，该灰度可以成为视频信号的特征值。因此存在虽然是整体上灰暗的画面但亮度减小量非常小并且CABC的电力消耗的减小产生很小的效果这样的问题。作为极端的例子，在所有黑色画面(0灰度)的仅一个像素中存在第255灰度的情况下，亮度无法减小。

另外，虽然电路被配置成使用阈值、标准(或判定条件)等组合多种特征值计算方法，但是仍然存在上述的不连续的变化(亮度突变)、由高灰度较多的视频信号被输入时的过多的亮度减小引起的画质劣化、即使在低灰度存在等的情况下由少量的高灰度的存在引起的电力减小效果的减小等。因此，在各要素中具有引起画质的不适感的原因、以及预期很少的低电力消耗效果或者没有低电力消耗效果这样的问题。因此，所有的这些原因和问题不能消除。

例如，专利文献1中描述的传统示例披露了：基于CABC控制的视频信号的特征值的计算方法被配置成确定平均值、最大值、最小值和灰度分布(直方图)中的一个或它们的多种组合，并使用它们实施亮度控制。然而，在仅通过上述的组合实施计算方法的情况下，画质产生不适感。

专利文献2中描述的传统示例披露了：计算方法被配置成计算所输入的视频信号的平均值，在该平均值小于预先确定的阈值的情况下，提高亮度，并且加深伽玛值。因此，即使在整体上灰暗的视频信号的情况下，白色显示部变明亮，黑色显示部变暗。因此，被配置成即使在视频信号的平均值很小的情况下也提高亮度。在该例中，为了将平均值作为阈值改变伽玛曲线，在阈值附近由伽玛特性不连续引起的亮度差异变得显著。

专利文献3中描述的传统示例披露了：将上一帧的最大值和平均值与各自的阈值比较来改变亮度。但是，存在有在阈值附近亮度突变这样的问题。

另一方面，当被配置成计算各特征值并在阈值处切换时，电路规模导致过大的尺寸。因此，产生违背低电力消耗的目的问题。

当设置为通过减小B/L的亮度来减小B/L电力消耗时，画质的不适感成为问题。即，在消除画质中的不适感的状态下减小电力消耗的控制电路是重要的。另外，除非控制电路将其自身的电路规模减小，否则将抑制电力减小的效果。

本发明的目的是提供在CABC驱动中具有更大的低电力消耗效果的控制电路。该控制电路被配置成通过减小视频信号的特征值计算电路的电路规模来减小电路自身的电力消耗，并在消除画质的不适感的状态下执行B/L的亮度减小。

为了解决上述的问题，本发明的控制电路包括：亮度控制电路部，根据所输入的视频信号控制背光源的亮度；以及灰度转换电路部，用于根据该被控制的亮度转换所输入的视频信号的灰度。另外，控制电路被配置成：在全白色作为所输入的视频信号被输入、从全白色的显示状态在任意的画面区域中显示1像素的黑色、显示1像素的黑色的画面区域的比例逐渐增大、并且所输入的视频信号连续地变化直到全白色的画面区域达到1像素白色的情况下，在画面区域从全白色达到1像素的期间，连续地且平滑地减小背光源亮度。

所述背光源的亮度的变化被配置成：与通过由所输入的视频信号的1帧中的视频信号的灰度的平均值和最大值的线性函数(线性变化)所生成的特征值计算出的亮度减小量相比，控制背光源亮度的减小量，使得亮度减小量始终小于或等于由线性函数计算出的亮度减小量。

在上面的配置中，根据本发明的控制电路包括：计算所输入的视频信号的1帧中的所述最大值和所述平均值的电路；设定多个预先确定的系数的特征值系数设定部；以及视频信号的特征值计算电路，其使用所述最大值、所述平均值以及预先确定的系数计算视频信号的特征值。另外，可以使用所计算出的最大值和所计算出的平均值，通过仅由四项构成的多项式函数，生成视频信号的特征值，这四项为平均值的平方乘以系数的项、平均值乘以系数的项、最大值乘以系数的项、平均值和最大值的乘积乘以系数的项。

另外，可以使用计算出的最大值MAX、计算出的平均值AVE、以及任意系数a、b和p、q，通过下面的公式确定视频信号的特征值Rank，

Rank＝(a/p)×(1－(b/q)×AVE)×AVE+(1-(a/p)×(1-(b/q)×AVE))×MAX  (1)

其中a，b，p，q：任意系数

可以通过下面的公式，使用PWM值，确定背光源亮度，

PWM＝(Rank/f(n))^2.2  (2)

其中f(n)：最大显示灰度值(在8位的情况下为255)

另外，在平均值与PWM值之间的关系中，在平均值大的区域中，PWM值的变化率小，并且其倾斜度缓和，而随着平均值变小，PWM值的变化率变大，其倾斜度变陡峭，并且PWM值的变化始终平滑且连续。

