JP2008268798A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが設定する画面輝度の明るさの調整範囲を広くした液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル３１と液晶表示パネル３１を照明するバックライト３２とを有し、バックライト３２の明るさの調整機能を備えた液晶表示装置であって、装置全体を制御する制御部１２と、設定された輝度設定値を制御部１２に通知する輝度設定手段３０２を含む操作部１３と、通知される駆動量に応じた明るさとなるようにバックライト３２を駆動するバックライト駆動回路２２と、液晶表示パネル３１に表示する画像のコントラスト調整を含む画像調整を行う画像調整部２１とを備え、制御部１２は、輝度設定手段３０２から通知された輝度設定値に基づき、バックライト駆動回路２２の駆動量および画像調整部２１のコントラスト調整を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示パネルに文字や画像を表示する液晶表示装置に関する。

このような液晶表示装置は、液晶表示パネルを照明するためのバックライトとして蛍光管が用いられている。このような液晶表示装置において、従来、画面輝度を下げる場合、蛍光管に供給する電流を低減して駆動したり、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御によるパルス幅を狭くして駆動したりするなどの手法を用いていた。

例えば、従来、液晶表示装置の輝度調整は、表示情報が文字情報の場合には、バックライトの輝度を最低輝度１に設定し、画像情報の場合には、最低輝度２に設定し、写真情報の場合には、最低輝度３に設定する。このように、表示画面情報により、最低輝度を制御している。この表示画面の輝度調整はバックライトの輝度を調整して行い、バックライトの輝度調整はバックライトの供給電圧を制御して行っている（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば、従来、液晶表示装置の輝度を下げる場合は、バックライトの輝度をＰＷＭ制御により下げるとともに、表示画面のコントラストを高くして、見かけの輝度が大きく低下しないようにしている（例えば、特許文献２参照）。

また、例えば、従来、液晶表示装置のバックライトの輝度を下げた場合には、表示画面情報の輝度成分を強調する（コントラストを高くする）ことにより、見かけ上の明るさの低下を防止している（例えば、特許文献３参照）。
特開２００５−４９６３１号公報 特開２０００−１４８０７２号公報 特開２００４−２４６０９９号公報

しかしながら、従来例のように、蛍光管を駆動する場合、駆動特性上の限界があり、ある明るさ以下には暗くできないという課題があった。すなわち、従来例のように、バックライトの蛍光管を駆動する電圧を下げることにより輝度を下げる場合、および、ＰＷＭ制御により、ＯＦＦ時間を長くして輝度を下げる場合には、蛍光管の内部での電離ができなくなり、点灯しなくなるという駆動特性上の限界があり、ある明るさ以下には暗くできなかった。

また、バックライトの輝度を下げて、コントラストを強くする従来例はあるが、表示画面の輝度をバックライトの輝度以下に下げるものではなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、蛍光管などのバックライトを駆動する限界以下に、画面の輝度を下げるなど、ユーザが設定する画面輝度の明るさの調整範囲を広くした液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述したような目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶表示部と液晶表示部を照明するバックライトとを有し、バックライトの明るさの調整機能を備えた液晶表示装置であって、装置全体を制御する制御部と、設定された輝度設定値を制御部に通知する輝度設定手段を含む操作部と、通知される駆動量に応じた明るさとなるようにバックライトを駆動するバックライト駆動回路と、液晶表示部に表示する画像のコントラスト調整を含む画像調整を行う画像調整部とを備え、制御部は、輝度設定手段から通知された輝度設定値に基づき、バックライト駆動回路の駆動量および画像調整部のコントラスト調整を制御する構成である。

また、本発明の液晶表示装置は、制御部が、輝度設定手段から通知された輝度設定値がバックライト駆動回路の駆動量の下限値以下であるとき、バックライト駆動回路の駆動量を下限値に設定し、画像調整部のコントラスト調整により液晶表示部のコントラストを制御することにより、輝度設定値に液晶表示部の輝度を調整する構成である。

また、本発明の液晶表示装置は、画像調整部のコントラスト調整において、入力輝度信号に対して一定の比率で補正し、出力輝度信号を出力する入出力特性を有する構成である。

このような構成とすることにより、バックライト駆動回路によるバックライトへの直接の輝度制御とともに、コントラスト調整の機能を利用してコントラストを下げることによる明るさ調整を連動させることができる。このため、蛍光管などのバックライトを駆動する限界以下に表示画面を暗くでき、これによって、ユーザが設定する画面輝度の明るさの調整範囲を広くすることが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置は、画像調整部のコントラスト調整が、入力輝度信号の低輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して出力輝度信号の変化がなく、また入力輝度信号の高輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して、出力輝度信号の変化がなく、また入力輝度信号の中間輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して、比例して出力輝度信号が変化する入出力特性を有する構成であってもよい。

