JP3766231B2

JP3766231B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3766231B2
Application number: JP12883799A
Authority: JP
Inventors: 修司村山
Original assignee: Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP2000321571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特にＡＰＬにより液晶ディスプレイのバックライトの輝度を制御する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年陰極線管（ＣＲＴ）に代わって液晶表示装置がテレビジョン受像機や、コンピュータの画像表示に広く使われるようになってきた。液晶表示装置では電極の設けられた２枚の透明基板の間に液晶を封入し、マトリックス状に配置された駆動電極単位に電圧を制御することによって液晶分子の集団や配向を制御し、透明基板の背面に設けられたバックライトからの照射光の透過率を変化させることによって液晶ディスプレイに画面を表示することが行われている。
【０００３】
液晶表示装置の画面のコントラストやバックライトの輝度は、一般に操作者が調整して画面を見易い状態にすることが可能であるが、テレビジョン受像機などに用いた場合、受信する番組の内容によりビデオ信号のレベルが異なってくる。日中の屋外のような場合にはビデオ信号のレベルが高くなり表示画面全体が明るくなり過ぎ、夜景のような場合にはビデオ信号のレベルが低くなり表示画面全体が暗くなり過ぎ、表示画面全体が見にくくなるという問題点があった。
【０００４】
この問題を解決するための方法が提案されており、特開平６−２２２３２８号公報で開示された技術では、表示画像の平均的な明るさのレベル（ＡＰＬ）をビデオ信号から検出し、設定レベルと比較することによって液晶ディスプレイパネルの共通電極側に印加するコモンレベル電圧を黒表示に適した黒コモンレベル電圧と白表示に適した白コモンレベル電圧とに切り換えることによりビデオ信号のレベルを調節している。
【０００５】
また、特開平８−２０１８１２号公報で開示された技術では、ビデオ信号の平均レベル（ＡＰＬ）を検出する手段を設け、検出した平均レベルが大きくなるとバックライトの輝度を下げる制御器を設けて表示画像の明るさを調節している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−２２２３２８号公報や特開平８−２０１８１２号公報で開示された従来の技術では、画面全体の明るさの制御はできていたが、画像の明るさのレベルが部分的に異なった場合に画面の部分に関して制御することはできなかった。画面に部分的に明るいところがあったり暗いところがあった場合には制御はビデオ信号の平均レベルで行われるのでその部分に対応した調整は行われずそのためその部分の画像の見にくさは解消されず、例えば画面の半分が明るく、半分が暗いといった場合に検出したＡＰＬは高くも低くもならないので調整が行われず、明るい部分でも暗い部分でも見にくいという現象が現れ、特に画面が大きくなるに従って問題となってきた。
【０００７】
本発明の目的は、画面内に明るい範囲や暗い範囲があった場合でも、その範囲を見易くなるように調整できる液晶表示装置と輝度調整方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、
入力信号を復調してビデオ信号の映像信号を出力する復調回路と、画像を表示する液晶ディスプレイと、液晶ディスプレイを背面から照射する複数の光源を有するバックライトと、ビデオ信号の映像信号を光源の配置に対応した複数の映像領域に分割する分割回路と、映像領域ごとに分割された映像信号のそれぞれの平均輝度を検出するＡＰＬ（平均輝度）検出回路と、各映像領域の映像信号の平均輝度の検出結果および映像領域のそれぞれの相関とに応じて、各映像領域のゲインを調整するための演算を行う信号処理回路と、信号処理回路の演算結果に基づいて、それぞれの光源の駆動用インバータのデューティー比を制御するインバータ制御回路と、ビデオ信号の映像信号を液晶ディスプレイに画像表示するために必要なタイミングパルスを生成し、ＲＧＢの映像信号とタイミングパルスとを液晶ディスプレイへ出力する液晶表示回路とを備え、分割回路が複数の領域に対応した複数のブランキング回路を有し、ＡＰＬ検出回路は複数の領域に対応して複数に分割され、それぞれのブランキング回路には、復調回路から入力するビデオ信号の映像信号が複数の領域に対応した複数の映像領域に分割されて並列に入力され、それぞれの分割されたＡＰＬ検出回路には、対応するブランキング回路より分割された映像信号が入力してそれぞれの平均輝度が検出される。