另外，在1至1024的范围以及0至31的范围内分别设定任意系数a和b，从而计算视频信号的特征值。

另一方面，特征值系数设定部被配置成设定至少三个系数，并具有根据所计算出的所述最大值改变至少一个系数的特征值系数计算部，并通过该改变的系数计算视频信号的特征值。

可以使用所计算出的最大值MAX、通过假定最大值所设定的任意系数b、以及任意系数c，通过下面的数值表达式，计算系数b_m,

b_m＝(255/c)×(f(n)/MAX)×b  (3)

其中，b：MAX值为255(8位输入时)时设定的任意系数b

c：任意系数

MAX：1帧中的视频信号的灰度的最大值

f(n)：最大显示灰度值(在8位的情况下为255)

可以使用计算出的MAX值、计算出的AVE值、计算出的系数b_m、以及系数p和q，通过下面的公式，确定视频信号的特征值Rank，

Rank＝(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE)×AVE

+(1-(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE))×MAX  (4)

可通过下面的公式，确定背光源的亮度，

PWM＝(Rank/f(n))^2.2  (5)

其中f(n)：最大显示灰度值(在8位的情况下为255)

在上述情况下，可以在第1至第254的范围内设定任意的系数c来计算视频信号的特征值。

另外，根据本发明的显示装置的特征在于配备有控制电路。

(发明效果)

如上所述，被配置成使用通过视频信号的特征值或系数b_m的计算公式以及视频信号的特征值的计算公式计算出的特征值来进行CABC控制。因此，可以在画质没有不适感的情况下，使用具有最小电路规模的驱动电路，来获得低电力消耗，画质的不适感例如是由所输入的视频信号的微小变化引起的亮度的突变、或者在包含大量高灰度的输入视频信号的情况下整体灰暗的感觉。

特别地，视频信号的特征值可通过具有小电路规模的电路结构生成，即，仅由AVE值的平方乘以系数的项、AVE值乘以系数的项、MAX值乘以系数的项、以及AVE值和MAX值的乘积乘以系数的项这四项构成的多项式方程。即，本发明的特征在于，可以不使用ROM、RAM、LUT等，仅通过简单的公式构成电路结构。对于在传统示例1中描述的问题，由于本发明包括所有的这些项，因此亮度可以相对于AVE值连续地变化，并且可以消除画质的不适感。

对于在传统的示例2和3中描述的问题，本发明被配置成通过包括平均值的平方的项和最大值的函数计算特征值，并且具有伽玛特性的连续性。因此，能够获得连续的变化从而使得亮度不会急剧地变化。

附图说明

图1是示出本发明的实施例1中的视频信号的特征值计算电路部的示图。

图2是示出本发明的实施例1中特征值相对于视频信号的平均值的变化的示图。

图3是示出本发明的实施例1中最大灰度值的计算流程的示图。

图4是示出本发明的实施例1中平均值的计算流程的示图。

图5A是示出在本发明的实施例1中考虑了RGB子像素的平均值的计算流程的示图，从而示出所有的子像素的平均值的计算方法。

图5B是示出在本发明的实施例1中考虑了RGB子像素的平均值的计算流程的示图，从而示出子像素的最大值的平均值的计算方法。

图6A、图6B、图6C和图6D是示出在本发明的实施例1中使用直方图进行特征值计算的例子的示图。图6A和图6B是示出图像A的示图，图6C和图6D是示出图像B的示图。

图7是示出在本发明的实施例1中视频信号的窗口区域中的B/L亮度变化的示图。

图8是示出在本发明的实施例1中视频信号的特征值计算部的周边电路的示图。

图9是本发明的显示装置中的整体框图。

图10是示出在本发明的实施例2中特征值相对于视频信号的平均值的变化的示图。

图11是示出在本发明的实施例3中特征值相对于视频信号的平均值的变化的示图。

图12是示出在本发明的实施例4中特征值相对于视频信号的平均值的变化的示图。

图13是示出在本发明的实施例4中特征值相对于视频信号的平均值的变化的示图。

图14是示出本发明的实施例4中的视频信号的特征值计算电路部的示图。

具体实施方式

视频信号的特征值的计算方法的特征在于，创建使用1帧中的视频信号的灰度的平均值(以下，称作AVE值)和最大值(以下，称作MAX值)的函数，并通过该函数计算特征值。

具体而言，函数仅由四项构成，即AVE值的平方乘以系数得到的项、AVE值乘以系数得到的项、MAX值乘以系数得到的项、以及AVE值与MAX值的乘积乘以系数得到的项。然后，通过仅使用了算术运算(指数函数和对数函数等是非期望的，因为使计算复杂化)的多项式的函数，计算视频信号的特征值。因此，在上述的画质的极低的不适感的状态下增加了亮度减小量。

从减小电路规模的观点出发，本发明描述了用于以最小的电路规模计算视频信号的特征值的方法。以下，将参照附图对控制电路及其显示装置进行说明。

(实施例1)

图9示出了整个显示装置的框图。信号处理基板11被配置成从电力供给源12供电以生成用于通过使用诸如DC-DC转换器的电力生成电路13生成用于驱动各种IC的电力，并驱动各种IC。视频信号供给源14被配置成供给视频信号以执行用于通过视频信号处理电路15执行用于在视频图像显示部16中显示图像的信号处理(包括信号的排列转换、垂直同步信号的生成等)，并将如上处理的视频信号供给到显示装置驱动器200和显示装置扫描驱动器201。因此，视频图像被显示在视频显示部16中。