また、本発明の液晶表示装置は、画像調整部のコントラスト調整が、入力輝度信号の低輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して出力輝度信号の変化がなく、また入力輝度信号の中間輝度領域および高輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して、比例して出力輝度信号が変化する入出力特性を有する構成であってもよい。

また、本発明の液晶表示装置は、画像調整部のコントラスト調整が、入力輝度信号の低輝度領域および中間輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して、比例して出力輝度信号が変化し、入力輝度信号の高輝度領域において、入力輝度信号の変化に対して、出力輝度信号の変化がない入出力特性を有する構成であってもよい。

このような構成とすることにより、蛍光管などのバックライトを駆動する限界以下に、画面の輝度を下げ、ユーザが設定する画面輝度の明るさの調整範囲を広くするとともに、コントラストの低下を低減することができる。

本発明の液晶表示装置によれば、蛍光管などのバックライトを駆動する限界以下に、画面の輝度を下げるなど、ユーザが設定する画面輝度の明るさの調整範囲を広くした液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、液晶画面により画像を表示する液晶表示パネル３１、および液晶表示パネル３１に光を照射するバックライト３２を含む液晶表示部３０と、パーソナルコンピュータのような演算処理などの各種処理を行う演算処理部１１と、ユーザによる操作を受け付ける操作部１３と、液晶表示装置の各部を制御する制御部１２と、演算処理部１１で処理された文字や画像を表示するときのコントラストなどを設定する画像調整部２１と、バックライト３２を駆動するバックライト駆動回路２２とを備えている。また、バックライト駆動回路２２は、パルス幅が可変のＰＷＭ信号をバックライト３２に供給し、ＰＷＭ信号のパルス幅によってバックライト３２の明るさを制御する。

また、操作部１３は、ユーザが画面の明るさ、すなわち輝度を設定する輝度設定手段３０２を有している。輝度設定手段３０２は、ユーザの操作により設定された明るさを示す設定値を制御部１２に通知する。

ユーザが輝度設定手段３０２に対して操作すると、その操作に応じた設定値が制御部１２に通知される。制御部１２は、通知された設定値に基づき、バックライト駆動回路２２および画像調整部２１を制御する。

図２は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の操作部１３の一例を示す図である。図２では、操作部１３が、電源のオンオフを切り替える電源スイッチ３０１と、画面の明るさを調整、設定する輝度調整ボリュームなどの輝度設定手段３０２と、音量を調整する音量ボリューム３０３とを備えた一例を示している。なお、操作部１３として、その他キーボードやマウスなどの入力機能を備えた構成であってもよい。このような操作部１３に対して、例えば、ユーザが輝度設定手段３０２を操作すると、それに応じて液晶表示パネル３１の表示画面の明るさが変化する。ユーザは、このような機能を利用して自身の好みに合った明るさに設定する。

次に、本実施の形態の液晶表示装置において、輝度設定に関する処理について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の輝度設定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図３を参照しながら、本液晶表示装置の輝度設定に関する処理である輝度設定処理について説明する。

ユーザが輝度設定手段３０２に対して操作すると、その操作に応じた設定値が制御部１２に通知され、制御部１２は、その設定値を取り込む（ステップＳ１０２）。ＰＷＭ制御によりバックライト３２の蛍光管の輝度を制御する場合、バックライト３２の点灯を維持するＰＷＭ信号の下限値がある。制御部１２は、通知された設定値が、バックライト駆動回路２２から出力するＰＷＭ信号の下限値を超える値かどうかを判定する（ステップＳ１０４）。制御部１２は、設定値が下限値を超える、すなわち下限値より大きいと判定したときステップＳ１１０の処理に進み、設定値が下限値を超えないと判定したときステップＳ１２０の処理に進む。

ステップＳ１１０の処理に進むと、制御部１２は、バックライト駆動回路２２に設定値を通知する（ステップＳ１１０）。この後、バックライト駆動回路２２は、通知された設定値に応じたパルス幅のＰＭＷ信号でバックライト３２を駆動する（ステップＳ１１２）。そして、制御部１２は、処理を終了する。このようなステップＳ１１０およびステップＳ１１２の処理により、バックライト駆動回路２２からのＰＷＭ信号による表示画面の明るさ調整が実行される。