【０００９】
光源は蛍光管であっても、エレクトロルミネッセンスパネルであってもよく、光源が液晶ディスプレイの周辺に配置され、照射光が導光板で液晶ディスプレイのそれぞれの分担領域に導光されているエッジライト方式の構成であってもよく、光源が液晶ディスプレイの下面でそれぞれの分担領域に直接配置されている直下方式の構成であってもよい。
【００１０】
また、放送波を受信するアンテナと、受信した放送波をビデオ信号に変換する復調回路とを有していてもよい。
【００１３】
本発明により、分割された画面ごとにバックライトの輝度調整が行われるので、液晶ディスプレイの画面内におけるコントラストがさらに高められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。
【００１５】
本発明の実施の形態の液晶表示装置は、液晶ディスプレイ１０８と、液晶ディスプレイ１０８を背面から照射するバックライトの光源１０６と、放送波を受信するアンテナ１０１と、受信した放送波をビデオ信号に変換する復調回路１０２と、復調回路１０２から出力されるビデオ信号の映像信号を指示されたタイミングパルスにより光源（１０６）の配置に対応して水平映像期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割する分割回路１０３と、入力されるｍ×ｎ個の分割された映像領域の映像信号のそれぞれの平均輝度を平均直流電圧レベルとしてｍ×ｎ個検出するＡＰＬ（平均輝度）検出回路１０４と、光源１０６の配置に応じて水平映像期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割するタイミングパルスを生成して分割回路１０３に出力し、ＡＰＬ検出回路１０４から出力されたｍ×ｎ個の領域のＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ個の領域のそれぞれの相関に応じて、ＡＰＬが高い場合は全体のゲインを小さくして白側の階調がでるようにし、またＡＰＬが低い場合は全体のゲインを高くして黒側の階調が出るようにするように演算を行い、インバータ制御回路１０５に制御信号を出力する信号処理回路１０９と、信号処理回路１０９の制御信号を受けて、それぞれの光源１０６のインバータのデューティー比を制御し、光源１０６の明るさを調整するインバータ制御回路１０５と、復調回路１０２から出力されたビデオ信号を液晶ディスプレイ１０８に画像表示すために必要なタイミングパルスなどを生成し、ＲＧＢの映像信号とタイミングパルスとを液晶ディスプレイ１０８へ出力する液晶表示回路１０７とを備える。
【００１６】
ここで、バックライトは光源１０８の配置に対応して横方向にｍ個、縦方向にｎ個の独立した領域に分割されているものとする。
【００１７】
次に、本発明の本発明の実施の形態の液晶表示装置の動作について図１を参照して説明する。
【００１８】
アンテナ１０１で放送波を受信し、受信された放送波は復調回路１０２で復調される。復調されたビデオ信号の内、映像信号が分割回路１０３と液晶表示回路１０７とに入力される。分割回路１０３では入力した映像信号の映像期間を、バックライトの光源１０６の配置に応じて水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分割し、分割された映像信号は、ＡＰＬ（平均輝度）検出回路１０４に入力される。ＡＰＬ検出回路１０４では、入力されたｍ×ｎ個に分割された映像領域の映像信号のそれぞれの平均輝度（ＡＰＬ）を平均直流電圧レベルとしてｍ×ｎ個検出して信号処理回路１０９に出力する。信号処理回路１０９において、ＡＰＬ検出回路１０４から出力されたｍ×ｎ個の領域のＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ個の領域のそれぞれの相関に応じて、ＡＰＬが高い場合は全体のゲインを小さくして白側の階調がでるようにし、またＡＰＬが低い場合は全体のゲインを高くして黒側の階調が出るようにするように演算を行い、インバータ制御回路１０５に制御信号を出力する。インバータ制御回路１０５では、それぞれの光源１０６のインバータのデューティー比を制御し、光源１０６の明るさを調整する。
【００１９】