由于液晶显示装置需要用于显示图像的光源，供给到B/L驱动基板202的电源被配置成驱动用于接通各种信号或背光源的电路从而使背光源点亮。

如上所述，视频信号处理电路15产生用于将视频信号输入到显示装置驱动器200的数据排列转换和用于驱动各驱动器的同步信号。本发明的特征在于，根据所输入的视频信号来控制B/L亮度，将详细说明视频信号处理电路15。

图8示出了视频信号处理电路15的亮度控制电路部20。使用该图来说明亮度控制方法。另外，视频信号的灰度表示的值设为8比特(灰度值为0至255)。灰度表示的值不限于8比特，也可以是6比特或10比特。

视频信号处理电路15的亮度控制电路部20由视频信号的特征值计算电路部2、灰度转换电路部100、以及B/L驱动用PWM信号生成部101构成，从而从视频信号输入部1输入视频信号，并向视频信号的特征值计算电路2和灰度转换电路部100传输。

视频信号的特征值计算电路2被配置成根据所输入的视频信号来计算1帧中的视频信号的特征值。在此，视频信号的特征值表示为1帧中的视频信号是全体明亮还是全体灰暗的一个数值。

根据该数值，如果是全体灰暗的视频信号，则B/L亮度的减小量被控制为增大，并节省电力消耗，如果是全体明亮的视频信号，则以使画质的可视性不下降的方式减小B/L亮度的减小量。

即，计算视频信号的特征值。因此，将确定B/L亮度的减小量。

所计算出的特征值被传输到用于控制B/L亮度的B/L驱动用PWM信号生成部101。PWM值根据所计算出的特征值来确定，并传输到B/L驱动基板202。然后，实施亮度控制。

关于控制B/L亮度的方法，在B/L驱动用PWM信号生成部101将根据视频信号的特征值确定的亮度减小量确定为PWM信号。可通过将PWM信号传输到B/L驱动基板202来控制B/L亮度。

通过该控制方法使整个视频信号变暗，由此画质的可视性下降。因此，由于需要根据亮度减小量增大视频信号的灰度使其比原本的灰度更高，因此所计算出的特征值被传输到灰度转换电路部100。

为了增大灰度，改变伽玛特性即可。通过使用LUT(查阅表)或数值表达式改变伽玛特性即可。

如果增大灰度，则必须考虑分辨率。可以使用多灰度化电路等，或者可以在伽玛特性中不出现转折点的情况下进行平滑处理。

灰度转换电路部100根据所计算出的特征值来确定从视频信号输入部1输入的视频信号的灰度转换量，在灰度转换(包括多灰度化、平滑处理等)后将其传输到显示装置驱动器，并显示为视频图像。

虽然以上描述是CABC的基本的电路结构和功能，但本发明的特征在于视频信号特征值计算电路2。将参照图1说明该计算电路。

图1示出了视频信号的特征值计算电路部2的框图。视频信号的特征值计算电路部2由视频信号的最大灰度值计算部3、视频信号的平均值计算部4、特征值系数(a，b)设定部5、以及视频信号特征值计算部6构成。视频信号输入部1的输出与视频信号的特征值计算电路部2和视频信号的最大灰度值计算部3连接。另外，视频信号的特征值计算部6的输出与灰度转换电路100和B/L驱动用PWM信号生成部101连接。

首先，为了根据基于视频信号输入部1输入的视频信号来计算1帧中的视频信号的特征值(以下，称作Rank值)，在视频信号的最大灰度值计算部3中，计算1帧中的视频信号的灰度的最大值(MAX值)和1帧中的视频信号的灰度的平均值(AVE值)。

通过使用特征值系数(a，b)设定部5预先设定的(a，b)的值、MAX值以及AVE值，在视频信号的特征值计算部6，通过仅使用了算术运算的函数(下面的公式(a))计算Rank值。

如使用图8所说明的，所计算出的特征值被传输到灰度转换电路部100和B/L驱动用PWM信号生成部101。灰度转换电路部100和B/L驱动用PWM信号生成部101的结构与图8中描述的结构相同。

将参照图3中的流程图说明MAX值的计算方法。首先，当第一像素的视频信号被输入时，其被储存在命名为A的寄存器中，并将A的值与MAX值进行比较。在上面，由于MAX值的初始值为0，因此第一像素的视频信号被自动地设为MAX值。

接下来，当第二像素的视频信号被输入时，寄存器A的值被更新成第二像素的视频信号的数据，并将寄存器A的值与MAX值进行比较。当寄存器A的值大于或等于MAX值时，MAX值被更新。当寄存器A的值小于MAX值时，MAX值保持不变。

接下来，当第三像素的视频信号被输入时，寄存器A的值被更新为第三像素的视频信号的数据。与上述同样地，将寄存器A的值与MAX的值相互比较。当寄存器A的值大于或等于MAX值时，MAX值被更新，当寄存器A的值小于MAX值时，MAX值保持不变。