例えば、輝度の設定レベルが「２５６」段階あるとし、バックライト３２を駆動するＰＷＭ下限値の輝度レベルが「３２」であるとする。このような設定レベルにおいて、ユーザの要望する設定値の輝度レベルが「６４」である場合、制御部１２と演算処理部１１において、ユーザの要望する設定値の輝度レベル値「６４」とバックライト３２を駆動するＰＷＭ下限値の輝度レベル値「３２」とを比較判定を行い、設定値「６４」がＰＷＭ下限値「３２」よりも大であり“はい”と判定し、設定値をバックライト駆動回路２２に通知する（ステップＳ１１０）。バックライト駆動回路２２は、通知された設定値に応じてＰＷＭパルス幅を調整し、バックライト３２を駆動する（ステップＳ１１２）。

一方、ステップＳ１２０の処理に進むと、制御部１２は、まず、ＰＷＭ信号の下限値をバックライト駆動回路２２に通知する（ステップＳ１２０）。この後、バックライト駆動回路２２は、通知された下限値に応じたパルス幅のＰＷＭ信号でバックライト３２を駆動する（ステップＳ１２２）。このようなステップＳ１２０およびステップＳ１２２の処理により、バックライト３２は最も暗い状態で液晶表示パネル３１に光を照射する。

さらに、制御部１２は、画像調整部２１に設定値を通知する（ステップＳ１２４）。この後、画像調整部２１は、通知された設定値に応じたコントラストに設定する（ステップＳ１２６）。このような処理により、液晶表示パネル３１の表示画面は、バックライト３２による最も暗い状態での光の照射よりも、より暗い画面表示とすることができる。なお、設定値が上述したＰＷＭ信号の下限値となるとき、最も明るいコントラストに対応するように設定するとよい。

例えば、輝度の設定レベルが「２５６」段階あり、バックライト３２を駆動するＰＷＭ下限値の輝度レベルが「３２」であり、ユーザの要望する設定値の輝度レベルが「１６」であるとする。このような場合、制御部１２と演算処理部１１において、ユーザの要望する設定値の輝度レベル値「１６」とバックライト３２を駆動するＰＷＭ下限値の輝度レベル値「３２」とを比較判定を行い、設定値「１６」がＰＷＭ下限値「３２」よりも小であり“いいえ”と判定し、ＰＷＭ下限値をバックライト駆動回路２２に通知する（ステップＳ１２０）。ここで、ＰＷＭ下限値の輝度レベル「３２」がバックライト駆動回路２２に通知され、バックライト駆動回路２２は、バックライト３２の輝度レベルが「３２」になるようなＰＷＭパルス幅でバックライト３２を駆動する（ステップＳ１２２）。さらに、表示画面の輝度レベルをバックライト３２の輝度レベルより下げるために、画像調整部２１により液晶表示パネル３１のコントラストを調整し、ユーザの要望する輝度レベルを達成する。このために、制御部１２より設定値である輝度レベル「１６」を画像調整部２１に通知する（ステップＳ１２４）。設定値である輝度レベル「１６」の値を受け取った画像調整部２１は、設定値に応じたコントラストに設定し、液晶表示パネル３１の輝度レベルが設定値の輝度レベル「１６」になるように調整する（ステップＳ１２６）。

次に、図４を用いて、画像調整部２１の動作を説明する。

図４は、画像調整部２１における入力輝度信号と出力輝度信号の入出力特性を示す図である。出力輝度信号は、液晶表示パネル３１のコントラストを制御する信号である。図４に示す点線は、輝度の設定値によりコントラストの調整を行わない場合の入出力特性４０２であり、実線は、設定値によりコントラストの調整を行う場合の入出力特性４０１である。

例えば、設定値がＰＷＭ下限値より小さい場合、上述の例において、バックライト３２の輝度レベルの値が「３２」に設定してあるので、入力輝度信号が最大のＡのとき、コントラストの調整を行わない入出力特性４０２の出力輝度信号はＡ２となり、このときの輝度レベル値はバックライト３２の輝度レベルと同じ「３２」である。設定値によりコントラストの調整を行ったときは、入出力特性４０１の出力輝度信号はＡ１となり、このときの輝度レベル値は「１６」となる。このようにして、バックライト３２の輝度レベル「３２」より低い輝度レベル「１６」を液晶表示パネル３１のコントラストを画像調整部２１により制御することにより、達成することができる。

入力輝度信号が中間レベルのＢのときには、画像調整部２１によるコントラスト調整を行わない場合は出力輝度Ｂ２となり、コントラスト調整が行われた場合は出力輝度Ｂ１となる。この場合、コントラスト調整が行われた場合のコントラストの調整は入力輝度信号に対して一定の比率（Ａ１／Ａ２の比率）で補正し出力輝度信号を出力する。