一方、液晶表示回路１０７に入力したビデオ信号はＲＧＢ信号に分けられ、タイミングパルス信号と共に、液晶ディスプレイ１０８へ出力され、液晶ディスプレイ１０８で画像表示される。
【００２０】
これにより、映像信号制御だけではなく、実際の輝度となる光源の明るさも画面のｍ×ｎ個のそれぞれの領域内において変わるため、画面全体としてもよりコントラストのある画像とすることができる。
【００２１】
次に本発明の実施の形態の液晶表示装置の分割回路１０３とＡＰＬ検出回路１０４の動作をアナログによる分割方式で行った場合について説明する。図２はアナログによる分割方式を用いた本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。復調回路２０２から出力されるビデオ信号の映像信号は、信号処理回路２０９で生成された、光源２０６の配置に応じて水平映像期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割するタイミングパルスにより分割されて、分割回路であるｍ×ｎ個のブランキング回路２１０に並列に入力される。ｍ×ｎ個に分割された画像のビデオ信号は次にｍ×ｎ個のＡＰＬ検出回路２０４に入力される。ＡＰＬ検出回路２０４の検出結果は信号処理回路２０９に送られ、信号処理回路２０９にてＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ個の領域の相関に応じて演算が行われる。この演算結果をもとに信号処理回路２０９からインバータ制御回路２０５へ制御信号が送られ、インバータ制御回路２０５では信号処理回路２０９からの制御信号をもとに各光源２０６を制御する。復調回路２０２から液晶表示回路２０７に入力されたビデオ信号はＲＧＢ信号に分けられ、タイミングパルス信号と共に、液晶ディスプレイ２０８へ出力され、液晶ディスプレイ２０８で画像表示される。
【００２２】
次に本発明の実施の形態の液晶表示装置の分割回路１０３と信号処理回路１０９とＡＰＬ検出回路２０４の動作をデジタルによる分割方式で行った場合について説明する。図３はデジタルによる分割方式を用いた本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。図１の分割回路１０３はＡ／Ｄ変換回路３１１とメモリ３１２とで構成される。
【００２３】
復調回路３０２から出力されるビデオ信号の映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路３１１でデジタルに変換された後、メモリ３１２に格納される。メモリ３１２に格納されたデジタルデータを信号処理回路３０９が読み出し、読み出されたされたデジタルデータは、信号処理回路３０９で生成された、光源３０６の配置に応じて水平映像期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割するタイミングパルスにより分割されて、分割されたデータをＡＰＬ検出回路３０４へ送信する。ＡＰＬ検出回路３０４で検出されたＡＰＬデータは再び、信号処理回路３０９に戻り、ＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ個の領域の相関に応じて演算が行われる。この演算結果をもとに信号処理回路３０９からインバータ制御回路３０５へ制御信号が送られ、インバータ制御回路３０５はその制御信号をもとに光源３０６を制御する。Ａ／Ｄ変換回路３１１で変換されたデジタルのビデオ信号データは液晶表示回路３０７へも送られる。そして液晶表示回路３０７から、ＲＧＢのデジタル信号とタイミングパルス信号が液晶ディスプレイ３０８へ送られ、液晶ディスプレイ３０８で画像表示される。
【００２４】
メモリ３１２とＡＰＬ検出３０４、およびＡ／Ｄ変換回路３１１を信号処理回路３０９内部にあるものと考えると図３の破線枠が広義の信号処理回路３０９＃となり、回路を簡略化することができる。
【００２５】
図４は本発明の実施の形態の液晶表示装置で実際に蛍光管が制御されている状態を示す液晶ディスプレイの模式図であり、光源１０６を蛍光管として４本の蛍光管４０６ａ〜４０６ｄをエッジライト方式で液晶ディスプレイ４０８の４辺のそれぞれの右半分に配置し、導光板で照射光を液晶ディスプレイ４０８のそれぞれの分担領域に導光している。従ってｍ×ｎはここでは２×２である。信号処理回路４０９で画面全体として問題がないように演算された結果が各領域の明るさを制御するインバータ制御回路４０５にフィードバックされ、４つの領域の平均的な輝度がそれぞれ最適となるように蛍光管４０６ａ〜４０６ｄが調整されている。
【００２６】
