JP2009139842A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】映像信号に応じてバックライトからの照明光の輝度を制御させて良好な画像を表示させる画像表示装置において、映像信号の入力切替時に正常な画像が表示されない期間を短くする。
【解決手段】図4(a)のAPL値の変化に応じて前記の動作が行われた場合、照明光の輝度は図4(b)中の実線の変化をする。最終的に出力される画面の輝度は、図4(c)中の実線のように、入力された映像信号のAPL値と同様の変化をする。MUTE回路20は、図4(d)に示す輝度調整キャンセル信号を輝度調整部14に出力する。この信号がHighの期間は輝度調整部14において、APL値が制御レベル以下であってもダイナミックコントラスト制御機能が一時的に停止する。
【選択図】図4

Description

本発明は、バックライトを用いて画像を表示する画像表示装置、及びこれに用いられる画像表示方法に関する。
例えば、テレビジョン受像機等の画像表示装置においては、液晶ディスプレイが広く用いられている。液晶ディスプレイにおいては、画像表示が行われる液晶パネル自身は発光せず、液晶パネルは、隣接するバックライトが発する照明光を変調して画像を形成する。
従って、表示される画像は、液晶パネルだけでなく、照明光の輝度にも依存し、映像信号に合わせてバックライトの輝度を調整することが行われている。特に、映像信号における平均輝度(APL)に応じて、照明光の輝度を制御する技術が、特許文献1等に記載されている。
この技術においては、液晶ディスプレイに入力される映像信号の平均輝度(APL)を検出し、APLが大きな場合にはバックライトからの照明光の輝度を上げ、APLが小さな場合には照明光の輝度を下げる制御を行う。これにより、表示される画像の輝度及びコントラストの範囲を拡大し、良好な画像を表示させることができた。
特開平8−201812号公報
近年、テレビジョン放送においてはデジタル放送が普及しており、これを受信するテレビジョン受像機も多くなっている。デジタル放送用テレビジョン受像機においては、従来のアナログ放送用テレビジョン受像機と比べて、映像信号を得るための処理が複雑になっている。
処理が複雑であるため、こうしたテレビジョン受像機においてチャンネル切替や入力切替の操作を行った場合、実際の切替動作が行われるまでには2〜3secの時間を要する場合がある。この間はディスプレイには映像信号は入力されない状態となる。また、バックライトには例えば冷陰極管が用いられるが、この場合の照明光の輝度の制御の応答の時定数は2〜3sec程度であり、瞬時の応答は困難である。
従って、前記の照明光の輝度調整が行われているデジタル放送用のテレビジョン受像機において、切替動作を行った場合には、切替操作から2〜3secの間は映像信号が出力されず、画面には何も表示されない状態となる。この期間においては映像信号がないため、APLの値が零となり、これに応じた照明光の輝度が設定される。その後、切替後の映像信号が入力され、APLがこれに応じた値となり、この値に応じた照明光の輝度が設定される。しかしながら、この応答の時定数は2〜3secであり、この2〜3secの間は照明光の輝度が変動中であり、不適正な画像となった。すなわち、利用者が切替動作を行ってから、4〜6secもの長期間にわたり正常な画像が表示されないという状況が生じた。
なお、切替動作に長時間を要しないアナログ放送用テレビジョン受像機の場合には、切替動作自体は1sec以下の短い時間で行われる。しかしながら、同様に切替動作直後の2〜3secの間は照明光の輝度が不適正となった。すなわち、この場合でも2〜3secの間は正常な画像が表示されない。
すなわち、映像信号に応じて照明光の輝度を制御させて良好な画像を表示させる画像表示装置においては、映像信号の入力切替時に、正常な画像が表示されない期間が発生した。
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の画像表示装置は、映像信号が入力され、バックライトが発する照明光を用いて前記映像信号による画像を表示し、前記映像信号の輝度レベルに応じて前記照明光の輝度を制御する輝度調整手段を具備する画像表示装置であって、入力される信号において前記映像信号が検出されない場合には、前記輝度調整手段に前記輝度の制御を停止させる信号を発する輝度調整停止手段を具備することを特徴とする。
