图像显示装置的制作方法

专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将输入图像使用光源单元显示在显示面板上的图像显示装置。
背景技术：
在如液晶显示面板那样自己不发光而使用背光(back light)光源(光源单元) 的显示设备中，背光的消耗功率占显示设备的消耗功率的大半。由此，背光的消耗功率削减 对于显示设备整体的消耗功率削减是有效的。例如，通过在较暗的影像场景中降低背光的 光量，能够降低消耗功率。但是，如果单纯地将背光的光量降低为1/N，则在此状态下画面的 明亮度也变为1/N。所以，将背光的光量降低为1/N的同时，通过将各液晶像素的像素值修 正得更明亮而使其透过率增加为N倍，能够维持希望的画面的明亮度。这里，能够将背光的光量降低到哪里、即N值的上限值取决于液晶像素的透过率 的最大值(最大透过率)。为了在显示图像的明亮度不饱和的范围中使N成为最大，只要调 节N值以使得在显示图像之中最亮的像素的透过率成为最大透过率就可以。将这样一起控 制画面整体的背光亮度值(1/N)的方法称作全局暗化(global dimming)。但是，在全局暗 化中，在画面之中即使有一处亮点，N值也被其带偏而使得背光整体的亮度增大。因此，在 画面内明暗差的分布较大那样的图像的情况下，不太能够获得功率削减效果。为了改善这一点，提出了将画面分割为多个区域而准备与各区域一一对应的光 源、独立地控制各光源的发光强度的称作局部暗化(local dimming)(或分区控制)的方式 (例如参照非专利文献1)。该方式是按照每个区域使用全局暗化方式的方式，基于该区域 内的像素值决定对应的光源的发光强度。通过对画面内的所有的区域进行该处理，独立地 控制各区域的背光的亮度。与此同时，根据各区域的光源的发光强度修正输入图像的像素 值。通过该控制，即使是输入图像在画面内明暗差较大的情况也能够更高效率地削减消耗 功率。在局部暗化中，由于按照每个区域控制背光亮度，所以在区域间背光亮度不同的 情况下有时能视觉上辨识出区域的边界。特别在显示运动图像的情况下，不仅按照每个区 域而背光亮度不同，而且通过各区域的背光亮度随时间变化，显示画面的影像不会看起来 平滑地切换，而有时会发生图像的闪烁Um )(闪动fiicker)等。即，如果时间方向 的控制不适当，则成为在视觉感受上使画质变差的原因。为了减轻该问题，例如在专利文献 ι中，提出了变更输出特性，以使得当显示面板的显示画面从较暗的画面向较明亮的画面变 化时将亮度急剧地提高、反之当从较明亮的画面向较暗的画面变化时平稳地提高亮度的控 制。[专利文献1]美国专利US7，330，172[非专利文献 1]H. F. Chen “Backlight Local Dimming Algorithm forHighContrast LCD-TV”，Proc. of ASID(2006)，pp 168-171专利文献1中公开的控制方法是当从较明亮的画面向较暗的画面变化时通过使 背光亮度的时间方向的变化速度变慢，来显示具有符合人的视觉特性的对比度的影像的方 法。在此情况下，例如使用带来几帧的延迟的滤波器电路。但是，如果使背光亮度的时间方向的变化速度持续多帧地变慢，则在显示图像的 亮度急剧地变化的运动图像的情况下背光的亮度变化不能跟上。结果，显示画面的明亮度 的变化变得不自然，成为产生画质变差的原因。进而，背光成为高亮度的期间增加，消耗功 率的削减效果受到抑制。

发明内容