通过在1帧中的数据的有效期的过程中进行这些步骤的重复，能够计算出1帧中的视频信号的MAX值。

在视频信号中，每一个像素，存在三种RGB数据。当计算RGB的MAX值时，根据R、G和B的大小的比较，它们中的最大的数据可被认为或视作第一像素的数据。

接下来，参照图4说明AVE值的计算方法。当第一像素的数据被输入时，第一像素的数据被储存在命名为B的寄存器中。接下来，B的值和C的值(C的初始值为0)之和被存储在命名为C的寄存器中(C的初始值被更新)。接下来，C的值除以显示装置中的所有的面板像素的总数，而视作AVE。所有的面板像素的总数由面板决定，并且，总数被预先确定。在1帧中的数据有效期的过程中执行这些步骤的重复。

例如，当第二像素的视频信号被输入时，第二像素的数据被储存在寄存器B中。由于第一像素的数据被储存在寄存器C中，因此寄存器C被更新为第一像素数据和第二像素数据之和。

在像素的总数为n个(n是自然数)的面板的情况下，当第n个像素的数据被输入到视频信号中时，第n个像素的数据被储存在寄存器B中。此时，由于从第一个像素至第(n-1)个像素累加得到的数据之和被储存在寄存器C中，寄存器C被更新为从第一个像素至第n-1个像素累加得到的和与第n个像素的累加。

寄存器C是从第一个像素至第n个像素累加得到的数据，第n像素是最后的像素。由于像素的数量是n，因此通过将寄存器C中的数据除以数值n得到AVE值。

虽然在视频信号中每一个像素存在三种数据，通过将这三种数据累加，视频信号可被认为或视作一个像素数据。在该情况下，需要三倍的像素数量。

一个像素由RGB的三种子像素构成。以下，将考虑子像素，参照图5A和图5B进行详细说明。

作为上述的计算方法，图5A示出了全部子像素的平均值计算方法。在一个像素中存在RGB的三个子像素。在所输入的视频信号的R数据、G数据、以及B数据的总和分别被输入到寄存器B并依次在寄存器C中累加的情况下，需要将寄存器C中的数据除以总数(在该情况下，是像素的总数)，以计算平均值。因此，由于全部画面的子像素的总数等于像素数量的3倍，因此可以将寄存器C中的值除以像素数量与3的乘积。

作为平均值的另一计算方法，图5B示出了子像素中的最大值的平均值计算方法。

上述方法是取三个子像素中的最大值作为一个像素的最大值、输入到寄存器B中并依次累加到寄存器C的方法。由于在这种情况下使用三个子像素中的最大值，因此像素数量对于一个像素是一个值，为了计算平均值，将要除以的个数等于像素数量。

虽然已经描述了用于计算AVE值的两种方法，但各计算方法的特征值如下。在图5A中的全部子像素的平均值计算方法的情况下，由于平均值可以相对较小，因此优先考虑使电力消耗减小是有用的。在图5B中的子像素的最大值的平均值计算方法的情况下，由于平均值可以相对较大，因此优先考虑画质(亮度)是有用的。可以根据用途、特别地其优先度适当地使用任一方法。

使用上述的MAX值和AVE值，可以按照下面的公式(a)计算Rank值。

Rank＝(a/p)×(1-(b/q)×AVE)×AVE﹢(1-(a/p)×(1-(b/q)×AVE))×MAX  (a)

其中a，b，p和q：任意的系数

通过公式(a)的扩展，可以理解：上面的公式由包括以下的四项的多项式构成。

1.AVE值的平方乘以系数的项

2.AVE值乘以系数的项

3.MAX值乘以系数的项

4.AVE值和MAX值的乘积乘以系数的项

本发明的特征在于，视频信号的特征值是通过上面的公式(a)计算出的值。

使用Rank值，通过下式，生成实际的PWM信号的PWM值。

PWM＝(Rank/f(n))^2.2  (b)

其中f(n)：最大显示灰度值

(由于在本发明的情况下以8bit进行说明，因此为255)

如图8所示，在Rank值被发送到灰度转换电路部100之后，执行用于补偿亮度减小量的伽玛转换。从灰度转换电路部100输出的视频信号按照规定的传输格式被传输到显示装置驱动器。

将使用图2详细描述上述的公式(a)。图2示出了作为横轴取AVE值、纵轴取PWM值的图的公式(a)。任意的系数a和b分别被设定为a＝123、b＝8。这些值a和b在确认画质后分别是适当的值。

任意的系数p和q的值分别被确定为p＝l024、q＝4096。这些值p和q分别是用于除以系数a和b值的系数。通过使用2的n次方的值来简化计算，能够实现小的电路规模。

另外，当通过8位的分辨率计算AVE值和MAX值时，p＝l024、q＝4096的设定点分别是适当的值。例如，当AVE值和MAX值的分辨率是10位时，p＝1024、q＝16384将是适当的值。p、q的值可以根据AVE值和MAX值的分辨率而确定为适当的值。