このように、バックライト３２の輝度調整と液晶表示パネル３１のコントラストの調整を行うことにより、バックライト３２の駆動限界以下に表示画面の輝度レベルを下げることができ、ユーザが設定する画面輝度の明るさの調整範囲を広げることができる。

なお、コントラストの調整はＲＧＢの色ごとに行うが、特定の色のみを行ってもある程度の効果は得られる。

（実施の形態２）
実施の形態２が実施の形態１と異なるところは、輝度の設定値がバックライト３２の下限値より小さい場合の、画像調整部２１における入出力特性のみである。

図５は、本発明の実施の形態２における液晶表示装置の画像調整部２１における入力輝度信号と出力輝度信号の入出力特性と入力輝度信号の輝度分布を示す図である。

図５（ａ２）、図５（ｂ２）および図５（ｃ２）に示す点線の入出力特性５０２は、輝度の設定値がバックライト３２のＰＷＭ下限値より大きい場合で、画像調整部２１による液晶表示パネル３１のコントラストの調整を行わない場合の入出力特性である。

図５（ａ２）、図５（ｂ２）および図５（ｃ２）に示す実線の入出力特性５０１、５１１および５２１は、設定値がバックライト３２のＰＷＭ下限値より小さい場合で、画像調整部２１による液晶表示パネル３１のコントラストの調整を行う場合の入出力特性である。

本実施の形態では、入力輝度信号の輝度分布のヒストグラムの形状により、コントラストを調整する入出力特性を選択することができる構成としている。

入力輝度信号の輝度分布が中間輝度においてヒストグラムのピークを有する図５（ａ１）の場合は、図５（ａ２）の入出力特性５０１を選択し、入力輝度信号の輝度分布が低輝度においてヒストグラムのピークを有する図５（ｂ１）の場合は、図５（ｂ２）の入出力特性５１１を選択し、入力輝度信号の輝度分布が高輝度においてヒストグラムのピークを有する図５（ｃ１）の場合は、図５（ｃ２）の入出力特性５２１を選択する。

まず、図５（ａ１）のヒストグラムと（ａ２）の入出力特性について説明する。

図５（ａ２）の入出力特性５０１は、入力輝度信号の低輝度領域と高輝度領域において、入力の輝度変化に対して、出力輝度信号の変化がほとんどなく、出力輝度信号のコントラストが抑制された状態となる。入力輝度信号の中間輝度領域において、入力の輝度変化に対して、比例して出力輝度信号が変化する入出力特性である。したがって、入力輝度信号の輝度分布が中間輝度領域にピークを有する場合には、中間輝度領域の出力輝度信号は、入力輝度信号のコントラストに比例して出力することができ、入力輝度信号の輝度分布が少ない低輝度領域と高輝度領域の出力輝度信号のコントラストを抑制させることにより、表示画面の輝度レベルを下げながら、入力輝度信号のコントラストを維持した出力輝度信号を出力することができる。

同様に、図５（ｂ１）のヒストグラムに対して図５（ｂ２）の入出力特性５１１を選択することにより、入力輝度信号の輝度分布が少ない高輝度領域では出力のコントラストを抑制し、入力輝度信号の輝度分布のピークとなる低輝度領域では入力に対して比例したコントラストの出力輝度信号を出力することができ、表示画面の輝度レベルを下げながら、入力輝度信号のコントラストを維持した出力輝度信号を出力することができる。

同様に、図５（ｃ１）のヒストグラムに対して図５（ｃ２）の入出力特性５２１を選択することにより、入力輝度信号の輝度分布が少ない低輝度領域では出力のコントラストを抑制し、入力輝度信号の輝度分布のピークとなる高輝度領域では入力に対して比例したコントラストの出力輝度信号を出力することができ、表示画面の輝度レベルを下げながら、入力輝度信号のコントラストを維持した出力輝度信号を出力することができる。

ここで、ユーザの要望する輝度の設定値がバックライト３２を駆動するＰＷＭ下限値以下である場合について、実施の形態１の場合と同様に、バックライト３２のＰＷＭ下限値の輝度レベルは「３２」であり、輝度設定値の輝度レベルは「１６」である場合を例として図５（ａ２）の入出力特性５０１を説明する。

バックライト３２の輝度レベルの値が「３２」に設定してあるので、図５（ａ２）に示すように、入力輝度信号が最大のＣのとき、コントラストの調整を行わない入出力特性５０２の出力輝度信号はＣ２となり、このときの輝度レベル値はバックライト３２の輝度レベルと同じ「３２」である。設定値によりコントラストの調整を行ったときは、入出力特性５０１の出力輝度信号はＣ１となり、このときの輝度レベル値は「１６」となる。