本発明の画像表示装置において、前記輝度調整停止手段は、入力される信号において前記映像信号が検出されない場合には、代替映像信号による画像を表示させることを特徴とする。
本発明の画像表示装置において、前記輝度調整手段は、前記輝度レベルが予め設定された値より小さい場合に、前記照明光の輝度を前記映像信号の輝度レベルに応じて設定し、前記輝度レベルが前記予め設定された値以上の場合に、前記照明光の輝度を略一定の値に設定することを特徴とする。
本発明の画像表示装置において、前記輝度の制御を停止させる信号は、パルス信号で構成されることを特徴とする。
本発明の画像表示装置において、液晶パネルにより前記画像が表示されることを特徴とする。
本発明の画像表示方法は、入力された映像信号による画像を、バックライトが発する照明光を用いて表示し、前記映像信号の輝度レベルに応じて前記照明光の輝度を制御する画像表示方法であって、入力される信号において前記映像信号が存在するか否かを検出する映像信号検出工程と、前記映像信号が存在しない場合には、前記照明光の輝度の制御を停止させる信号を発する輝度調整停止工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の画像表示方法は、前記映像信号が存在しない場合には、代替映像信号を作成する代替映像信号作成工程を具備し、前記代替映像信号による画像を表示させることを特徴とする。
本発明の画像表示方法は、前記照明光の輝度の制御において、前記輝度レベルが予め設定された値より小さい場合に、前記照明光の輝度を前記映像信号の輝度レベルに応じて設定し、前記輝度レベルが前記予め設定された値以上の場合に、前記照明光の輝度を略一定の値に設定することを特徴とする。
本発明は以上のように構成されているので、映像信号に応じてバックライトからの照明光の輝度を制御させて良好な画像を表示させる画像表示装置において、映像信号の入力切替時に正常な画像が表示されない期間を短くすることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下では、本発明の実施の形態となる画像表示装置として、テレビジョン受像機について説明する。
本発明の実施の形態であるテレビジョン受像機10の構成を示す図が図1である。
ここで、このテレビジョン受像機10においては、テレビジョン放送から抽出された映像信号(チューナ)、ビデオ信号により外部入力された信号(INPUT1、INPUT2の2系統)、HDMI(High Definition Multimedia Interface)信号によって外部入力された信号(HDMI1、HDMI2の2系統)が入力として切り替えて用いられる。なお、このためにこのテレビジョン受像機10は、デジタル放送を受信するため、テレビジョン放送受信回路、復調回路等を有しているが、図1では省略されている。
この5系統の入力信号は、入力切替部11に入力され、これらのうちの1系統が選択されて映像信号として出力される。この制御は、マイクロコンピュータで構成された制御部12により行われ、その選択は利用者による操作によって行われる。なお、図1では省略されているが、この選択信号は上記の各入力信号が入力切替部11に入力される前の各処理回路にも入力される。これによって、例えば、テレビジョン放送における選局動作等も、この制御部12から行われる。
以下に、このテレビジョン受像機10における各構成要素について、その通常の動作時、すなわち、入力切替部11から通常の映像信号が出力されており、その映像が表示されている場合の働きと共に説明する。
選択されて出力された映像信号は、APL(Average Picture Level:平均画像輝度)検出部13に入力され、その映像信号の平均輝度(APL値)が映像信号の輝度を示す輝度レベルとして検出される。また、この映像信号は輝度調整部(輝度調整手段)14にも入力され、輝度調整部14は、これを液晶パネルコントロール回路15に出力する。輝度調整部14は、出力される画像を適正に保つために動作し、マイクロコンピュータ等で構成される。
液晶パネルコトロール回路15は、この映像信号で液晶パネル16を駆動する。液晶パネル16はバックライト17によって照明され、この照明光が液晶パネル16によって変調され、画像として出力される。バックライト17における発光源としては、例えば冷陰極管が用いられる。