本发明的目的是在一边控制背光的亮度一边在显示面板上显示图像的图像显示 装置中，即使在显示画面的亮度急剧变化的情况下也减轻画质劣化、削减背光的消耗功率。本发明是一种图像显示装置，使用显示面板和产生对该显示面板照射的光的光源 单元来显示图像，该显示面板是将光的透过率根据输入图像的信号而变化的透过率可变元 件在二维平面上配置多个而构成的，该图像显示装置具备调光值决定部，根据上述输入图 像的信号，决定用来设定上述光源单元的发光亮度的调光值；图像信号修正部，根据由该调 光值决定部决定的调光值，修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；以及驱动控制部， 按照由上述调光值决定部决定的调光值，对上述光源单元进行驱动控制。其中，该驱动控制部将使用了对于当前帧的调光值时的上述光源单元的发光亮度 与使用了前一帧的调光值时的发光亮度进行比较，在当前帧的发光亮度增加的情况下，使 得使用对于当前帧的调光值的定时与当前帧的发光亮度减少的情况相比延迟，来驱动上述 光源单元。或者，上述驱动控制部将使用了对于当前帧的调光值时的上述光源单元的发光亮 度与使用了前一帧的调光值时的发光亮度进行比较，在当前帧的发光亮度增加的情况下， 作为对于当前帧的调光值而使用前一帧的调光值，在当前帧的发光亮度减少的情况下，原 样使用对于当前帧的调光值，来驱动上述光源单元。本发明是一种图像显示装置，使用显示面板和产生对该显示面板照射的光的光源 单元来显示图像，该显示面板是将光的透过率根据输入图像的信号而变化的透过率可变元 件在二维平面上配置多个而构成的，该图像显示装置具备调光值决定部，根据上述输入图 像的信号，决定用来设定上述光源单元的发光亮度的调光值；图像信号修正部，根据由该调 光值决定部决定的调光值，修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；调光值修正部，在 由上述调光值决定部决定的调光值被切换的情况下，在切换时间点修正调光值，以便具有 切换前和切换后的调光值的中间值的期间；以及驱动控制部，按照由该调光值修正部修正 后的调光值，对上述光源单元进行驱动控制。根据本发明，即使是显示图像的亮度急剧地变化的情况画质的劣化也较少，并且 能够削减背光的消耗功率。本发明的这些及其他特征、目标和优点通过以下结合附图的说明会变得更加清楚。


图1是表示本发明的图像显示装置的第1实施例的框图(实施例1)。图2是表示定时修正电路18的内部结构例的图。图3A 图3C是表示显示图像的一例(暗一明)和对它的背光亮度的设定例的图。图4A 图4C是表示图3A 图3C的情况下的显示参数的时间变化(时序图)的 图。图5A 图5C是表示显示图像的一例(明一暗)和对它的背光亮度的设定例的图。图6A 图6C是表示图5A 图5C的情况下的显示参数的时序图的图。图7A、图7B是表示变更了延迟时间的情况下的时序图的图。图8是表示本发明的图像显示装置的第2实施例的框图(实施例2)。图9是表示调光值变化判断电路40和调光值选择电路41的内部结构例的图。图10是表示实施例2的显示参数的时序图的图。图11是表示本发明的图像显示装置的第3实施例的框图(实施例3)。图12是表示调光值变化判断电路50和调光值修正电路51的内部结构例的图。图13是表示实施例3的显示参数的时序图的图。图14是表示本发明的图像显示装置的第4实施例的框图(实施例4)。图15是表示调光值变化判断电路60和调光值修正电路51的内部结构例的图。图16是表示实施例4的显示参数的时序图的图。图17是表示液晶面板的区域与背光光源的关系的图。图18是表示显示图像的一例的图。图19是表示背光亮度与液晶透过率的组合例的图。图20是表示背光亮度值的设定例的图。图21是表示修正后的液晶透过率的图。