本実施の形態では放送波をアンテナで受信するテレビジョン受像機で説明したが、テレビジョン受像機に限定されるものではなく映像信号が直接入力するコンピュータなどのの画像表示にも広く適用できる。
【００２７】
ここでは、光源を蛍光管とし、エッジライト方式の配列としたが、光源は蛍光管に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセンスパネル（ＥＬ）であってもよく、配列も光源を液晶ディスプレイの下面に配列する直下方式であってもよい。直下方式の方が面の分割数を増加させることが容易である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、液晶ディスプレイなどの画面内における部分的に平均輝度の高いところや低いところに対して、映像信号の信号制御だけではなく、それぞれの分割された領域において光源の明るさも制御することができるので、全画面内において、よりコントラスト感のある画像を作り出すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。
【図２】アナログによる分割方式を用いた本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。
【図３】デジタルによる分割方式を用いた本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。
【図４】本発明の実施の形態の液晶表示装置で実際に蛍光管が制御されている状態を示す液晶ディスプレイの模式図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１アンテナ
１０２、２０２、３０２復調回路
１０３分割回路
１０４、２０４、３０４ＡＰＬ検出回路
１０５、２０５、３０５、４０５インバータ制御回路
１０６、２０６、３０６光源
１０７、２０７、３０７液晶表示回路
１０８、２０８、３０８、４０８液晶ディスプレイ
１０９、２０９、３０９、４０９信号処理回路
２１０ブランキング回路
３１１Ａ／Ｄ変換回路
３１２メモリ
４０６ａ〜４０６ｄ蛍光管

Claims

複数の光源を有するバックライトを備えた液晶表示装置であって、該液晶表示装置は、
入力信号を復調してビデオ信号の映像信号を出力する復調回路と、
画像を表示する液晶ディスプレイと、
液晶ディスプレイを背面から照射する複数の光源を有するバックライトと、
前記ビデオ信号の映像信号を前記光源の配置に対応した複数の映像領域に分割する分割回路と、
前記映像領域ごとに分割された映像信号のそれぞれの平均輝度を検出するＡＰＬ（平均輝度）検出回路と、
各前記映像領域の映像信号の平均輝度の検出結果および映像領域のそれぞれの相関に応じて、各前記映像領域のゲインを調整するための演算を行う信号処理回路と、
前記信号処理回路の演算結果に基づいて、それぞれの前記光源の駆動用インバータのデューティー比を制御するインバータ制御回路と、
前記ビデオ信号の映像信号を前記液晶ディスプレイに画像表示するために必要なタイミングパルスを生成し、ＲＧＢの映像信号とタイミングパルスとを液晶ディスプレイへ出力する液晶表示回路と、を備え、
前記分割回路が前記複数の領域に対応した複数のブランキング回路を有し、前記ＡＰＬ検出回路は前記複数の領域に対応して複数に分割され、
それぞれの前記ブランキング回路には、前記復調回路から入力する前記ビデオ信号の映像信号が前記複数の領域に対応した複数の映像領域に分割されて並列に入力され、
それぞれの分割された前記ＡＰＬ検出回路には、対応するブランキング回路より分割された映像信号が入力してそれぞれの平均輝度が検出されることを特徴とする液晶表示装置。
前記光源が蛍光管である請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光源がエレクトロルミネッセンスパネルである請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光源が前記液晶ディスプレイの周辺に配置され、照射光が導光板で前記液晶ディスプレイのそれぞれの分担領域に導光されているエッジライト方式の構成である請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光源が液晶ディスプレイの下面でそれぞれの分担領域に直接配置されている直下方式の構成である請求項１に記載の液晶表示装置。
放送波を受信するアンテナと、
受信した前記放送波をビデオ信号に変換する復調回路と、を有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。