ここで、この画像はバックライト17の照明光の輝度にも影響される。このため、バックライト17から照明光の輝度は調光部18でモニターされ、その輝度のデータは輝度調整部14に入力される。輝度調整部14は、この照明光の輝度が適正となるべく、照明光の輝度のデータやAPL値とに基づいて、表示される画像の輝度が適正となるバックライトの輝度値を算出する。輝度調整部14は、バックライト17からの照明光の輝度がこの輝度値となるべくバックライト制御部19を制御する。バックライト制御部19は、バックライト17に電源を供給し、その電圧を制御することにより、バックライト17が発する照明光の輝度を制御する。
この制御の動作において輝度調整部14によって設定されるバックライト17からの照明光の輝度とAPL値との関係を示したのが図2である。APL値は0〜100IRE(IREはNTSC規格における画面輝度の単位)の範囲で変動する。ここで、0−IREは黒色に対応し、100IREは白色に対応する。APL値が0〜Z(0<Z<100)の範囲では照明光の輝度は直線的にMIN〜MAXまで増加させる。Zは制御開始レベルであり、予め設定される値であり、APL値がZ−IRE以上の場合には照明光の輝度をMAX(一定値)に固定させる。輝度調整部14は照明光の輝度を図2の特性となるべく、バックライト17の入力電圧を制御する。この動作により、暗い画像をより暗く表現し、画像のコントラストを向上させる。なお、APL値がZ−IRE以上の場合の輝度であるMAXは厳密に一定値である必要はなく、適宜設定が可能である。
この作用について説明したのが図3である。図3(a)においては、APL検出部13に入力される映像信号のAPL値が0〜100IREの間で変化した場合(実線)における照明光の輝度の変化(破線)が示されている。この場合の照明光の輝度は、図2の特性に従って変動している。すなわち、APL値が制御開始レベルZ以下では照明光の輝度はAPL値に従って変動し、APL値が制御開始レベル以上になると一定値(MAX)となる。
図3(b)は、この場合に出力される画像の輝度の変化を示した図である。この画像の輝度は、入力された映像信号の輝度(APL値)と、照明光の輝度とで決定される。特に、APL値が制御レベルより小さい場合には、照明光の輝度がAPL値によって変動するため、出力される画像の輝度の変動が大きくなっている。すなわち、APL値が制御レベルZより小さい場合には、画像のコントラストを、入力された映像信号におけるコントラストよりも大きくする制御(以下、ダイナミックコントラスト制御と呼ぶ)が行われる(図2における動作領域)。APL値が制御レベルZ以上である場合にはダイナミックコントラスト制御は行われない(図2における非動作領域)。
この動作により、表示される画像のコントラストを大きくすることができ、良好な画像が得られる。
次に、入力切替部11が入力信号を切り替える際のこのテレビジョン受像機10における動作につき説明する。
制御部12から入力信号の選択信号が発されると、入力切替部11は、信号を選択して出力する。この切替の遷移時間においては、入力切替部11からは何も出力されない期間が存在する。
また、チューナからの映像信号が選択され、選局チャンネルが変更された場合にも、その変更の遷移期間には、何も出力されない期間が存在する。特にこのテレビジョン受像機10がデジタル放送を受信する場合には、この期間は2〜3secとなる。
これらの無信号の期間においては、本来の映像信号は出力されずに、ノイズ成分だけが出力される。このノイズによる信号が画像として表示されることを避けるため、図1におけるMUTE回路20が用いられる。MUTE回路20は、無信号の期間においては、強制的に入力切替部11から出力される映像信号を0−IRE、すなわち、画面を黒とする映像信号(MUTE信号:代替映像信号)を生成し、この信号を入力切替部11から出力させる。無信号期間の判定においては、MUTE回路20が、例えば入力切替部から出力される信号中における同期信号の有無によって行うことができる。