具体实施例方式在本实施例中，作为图像显示面板而举液晶面板为例，将自己不发光、使来自光源 单元(背光光源)的光照射而显示图像的图像显示装置作为对象。首先，利用图17 图 21，对作为在本实施例中采用的背光亮度的控制方式的基础的局部暗化(区域控制)方式 进行说明。图17是表示液晶面板的区域与背光光源的关系的图。输入到液晶模块1中的图 像信号显示在通过背光3从背面照射的液晶面板2上。背光3与液晶面板2以大致相同的 尺寸对置。液晶面板2将对应于显示图像的各像素的液晶元件在二维平面上配置多个而构 成。以下，为了使说明变得简单，设显示图像的分辨率与输入图像的分辨率相等，1个液晶元 件对应于显示图像的各像素。这对应于单色液晶，但本发明并不限定于此，也能够用在由多 个液晶元件构成各像素的彩色液晶等中。各液晶元件是在被施加的电压作用下、光的透过 率变化的透过率可变元件。即，通过根据输入图像的各像素的值使对应的液晶元件的透过 率变化，用这些液晶元件控制从背光3照射的光的透过量，由此能够将输入图像显示在液 晶模块上。在图17中，为了进行分区控制，将液晶面板2沿纵横方向各进行4等分，分割为共计16个区域。关于背光3，也分割为16个区域，以使其对应于液晶面板2的各区域。背光 3由未图示的光源、导光板、光学膜等构成。光源例如由发光二极管等的多个发光元件构成， 通过分散配置到背光内以使其对应于各区域，能够按照各区域独立地控制发光亮度。这里，为了简单，说明按照各区域、在其中央部配置1个光源的情况，但本发明并 不限定于该结构。各光源的发光亮度能够独立地控制，假设来自各光源的光均勻地照射液 晶面板2上的对应的区域。例如，假设来自背光3内的光源(1，2)的光仅通过液晶面板2 上的对应的区域(1，2)。另外，该假定是为了使以下的说明变得简单，即使是来自各光源的 光泄露到其他区域、或没有均勻地照射对应的区域的情况，对于本发明的使用也没有妨碍。在理想的情况下，在该液晶模块1中，液晶面板2的坐标(px，py)的位置的显示亮 度Y、即人能看到的明亮度，使用对该坐标照射的背光亮度B、该坐标的液晶元件的透过率L 而用式(1)表示。Y (px, py) = B (px，py) X L (px，py)……(1)根据来自各光源的光仅均勻地照射液晶面板上的对应的区域内的假定，坐标(px， py)的背光亮度B使用光源号码(aX，ay)的发光亮度S用式(2)表示。这里，光源号码(ax， ay)是照射坐标(px，py)的背光光源的号码。B (px, py) S(ax, ay)......(2)光源的发光亮度通过使施加在那里的电压或电流适当变化而能够连续地控制。例 如，如果光源是发光二极管，则通过将施加的电流进行脉冲振幅调制而能够控制光源的发 光亮度。发光亮度的控制方法只要根据光源的种类适当变更就可以。另一方面，处于坐标(px，py)的液晶元件的透过率L由构成输入图像的像素中的、 对应于坐标(px，py)的像素的像素值G决定。如果使用函数f(x)，则将该关系用式(3)表 示。一般来说函数f(x)是接近于称作伽马函数的幂乘特性的特性，但并不一定限定于此。L(px，py) = f(G(px,py))...... (3)这里，设想在液晶模块1上显示图18那样的图像4的情况。图像4是在灰色的背 景6中配置有1个白色的物体5的图像。描绘在该图中的虚线对应于在图17中说明的液 晶面板2的各区域的边界。即，在将该图像映到液晶面板2上的情况下，在区域(1，2)中存 在白色的物体5和灰色的背景6，而其余的区域都仅显示灰色的背景6。这里，着眼于显示图像4内的区域(0,0)内的坐标(ρχΟ,ργΟ)的点。根据式(1)， 该坐标的显示亮度Y通过该坐标的背光亮度B与液晶元件透过率L的乘积决定。在此情况 下，考虑用来实现某个显示亮度Y的背光亮度B与液晶元件透过率L的组合。图19是表示背光亮度B与液晶元件透过率L的组合的例子的图。为了实现某个 显示亮度Y，能够进行多个组合。