图2中的描述为“线性”的图是为了比较而仅由MAX值的项和AVE值的项构成的多项式生成的Rank值的图。

可以理解的是，由于该线性的图中PWM值以恒定的比例减小，因此该线性图的高灰度侧的亮度减小的比例比本发明的图更大。还可以理解的是，线性图与式(a)中b＝0的一个图相同。

本发明的特征在于，本发明的图通过将b的值设定为至少为1，与线性的图相比，如凸形那样向上弯曲，并且被配置成在比线性图的亮度减小量更高的灰度侧降低亮度减小量，并且被设计为即使是在具有很多高灰度的画面中也能够消除画质的不适感(当然，可以设定b＝0)。

线性图是为了比较的标准而描述的。虽然需要在式(a)中在b＝0时根据AVE值和MAX值严格地计算Rank值并计算PWM值，但该计算省略。实际的运算使数字表达式优先于图。重要的是，通过本发明的公式(a)获得的Rank值大于或等于在公式(a)中b＝0时获得的Rank值(AVE值的线性函数)。这种情况在a、p、q、AVE、MAX的值大于0的情况下始终成立。a、AVE、MAX的值可以为0。

在将对上面的问题具体地进行说明时，Rank值在公式(a)中如下。

Rank＝(a/p)×AVE+(1－(a/p))×MAX  (8)

将公式(a)如下展开。

Rank＝(a/p)×AVE+(1－(a/p))×MAX  (9)

+((a/p)×(b/q)×AVE)×(MAX－AVE)

上面的公式(9)是将下划线部分累加到b＝0时的Rank值的公式。

公式(9)中的下划线部分的项(a/p)、(b/p)、AVE、以及(MAX－AVE)始终是大于或等于0的值，因此平均值不会是大于或等于最大值的值。当将这些值的乘积的值累加到公式时，可以理解的是，其始终是大于或等于b＝0时的Rank值的值。由于(b)的Rank值和PWM之间的关系始终单调递增，因此可以理解的是，其始终成为大于或等于根据b＝0时得到的Rank值计算出的PWM值的值。

在B/L的亮度变化与通过由所输入的视频信号的1帧中的平均值和最大值的线性函数生成的特征值计算出的亮度减小量相比较的情况下，其被控制为始终为小于或等于通过线性函数计算出的亮度减小量的亮度减小量。

具体而言，当B/L的亮度变化被示作图2中的纵轴为PWM值、横轴为AVE值的图时，其被控制为相对于通过一次函数表示的线性函数始终向上凸出的图(类似于凸形)。这种控制亮度减小量的特征在于，即使在高灰度多的画面中也能够消除画质的不适感。

当包括大量高灰度的视频信号被输入时，如果增大亮度减小量，则图像看起来灰暗。这是因为：当所输入的视频信号的灰度值接近最大灰度值时，灰度可以仅改变直到255。

尽管通过将灰度从第243灰度改变到第255灰度，亮度大致增加10％，但是通过将灰度从第249灰度改变到第255灰度，亮度能够仅增大5％。在将灰度范围从第254灰度转换到第255灰度的情况下，亮度的增加量约为1％。因此，在第255灰度被输入的情况下，不能进行用于增大亮度的灰度转换。

即使亮度减小量为10％，也无法在输入第243灰度以上的灰度时，通过灰度转换补偿10％。因此，仅像素中的亮度降低。包括大量高灰度的图像是指高灰度的像素的总数很多。因此，整个图像看起来灰暗。

当作为一例对图像进行说明时，对于在例如夜景、多云的户外、室内等的自然画面中出现具有大量低灰度的图像，大多数情况下AVE值大约为50至70(AVE值预设255)。

具有大量中间灰度的图像经常出现在例如晴朗的户外、树木、以及水果等自然画面中。具有大量中间灰度的图像的AVE值大约为100到120。具有大量高灰度的图像经常出现在例如展现和放大白色衣服、白色器皿以及具有白昼的云的蓝色天空的图像的自然画面中。具有大量高灰度的图像的AVE值大于或等于180。

当包括大量高灰度的视频信号被输入时，为了不产生画质的不适感，亮度减小量必须很小。

另一方面，当包括大量低灰度的视频信号被输入时，大量像素的灰度能够被转换。因此，亮度减小量可以很大。高灰度的像素也可以仅转换直到第255灰度。由于包括高灰度的像素的总数很少，因此不会看起来灰暗。

另一方面，虽然已经说明了传统技术的问题，但作为特征值计算方法的其他例子，也可以对使用直方图的计算方法进行说明。在使用直方图的情况下存在着亮度不连续地变化的问题。

如图6A、图6B、图6C和图6D所示，视频信号的特征值设定为与从直方图的最大灰度值计数降低到总数的十分之三时的灰度值相对应的值。在这种情况下，图像A示出了黑色画面(0灰度)中的30％的白色窗口(第255灰度)，图像B示出了黑色画面(0灰度)中的29％的白色窗口(第255灰度)。