MUTE回路20は、輝度調整停止手段としても機能し、この無信号期間の間は、輝度調整を停止させる信号(輝度調整キャンセル信号)となるパルス信号を輝度調整部14に出力する。輝度調整キャンセル信号を受信した輝度調整部14は、APL値が制御レベル以下であった場合でも、前記のダイナミックコントラスト制御を行わない。このため、バックライト17の電圧は、輝度調整部14が輝度調整キャンセル信号を受信する直前の値に固定される。
無信号期間が経過すると、MUTE回路20は、MUTE信号の出力を停止し、代わりに本来の映像信号を入力切替部11から出力させる。同時に、輝度調整キャンセル信号の出力も停止する。これにより、再び輝度調整部14は、APL値が制御レベル以下であった場合には、前記のダイナミックコントラスト制御を行う。
無信号期間の直前には通常の映像信号が入力されているため、ここでAPL検出部13により検出されるAPL値は0(黒色)〜100(白色)IREの範囲であり、映像信号の内容に応じた、一般には0よりも大きな値となっている。従って、輝度調整部14は、図2の特性より、照明光の輝度がMINとMAXの間となるべく調整する。
無信号期間内においては前記の通り、0−IREの信号がAPL検出部13に入力され、ここで検出されるAPL値は0−IREである。ここで、この期間においても前記のダイナミックコントラスト制御が行われる場合には、図2の特性において、照明光の輝度はMIN(最小値)となるべく制御される。
無信号期間の直後には再度通常の映像信号が入力されるため、ここでAPL検出部13により検出されるAPL値は0(黒色)〜100(白色)IREの範囲であり、映像信号の内容に応じた、一般には0−IREよりも大きな値となっている。従って、輝度調整部14は、図2の特性より、照明光の輝度がMINとMAXの間となるべく調整する。
無信号期間の前後に入力切替部11から出力される映像信号におけるAPL値は、一般には0−IREではなく、例えば通常のテレビ番組の画像である場合には、図2におけるZ%以上である場合が多い。この場合には、照明光の輝度は、無信号期間の直前にはMAX、無信号期間でMIN、無信号期間の直後でMAXと、大きく変動する。ところが、バックライト17の光源としては例えば冷陰極管が用いられ、この制御の応答の時定数は2〜3sec程度である。従って、MINからMAXに変動する間の2〜3secの間は照明光の輝度は安定していない。従って、無信号期間に入った直後の2〜3secの間と、無信号期間が終わった直後の2〜3secの間には照明光の輝度は安定しない。特に、無信号期間が終わった直後に照明光の輝度が安定しない期間(不安定期間)については、正常な映像信号が出力されているにも関わらず、照明光の輝度が安定していないために、安定した画像が得られない。すなわち、この不安定期間は前記のダイナミックコントラスト制御が行われるために生ずる。また、この無信号期間を含めた期間においてOSD(On Screen Display)表示が行われる場合には、この影響を受けるため、結局、十数秒にもわたり画面の輝度が暗くなる。
なお、無信号期間において入力切替部11からMUTE信号を出力させず、無信号とする場合においても、実際に入力切替部11から出力される信号は零レベルにノイズが重畳された信号となるため、状況は同様である。
このため、このテレビジョン受像機10においては、無信号期間において、前記のダイナミックコントラスト制御を停止させる。この場合、無信号期間において、照明光の輝度は無信号期間の直前の値、すなわち、前記の場合にはMAXに保持される。その後、無信号期間が終了した場合には、輝度調整部14は、照明光の輝度をAPL値によって図2に示された値に設定する。この際には、前記の場合には照明光の輝度はMAXとなるため、結局、無信号期間の前後で照明光の輝度はMAXで一定となる。従って、前記の照明光の輝度が安定しない期間は存在せず、無信号期間が終了してからすぐに安定した画像が得られる。
以上の動作におけるAPL値、照明光の輝度等の時間変化を示したのが図4である。図4において、(a)はAPL検出部13で検出されたAPL値、(b)は照明光の輝度、(c)は表示される画面輝度、(d)は輝度調整キャンセル信号の時間変化をそれぞれ示す。なお、(b)と(c)における点線は、輝度調整キャンセル信号が用いられず、無信号期間においても前記のダイナミックコントラスト制御が行われる場合の変化を示す。
図4(a)には、極端な例として、無信号期間の前後ではAPL値が100IRE、無信号期間中で0−IREである場合のAPL値の時間変化が示されている。すなわち、ここでは、無信号期間の前後でのAPL値が制御開始レベルZよりも大きい場合について記載している。