在该图中，背光亮度B的值通过将能够由背光3实现的最 大亮度设为100而归一化(正规化)的值来表示。同样，液晶元件透过率L也通过将能够 由液晶面板2实现的最大透过率设为100而归一化的值来表示。在以后的说明中，假设背 光亮度B的值和液晶元件透过率L使用这样归一化的值。因而，作为两者的积的显示亮度 Y为将最大值归一化为10000的值。这里，调查用来将坐标(pxO，pyO)的像素用显示亮度Y = 2000显示的组合。首 先，在组合1中，通过设背光亮度B = 100、液晶元件透过率L = 20，从而实现显示亮度Y = 2000。这是背光亮度B和液晶元件透过率L都不超过100而能够实现的组合。在同样的组
8合2、3中，也为显示亮度Y = 2000，并且是能够实现的组合。背光3占液晶模块1的消耗功率的大半，该消耗功率与背光3的发光亮度大致成 正比。一个液晶面板2的透过率对消耗功率不带来较大的影响。在此情况下，如果仅着眼 于区域(0，0)，则组合2与组合1相比背光亮度B为1/2，所以消耗功率大致为1/2。组合3 与组合1相比背光亮度B为1/5，所以消耗功率大致为1/5。这样，越是降低背光亮度B，越 有利于消耗功率的削减。进而，在降低了背光亮度B的组合4中，与组合1相比消耗功率为1/10。但是，在 组合4中，液晶元件的透过率L超过最大值100而为200，该组合是不能实现的。即使原样 进行显示，也由于液晶元件的透过率L被限制为最大值100，所以在显示亮度Y= 1000下饱 和。因为以上，在液晶模块1中，使背光亮度B降低到具有该区域内的最大亮度的像素的液 晶透过率L成为100那样的组合，这里是组合3，为能够实现的消耗功率最小的组合。接着，对于在图18中包括白色的物体5的区域(1，2)进行考虑。在该区域中，在 显示亮度Y = 2000的灰色的背景6中放置有显示亮度Y = 10000的白色的物体5。在该区 域(1，2)中能够实现的消耗功率最小的组合仅为背光亮度B = 100、白色的物体5的位置的 液晶透过率L = 100、背景部分6的液晶透过率L = 20的组合。如果将这些综合，则将图18的图像4显示在液晶模块1上时的、背光亮度B和液 晶透过率L的优选的控制为图20和图21那样。图20是表示背光亮度B的设定例的图。S卩，控制各光源，以使得仅将包括白色的 物体5的区域(1，2)设为背光亮度B= 100，将除此以外的不包括白色的物体5的区域成为 背光亮度B = 20。图21是表示各像素的液晶透过率L的控制例的图。即，在包括白色的物体5的区 域(1，2)中，设白色的物体5的液晶透过率L= 100、背景的灰色部分6的液晶透过率L = 20，在除此以外的区域中，设背景的灰色部分6的液晶透过率L = 100。以上，对于通过局部暗化(分区控制)方式，不使显示亮度饱和而使消耗功率成为 最小的控制进行了说明。接着，基于该局部暗化方式，对本发明的各实施例进行说明。[实施例1]图1是表示本发明的图像显示装置的第1实施例的框图。在装置中，输入作为显示对象的输入图像12、和表示输入图像12的定时信息的定 时信号10。定时信号10对应于点时钟(dot clock)或同步信号。定时生成电路11基于 输入的定时信号10，生成时钟、地址、触发信号等的各种定时信号，向装置内的各电路供给。 另外，关于这些定时信号，为了避免图变得复杂而仅记述了一部分。调光值决定电路13将输入的输入图像12解析，决定构成背光17的各光源的发光 量(以下也称作调光值)。各光源的发光量根据包含在该区域中的像素之中的、具有最大亮 度的像素值决定。即，按照上述式(1) (3)决定对应的光源的亮度B，以使得在区域内具 有最大亮度的像素的液晶透过率L成为能够由该液晶面板实现的最大值(=100)。另外， 该决定方法是一例，也可以通过其他方法决定光源亮度。此外，也可以通过使所有光源的调 光值都相同，作为全局暗化而进行控制。将决定的调光值向调光值存储电路14保存。将保存在调光值存储电路14中的调光值按照从定时生成电路11供给的定时信 号，向背光驱动电路16发送。此外，定时修正电路18对于各个区域判断调光值的切换方向，