将图像A和图像B进行比较，它们之间存在很小的差别或者没有明显的差别。但是，当基于1帧中的视频信号的直方图对设定B/L的亮度减小量的视频信号的特征值进行设定时，从最大灰度计数降低到总数的30％以下的图像A的灰度为第255灰度，从最大灰度计数降低到总数的30％以下的图像B的灰度为0灰度。

图像A是基于第255灰度的亮度减小量，图像B是基于0灰度的亮度减小量。尽管图像A与图像B之间存在很小的差别或者没有差别，但图像A和图像B的原始图像在亮度减小量方面存在很大的差别。

图7示出了该窗口尺寸与亮度之间的关系。首先，在表示全白色的视频信号被输入的情况下，设窗口尺寸为100％。

接下来，逐渐减小窗口尺寸(全白色)。例如，在窗口尺寸设为30％的情况下，由于基于第255灰度的亮度减小量，亮度减小量为0％。

接下来，在窗口尺寸(全白色区域)设为29％的情况下，由于基于0灰度的亮度减小量，亮度减小量为100％。然后，亮度突然变暗。

当亮度由于视频信号的变化而略微或突然地变化时，画质中的不适感将开始出现。具体而言，当图像A改变为图像B时，白色窗口的亮度看上去突然变暗。

如图7所示，根据本发明，即使在窗口尺寸连续变化的情况下，亮度也不会突变。由此可知，亮度连续地变化。

具体而言，将对所输入的视频信号和B/L的亮度变化之间的关系进行说明。根据本发明，全白色作为视频信号被输入，并且从全白色显示状态在任意的显示区域中显示1个像素的黑色。在该黑色显示区域的比例逐渐增加而白色显示区域将视频信号连续地改变到1个像素的情况下，B/L的亮度从全白色显示连续地减小到一个白色像素，并且亮度不会由于视频信号的微弱变化而突变。

通过使用式(a)在亮度变化的任何部分中都不存在转折点。即使特征值由于图像的微小变化而略微改变，亮度也不会突变，亮度连续地平滑地变化。因此，能够防止画质的不适感。

另外，不需要在全黑色显示时点亮B/L。根据本发明，亮度减小量为100％(B/L灭灯)。这通过式(a)能够理解。

如上所述，由于使用通过式(a)计算出的特征值进行CABC控制，因此能够使画质没有不适感并实现低电力消耗。作为不适感的一例，由于所输入的视频信号的微小变化，亮度急剧变化，并且在包含大量高灰度的输入视频信号的情况下，看上起整体变暗。

(实施例2)

实施例2描述了用于设定在实施例1中所描述的任意的系数b的值的方法。例如，通过将b设为16，能够获得如图10所示的特性。

这在具有大量高灰度的画面的情况下可视性保持良好时是有效的。例如，在诸如B/L亮度原本低的明亮画面中亮度下降的情况下，这是有效的设定。

考虑实施例1，可以将系数b的值设定在1至31的值的范围内。虽然在b＝0时是线性形状，但也可以设为b＝0。

当将b的值增大时，PWM值可能从AVE值超过100％。通过利用限制器限制AVE的值超过所述AVE值可以避免由上述原因引起的不良影响(在超过100％的情况下认为或视作100％)。

设定方法可以如在产品A中b＝8、在产品B中b＝16那样储存在寄存器IC中，或者也可以使用外部ROM改变设定值。

除了实施例2中系数b的设定方法以外，实施例2与实施例1具有相同的结构和操作。

(实施例3)

在实施例3中，将对在实施例1中所说明的系数a的设定方法进行说明。例如，在设定为a＝675的情况下，将获得图11的特性。

这在想要实现在具有大量低灰度的画面中实现低电力消耗的情况下是有效的。如在实施例1中所述的，具有大量低灰度的图像、即灰暗图像的AVE值为大约50至70(在8位输入的情况)。

在这些情况下，能够确定PWM的目标值并确定系数a。例如，在图11中，在AVE值的大约为50时，PWM值为30％。

当太暗时，如果将a的值确定得稍小，则能够增大PWM值。可以考虑画质来确定。

考虑实施例1，可以在1到1024的范围内设定系数a。根据该设定方法，诸如在产品A中a＝123、在产品B中a＝675的系数可以设计为储存在寄存器IC中或者使用外部ROM来改变设定值。

除了本实施例中系数a的设定方法以外，本实施例具有与实施例1相同的结构和操作。

(实施例4)

在实施例4中，将描述使实施例1中所说明的任何系数b与MAX值关联的电路。例如，如实施例1中所述，如果设定系数(a,b)＝(123，8)，则获得图2所示的特性。假设MAX值为255。

考虑诸如普通的自然图像的图像，在整体灰暗的画面的一部分中大多数包含高灰度(约第255灰度)。但是，可以看出，MAX值不是255，而是220或200，这些情况也必须考虑在内。