このAPL値の変化に応じて前記の動作が行われた場合、照明光の輝度は図4(b)中の実線の変化をする。一方、輝度調整キャンセル信号が用いられない場合には、図4(b)中の点線の変化をする。すなわち、輝度調整キャンセル信号が用いられない場合には、APL値が一定であるにも関わらず照明光の輝度が一定でない不安定期間が存在する。
最終的に出力される画面の輝度は、図4(c)中の実線のように、入力された映像信号のAPL値と同様の変化をする。一方、輝度調整キャンセル信号が用いられない場合には、図4(c)中の点線のように、照明光の輝度の変化を反映した変化をする。すなわち、無信号期間の直後の不安定期間においては、表示される画像の輝度が一定ではなく、適切になっていない。
このため、MUTE回路(輝度調整停止手段)20は、図4(d)に示す輝度調整キャンセル信号を輝度調整部14に出力する。この信号がHighの期間は輝度調整部14において、APL値が制御レベル以下であっても前記のダイナミックコントラスト制御機能が一時的に停止する。このため、最終的に出力される画面の輝度は図4(c)中の実線のように変化し、ここでは不安定期間は発生しない。
なお、以上は無信号期間の前後におけるAPL値がZ%以上であった場合であるが、この直前および/または直後のAPL値がZ%以下であった場合であっても、無信号期間におけるダイナミックコントラスト制御機能を停止することにより、照明光の輝度の変動を少なくすることができる。従って、この場合においても、輝度の安定しない期間(不安定期間)を短くすることができることは明らかである。
このテレビジョン受像機10において以上の動作を実現する画像表示方法を示すフローチャートが図5である。
まず、MUTE回路20は、現在入力切替部11から出力され、MUTE回路20に入力される信号に映像信号が存在するか否かを判定する(S1:映像信号検出工程)。
無信号であると判定された場合(S1)は、現在は無信号期間であるため、MUTE回路20はMUTE信号(代替映像信号)を作成し、入力切替部11はこれを出力する(S2:代替映像信号作成工程)。
次に、MUTE回路20は、図4(d)に示す輝度調整キャンセル信号となるパルス信号をHighの状態にし、輝度調整部14におけるダイナミックコントラスト制御、すなわち、照明光の輝度の制御を停止させる(S3:輝度調整停止工程)。これにより、ダイナミックコントラスト動作、すなわち、バックライト17からの照明光の輝度調整は行われず、この輝度は輝度調整キャンセル信号がHighになる直前の値に維持される。
現在入力切替部11から出力される映像信号があるとMUTE回路20が判定した場合(S1)には、APL検出部13によってAPL値が検出される(S4)。
APL値が制御開始レベルZ以上である場合(S5)には、図2に示されるように、照明光の輝度はMAXに固定される(S6)。
APL値が制御開始レベルZより小さい場合(S5)には、図2に示されるように、照明光の輝度はそのAPL値に応じて設定される、すなわち、ダイナミックコントラスト動作が行われる(S7)。
従って、映像信号に応じてバックライトからの照明光の輝度を制御させて良好な画像を表示させる画像表示装置において、映像信号の入力切替時に正常な画像が表示されない期間を短くすることができる。
すなわち、映像信号の切替時以外にはコントラストが大きく良好な画像が表示され、切替時にはダイナミックコントラスト制御が一時的に停止されることにより、映像が不適正となる期間を短くすることができる。
なお、上記の例では、ダイナミックコントラスト制御動作を一時的に停止させるために図4(d)に示す輝度調整キャンセル信号(パルス信号)が用いられたが、無信号期間の間にダイナミックコントラスト制御動作を一時的に停止させることができれば、これに限られず、他の方法を用いることもできる。
また、上記の例では、輝度の制御に用いるパラメータとしてAPL値が用いられたが、入力される映像信号の輝度レベルを示す値として他の値を用いることもできる。例えば、平均の輝度ではなく、輝度が最大になる画素の輝度を用いることもでき、他の値も適宜使用することが可能である。