9根据其判断结果修正背光亮度的切换定时。即，如后所述，按照每个区域调查背光亮度的变 化的方向(增加/减少)，通过根据该方向决定切换背光的定时，来抑制闪光的发生。背光 驱动电路16通过按照输入的调光值将构成背光17的各光源进行例如脉冲振幅调制，来控 制各区域的发光亮度。背光亮度分布预测电路19根据从调光值存储电路14传送来的调光值，预测按照 各调光值对背光17的各光源进行调光控制时的背光17的亮度分布B。图像信号修正电路 通过预测的背光亮度分布B和式(1) (3)修正各像素的像素值G，进行调节以使各像素的 显示亮度Y与使所有的背光光源以最大亮度点亮时相同。将修正后的各像素值G向液晶面板驱动电路21发送，控制液晶面板22的液晶透 过率L。通过做成这样的结构，即使是使构成背光17的各光源的发光亮度降低的情况，也能 够使实际的像素的显示亮度与不使背光的发光亮度降低的情况大致相同。在此情况下，能 够将背光的消耗功率削减与背光的减光量相应的量。图2是表示定时修正电路18的内部结构的一例的图。定时修正电路18是对于各 区域判断调光值的变化方向，并调节背光亮度的切换定时的单元，具备区域数量的修正电 路19。比较器30对于对象区域判断其调光值的变化的方向(增加、减少)。如果设判断对 象的区域为(ax，ay)，则将从调光值存储电路14传送来的当前帧的区域(aX，ay)的调光值 Bl与前帧(前一帧)的区域(ax，ay)的调光值BO比较，输出比较判断信号31。在当前帧 的调光值Bl比前帧的调光值BO大的情况下，即在该区域的背光从暗向明变化的情况下将 比较判断信号31设为“1”，在除此以外的情况下设为“0”。对于选择器35，输入由定时生成电路11生成的定时信号32、和通过延迟电路34 使定时信号32延迟了一定时间Tx的定时信号33。并且，根据来自比较器30的比较判断信 号31选择一个定时信号，作为修正定时信号36向背光驱动电路16输出。在判断信号31 是“0”的情况下，选择由定时生成电路11生成的定时信号(无延迟)32，在判断信号31是 “1”的情况下，选择来自延迟电路34的定时信号(有延迟)33。这样，对于所有区域生成修 正定时信号36并输出。接着，对实施例1的定时修正的动作进行说明。首先，利用图3A 图3C和图4A 图4C，对画面内的某个区域的背光亮度增加的 情况(暗一明)进行说明。图3A 图3C是表示显示图像的一例(暗一明)和对它的背光亮度的设定例的图。 在画面内的包含关注的点A的区域(2，2)中，背光亮度增加。图3A表示显示画面80，是在灰色的背景图像82中放置白色的物体81、其位置随 着时间移动的运动图像的情况。在时刻t = T，处于区域(1，2)中的物体81在下个帧(时 刻t = T+l)中移动到区域(2，2)，在再下个帧(时刻t = T+2)中也包含在区域(2，2)中。 这里，与上述图18同样，设白色的物体81的显示亮度Y = 10000，背景82的显示亮度Y = 2000。图3B表示显示图3A的运动图像时的背光亮度B的设定，通过调光值决定电路13 决定。根据与图20同样的考虑方式，包含白色的物体81的区域是背光亮度B = 100，而不 包含白色的物体81仅有背景82的区域减少到背光亮度B = 20。图3C表示伴随着图3B的背光亮度B的设定的液晶透过率L的设定，基于由图像信号修正电路20修正的像素值G。