入出力特性５０１は、入力輝度信号の０からＥ１までの出力輝度信号はゼロであり、入力輝度信号のＥ１からＥ２までの出力輝度信号は入出力特性５０２に比例して変化し、入力輝度信号のＥ２からＣまでの出力輝度信号は輝度レベル「１６」の値である。

このようにして、バックライト３２の輝度レベル「３２」より低い輝度レベル「１６」を液晶表示パネル３１のコントラストを画像調整部２１により制御することにより、達成することができ、コントラストも維持することができる。

なお、図５における入出力特性図は模式的に直線で表示しているが、直線に限定するものではない。

以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネル３１と液晶表示パネル３１を照明するバックライト３２とを有し、バックライト３２の明るさの調整機能を備えた液晶表示装置であって、装置全体を制御する制御部１２と、設定された輝度設定値を制御部１２に通知する輝度設定手段３０２を含む操作部１３と、通知される駆動量に応じた明るさとなるようにバックライト３２を駆動するバックライト駆動回路２２と、液晶表示パネル３１に表示する画像のコントラスト調整を含む画像調整を行う画像調整部２１とを備え、制御部１２は、輝度設定手段３０２から通知された輝度設定値に基づき、バックライト駆動回路２２の駆動量および画像調整部２１のコントラスト調整を制御する。

本発明の液晶表示装置は、このような構成としているため、蛍光管などのバックライトを駆動する限界以下に、画面の輝度を下げるなど、ユーザが設定する画面輝度の明るさ範囲を広くした液晶表示装置を提供することができる。

本発明は、例えば、パーソナルコンピュータや携帯電話装置など、液晶表示部を有した情報処理装置などに利用することが可能である。

本発明の実施の形態１における液晶表示装置のブロック図 同液晶表示装置の液晶表示部を示す図 同液晶表示装置の輝度設定処理の手順を示すフローチャート 同液晶表示装置の画像調整部における入力輝度信号と出力輝度信号の入出力特性を示す図 本発明の実施の形態２における液晶表示装置の画像調整部における入力輝度信号と出力輝度信号の入出力特性、および入力輝度信号の輝度分布を示す図

符号の説明

１１ 演算処理部
１２ 制御部
１３ 操作部
２１ 画像調整部
２２ バックライト駆動回路
３０ 液晶表示部
３１ 液晶表示パネル
３２ バックライト
３０１ 電源スイッチ
３０２ 輝度設定手段
３０３ 音量ボリューム

Claims (6)

1. 液晶表示部と前記液晶表示部を照明するバックライトとを有し、前記バックライトの明るさの調整機能を備えた液晶表示装置であって、
   装置全体を制御する制御部と、
   設定された輝度設定値を前記制御部に通知する輝度設定手段を含む操作部と、
   通知される駆動量に応じた明るさとなるように前記バックライトを駆動するバックライト駆動回路と、
   前記液晶表示部に表示する画像のコントラスト調整を含む画像調整を行う画像調整部とを備え、
   前記制御部は、前記輝度設定手段から通知された輝度設定値に基づき、前記バックライト駆動回路の駆動量および前記画像調整部のコントラスト調整を制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記制御部は、前記輝度設定手段から通知された輝度設定値が前記バックライト駆動回路の駆動量の下限値以下であるとき、前記バックライト駆動回路の駆動量を下限値に設定し、前記画像調整部のコントラスト調整により前記液晶表示部のコントラストを制御することにより、前記輝度設定値に前記液晶表示部の輝度を調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記画像調整部のコントラスト調整は、入力輝度信号に対して一定の比率で補正し、出力輝度信号を出力する入出力特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記画像調整部のコントラスト調整は、入力輝度信号の低輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して出力輝度信号の変化がなく、また前記入力輝度信号の高輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して、前記出力輝度信号の変化がなく、また前記入力輝度信号の中間輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して、比例して前記出力輝度信号が変化する入出力特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記画像調整部のコントラスト調整は、入力輝度信号の低輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して出力輝度信号の変化がなく、また前記入力輝度信号の中間輝度領域および高輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して、比例して前記出力輝度信号が変化する入出力特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記画像調整部のコントラスト調整は、入力輝度信号の低輝度領域および中間輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して、比例して出力輝度信号が変化し、前記入力輝度信号の高輝度領域において、前記入力輝度信号の変化に対して、前記出力輝度信号の変化がない入出力特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。

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