また、上記の例では、通常時はダイナミックコントラスト制御が動作可能である設定について記載したが、選択される映像信号の内容(標準テレビ放送、DVD映像、ゲーム映像、PC画面等)に応じてこの制御をオンオフできる設定とすることが好ましい。本願発明は、この制御がオンとされている場合に有効である。
また、上記の例では液晶パネル(液晶ディスプレイ)が用いられるテレビジョン受像機について記載したが、バックライトが発する照明光が用いられる表示部を具備する画像表示装置であれば本願発明が適用されることは明らかである。
本発明の実施の形態となるテレビジョン受像機の構成を示す図である。 本発明の実施の形態となるテレビジョン受像機における映像のAPL値とバックライトからの照明光の輝度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態となるテレビジョン受像機における映像信号の変動とこれに対応する照明光の輝度の変動(a)と、出力される画像の輝度の変動(b)について示す図である。 本発明の実施の形態となるテレビジョン受像機における無信号期間の前後にわたるAPL値(a)、照明光の輝度(b)、表示画面の輝度(c)、輝度調整キャンセル信号(d)を示す図である。 本発明の実施の形態となるテレビジョン受像機において用いられる画像表示方法を示すフローチャートである。
符号の説明
10 テレビジョン受像機
11 入力切替部
12 制御部
13 APL検出部
14 輝度調整部(輝度調整手段)
15 液晶パネルコントロール回路
16 液晶パネル
17 バックライト
18 調光部
19 バックライト制御部
20 MUTE回路(輝度調整停止手段)

Claims (8)

  1. 映像信号が入力され、バックライトが発する照明光を用いて前記映像信号による画像を表示し、前記映像信号の輝度レベルに応じて前記照明光の輝度を制御する輝度調整手段を具備する画像表示装置であって、
    入力される信号において前記映像信号が検出されない場合には、前記輝度調整手段に前記輝度の制御を停止させる信号を発する輝度調整停止手段を具備することを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記輝度調整停止手段は、入力される信号において前記映像信号が検出されない場合には、代替映像信号による画像を表示させることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記輝度調整手段は、
    前記輝度レベルが予め設定された値より小さい場合に、前記照明光の輝度を前記映像信号の輝度レベルに応じて設定し、
    前記輝度レベルが前記予め設定された値以上の場合に、前記照明光の輝度を略一定の値に設定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
  4. 前記輝度の制御を停止させる信号は、パルス信号で構成されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の画像表示装置。
  5. 液晶パネルにより前記画像が表示されることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の画像表示装置。
  6. 入力された映像信号による画像を、バックライトが発する照明光を用いて表示し、前記映像信号の輝度レベルに応じて前記照明光の輝度を制御する画像表示方法であって、
    入力される信号において前記映像信号が存在するか否かを検出する映像信号検出工程と、
    前記映像信号が存在しない場合には、前記照明光の輝度の制御を停止させる信号を発する輝度調整停止工程と、
    を具備することを特徴とする画像表示方法。
  7. 前記映像信号が存在しない場合には、代替映像信号を作成する代替映像信号作成工程を具備し、
    前記代替映像信号による画像を表示させることを特徴とする請求項6に記載の画像表示方法。
  8. 前記照明光の輝度の制御において、
    前記輝度レベルが予め設定された値より小さい場合に、前記照明光の輝度を前記映像信号の輝度レベルに応じて設定し、
    前記輝度レベルが前記予め設定された値以上の場合に、前記照明光の輝度を略一定の値に設定することを特徴とする請求項6または7に記載の画像表示方法。
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