图12示出了在确定实施例1中说明的系数(a,b)＝(123，8)时MAX值不是255而是200的情况的图。可以看出，与图2相比，高灰度侧的亮度下降。

在MAX值小于255的情况下，通过与MAX值关联地控制系数b的改变，如图2所示，能够防止高灰度侧的亮度减小。

例如，图13示出了在MAX值＝200的情况下设定b＝12时的图。将该图与图2的图比较，能够以大致相同的比例防止高灰度侧的亮度减小。

即，以在MAX值＝255的情况下系数为(a，b)＝(123,8)、在MAX值＝200的情况下系数为(a，b)＝(123,12)的方式进行控制即可。

将在下面描述在上述的MAX值变化的情况下将系数b作为最佳值的关系式。

b_m＝(255/c)×(f(n)/MAX)×b  (c)

其中，b：MAX值为255时设定的任意系数b的值

c：任意系数

MAX：1帧中的视频信号的灰度的最大值

f(n)：最大显示灰度值(在8位的情况下255)

更具体地，例如，当在MAX值为255时将系数(a，b)设定为(123，8)时，式(c)中的任意系数c的值被设定为216，MAX值为200时由式(c)获得的系数b为12。因此，可以看出，在MAX值为255时，系数(a,b)＝(123,8)，在MAX值为200时，系数(a，b)＝(123,12)。

接下来，可通过下式(d)算出计算Rank值的计算式。

Rank＝(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE)×AVE+(1-(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE))×MAX  (d)

其中，a：任意系数

b_m：由式(c)获得的系数b

P：任意系数

q：任意系数

MAX：1帧中的视频信号的灰度的最大值

AVE：1帧中的视频信号的灰度的平均值

虽然式(a)中的系数(b)不同于式(d)中的系数(b_m),但系数(b_m)的值是为了容易理解实施例4的计算而使用的值。实际上，通过式(c)将b的值更新。

因此，不需要式(a)和式(d)两个公式，仅式(a)即可。因此，为了运行实施例4的控制电路，仅将式(c)添加到实施例1的控制电路即可。

与实施例1同样地，任意的系数p和q可分别设定为p＝1024、Q＝4096。这些设定值p和q在以8位的分辨率计算AVE值和MAX值的情况下是适当的值。随着AVE值和MAX值的分辨率增加，可通过计算适当的值相应地设定值p、q。

通过使用式(c)控制b的值，在MAX的值变化时，也能够使在所输入的视频信号包含大量高灰度的情况下整体上感觉灰暗的画质的不适感减小。

由于本实施例的结构与实施例1的图8中所示的视频信号处理电路15的亮度控制电路部20相同，因此将详细说明视频信号的特征值计算电路部2。

图14示出了视频信号的特征值计算电路部2的结构。与实施例1不同，该部分被配置成追加特征值系数(b_m)计算部7和特征值系数c设定部8，如图14所示。

视频信号的特征值计算电路部2由视频信号的最大灰度值计算部3、视频信号的平均值计算部4、特征值系数(a，b)设定部5、视频信号的特征值计算部6、特征值系数(b_m)计算部7、以及特征值系数c设定部8构成。

首先，从视频信号的特征值计算电路2输入视频信号，在视频信号的最大灰度值计算部3中计算1帧中的视频信号的最大值(MAX值)，在视频信号的平均值计算部4中计算1帧中的视频信号的平均值(AVE值)。

在特征值系数(b_m)计算部7中，使用在视频信号的最大灰度值计算部3中计算出的MAX值、在特征值系数(a,b)设定部5中预先设定的系数b、以及在特征值系数c设定部8中预先设定的系数c，通过实施例4中的式(c)，能够计算出系数(b_m)。

接下来，在视频信号的特征值计算部6中，通过利用在实施例4中由式(d)所示的算术运算的函数，使用在特征值系数(a,b)设定部5中预先设定的系数a、通过特征值系数(b_m)计算部7计算出的系数b_m、以及MAX值和AVE值，能够计算出Rank值。

所计算出的特征值如参照图8所说明的，被传输到灰度转换电路部100和B/L驱动用PWM信号生成部101。从灰度转换电路部100和B/L驱动用PWM信号生成部101演变的进一步的结构与图8中所示的结构相同。

最后，将对本实施例的操作进行说明。本实施例的特征在于，根据MAX值控制实施例1中所述的任意系数b。其他的操作与实施例1相同。

将参照图8和图14说明用于根据所输入的视频信号控制B/L亮度的各电路模块。

如图13所示，视频信号被输入，从而计算1帧中的视频信号的最大灰度值MAX和视频信号的平均值AVE。

接下来，基于计算出的MAX值，通过下式(c)，计算系数b。

b_m＝(255/c)×(f(n)/MAX)×b  (c)

其中，b：在MAX值为255时设定的任意系数b的值

c：任意系数

MAX：1帧中的视频信号的灰度的最大值

f(n)：最大显示灰度值(在8位的情况下为255)

使用计算出的MAX值和计算出的AVE值和系数a、b_m,通过下式(d)，计算出Rank值。

式(d)被设为将式(a)中的系数b替换为b_m。在实际的控制电路中，由于系数b通过式(c)被更新，因此计算特征值的公式可以是式(a)。为了容易理解公式，可以使用系数b_m。

Rank＝(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE)×AVE

+(1-(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE))×MAX  (d)

其中，

a：任意系数

b_m：由式(c)得到的系数

p：任意系数

q：任意系数

MAX：1帧中的视频信号的灰度的最大值

AVE：1帧中的视频信号的灰度的平均值

可以将公式(c)中的任意系数c设定在1至254的范围内。特别地，系数c(＝216)在确认画质方面是适当的值。

将c的值设定得较小，b_m的值可以超过31。可以进行将b_m的值限制在边界值，即系数b_m开始超过31(超过31时为31)等的步骤。

c值的设定方法可以设置为储存在寄存器IC中或者使用外部ROM来改变设定值。

接下来，如图7所示，使用所计算出的Rank值，在PWM信号生成部中基于公式(b)生成用于减小B/L亮度的PWM信号。然后，所生成的PWM信号被传输到B/L驱动基板202。

PWM＝(Rank/f(n))^2.2  (b)

f(n)：最大显示灰度值(在8位的情况下为255)

Rank：1帧中的视频信号的特征值

另一方面，为了实施用于补偿亮度减小量的伽玛转换，在如图8所示的灰度转换电路部中实施灰度转换。从灰度转换电路部输出的视频信号按照规定的传输格式被传输到显示装置驱动器。

Claims (10)

1.一种控制电路，包括：

亮度控制电路部，所述亮度控制电路部根据输入的视频信号控制背光源的亮度；以及

灰度转换电路部，用于根据该被控制的亮度转换所述输入的视频信号的灰度，

其中，所述控制电路被配置成：在全白色作为所述输入的视频信号被输入、从全白色的显示状态在任意的画面区域中显示1像素的黑色、显示1像素的黑色的画面区域的比例逐渐增大、并且所述输入的视频信号连续地变化直到全白色的画面区域达到1像素白色的情况下，在所述画面区域从全白色达到1像素白色的期间，连续地平滑地减小所述背光源的亮度。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，

所述背光源的亮度的变化被配置成：与通过由所述输入的视频信号的1帧中的视频信号的灰度的平均值和最大值的线性函数所生成的特征值计算出的亮度减小量相比，控制所述背光源的亮度的减小，使得所述背光源的亮度减小量始终小于或等于由所述线性函数计算出的所述亮度减小量。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，

所述控制电路包括：

计算所述输入的视频信号的1帧中的所述最大值和所述平均值的电路；

设定多个预先确定的系数的特征值系数设定部；以及

特征值计算电路部，所述特征值计算电路部使用所述最大值、所述平均值以及所述预先确定的系数，计算所述视频信号的特征值，

其中，使用所计算出的所述最大值和所计算出的所述平均值，通过仅由四项构成的多项式函数，生成所述视频信号的特征值，这四项为所述平均值的平方乘以系数的项、所述平均值乘以系数的项、所述最大值乘以系数的项、以及所述平均值和所述最大值的乘积乘以系数的项。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其中，

使用计算出的所述最大值MAX、计算出的所述平均值AVE、以及任意系数a、b和p、q，通过下面的公式1)确定所述视频信号的特征值Rank，

Rank＝(a/p)×(1－(b/q)×AVE)×AVE+(1-(a/p)×(1-(b/q)×AVE))×MAX  公式1)

并且，通过下面的公式2)，使用PWM值，确定所述背光源的亮度，

PWM＝(Rank/f(n))^2.2  公式2)

其中，f(n)是最大显示灰度值(在8位的情况下为255)。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，

所述平均值与所述PWM值具有如下关系：

在所述平均值大的区域中，所述PWM值的变化率小并且倾斜度缓和，

随着所述平均值变小，所述PWM值的变化率变大并且倾斜度变陡峭，并且

所述PWM值的变化始终平滑且连续。

6.根据权利要求4所述的控制电路，其中，

在1至1024的范围以及0至31的范围内分别设定所述任意系数a和b，从而计算所述视频信号的特征值。

7.根据权利要求3所述的控制电路，其中，

所述特征值系数设定部设定至少三个系数，并且被配置成具有特征值系数计算部，所述特征值系数计算部根据所计算出的所述最大值改变至少一个系数，并通过所改变的系数计算所述视频信号的特征值。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其中，

使用所计算出的所述最大值MAX、通过假定所述最大值所设定的任意系数b、以及任意系数c，通过下面的公式3)，计算系数b_m,

b_m＝(255/c)×(f(n)/MAX)×b  公式3)

其中，f(n)是最大显示灰度值(在8位的情况下为255)

使用计算出的所述最大值MAX、所述平均值AVE、所述任意系数a、以及计算出的所述系数b_m，通过下面的公式4)，确定所述视频信号的特征值Rank，

Rank＝(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE)×AVE

+(1-(a/p)×(1-(b_m/q)×AVE))×MAX  公式4)

通过下面的公式5)，使用PWM值，确定所述背光源的亮度，

PWM＝(Rank/f(n))^2.2  公式5)。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其中，

在1至254的范围内设定所述任意系数c来计算所述视频信号的特征值。

10.一种配备有根据权利要求1所述的控制电路的显示装置。