这里，表示背景部分82的液晶透过率L的设定。与图 21同样，在包含白色的物体81的区域中，背景部分82的液晶透过率L = 20(虽然没有图 示，但白色的物体81的液晶透过率L = 100)，而在不包含白色的物体81仅有背景82的区 域中，增加到背景部分82的液晶透过率L = 100。通过这样设定，在各帧中，可以使白色的物体81的显示亮度Y为10000、此外灰色 的背景图像82的显示亮度在哪个区域中都为2000。图4A 图4C是表示图3A 图3C的运动图像显示的情况下的显示参数的时间变 化(时序图)的图。这里，着眼于图3A的画面内的点A的位置，表示液晶透过率L、背光亮 度B、显示亮度Y的时间变化。这里，点A处于区域(2，2)中，通过白色的物体81的移动，背 光亮度B从20增加到100 (暗一明变化)。另外，在区域(2，2)中，虽然在时刻T+1和T+2 白色的物体81通过区域(2，2)，但是假设点A的位置一直包含在灰色的背景82中。图4A表示理想状态下的参数变化。在时刻t = T的帧中，点A的液晶透过率L是 100，但在时刻t = T+1的帧中变化为20。但是，该变化点从时刻t = T+1的帧的开头延迟 了时间Ta。这是因为液晶面板的各像素的透过率的更新沿着扫描线依次进行，延迟时间Ta 根据点A的画面内的位置而不同。在以一般的顺序进行扫描的情况下，点A越是处于画面 上部则Ta越小，越向下部前进则Ta越大。另一方面，包含点A的区域(2，2)的背光亮度B的时间变化与用于更新区域(2，2) 内的液晶元件的液晶透过率L的定时一起，更新为由调光值决定电路13求出的调光值。但 是，在区域内包含有多个液晶元件，它们的更新定时会发生微小偏差，但为了使说明变得简 单，假设一齐进行区域内的各液晶元件的透过率更新，并随之进行背光亮度的更新。如果在 该定时，控制液晶透过率L和背光亮度B，都瞬间地变化，则点A的显示亮度Y如图示那样是 2000而为一定。在上述参数的切换时，背光的亮度B通过将发光二极管进行脉冲振幅调制来控 制，所以其转变几乎不花费时间。但是，由于液晶透过率L通过液晶元件之中的粒子物理旋 转而变化，所以转变需要某种程度的时间。该时间根据液晶面板的响应速度而不同，但也存 在液晶透过率的转变需要几帧的时间的面板。图4B表示考虑到液晶透过率L的转变时间的情况的动作。在该图中，从时刻t = T+1的帧的开头起经过Ta后开始液晶透过率L的转变，在从帧的开头起经过Tb后转变结 束。转变时间是Tb-Ta，在转变期间中，液晶的透过率L平滑地变化。另一方面，背光亮度B 从帧的开头起经过Ta后瞬间变化。结果，作为背光亮度B与液晶透过率L的积的显示亮度Y，在液晶透过率L的转 变期间中表示比2000高的值，以使其成为图中的显示亮度Y的波形。在该例中最大达到 10000。这意味着点A暂时以作为本来的显示亮度2000的5倍亮度的10000发光，由于在 人的眼睛中看起来像闪光闪过那样，所以会导致图像品质的大幅的劣化。由于该闪光带来 的图像的劣化的程度根据不同的人而有观感差异，所以难以一概地定义其容许值，但这里 作为大致标准，将实际的发光亮度成为本来的显示亮度的1. 2倍以上的情况称作闪光。图4C表示为了减轻上述的闪光而在本实施例中使变更背光亮度值B的定时延迟 的情况。在该例中，在液晶透过率L的转变结束后(时间Tb以后)变更背光亮度值B。艮口， 从液晶透过率L的转变开始起经过足够的时间Tx后，更新背光亮度B。这里，Tx是比Tb-Ta
11大的值。在此情况下，在液晶透过率L的转变开始的时间点背光亮度B为20不变，所以显示 亮度Y从2000开始下降，液晶透过率L成为20而转变完成的时间点的显示亮度成为400。 然后，通过背光亮度B从20变化为100，显示亮度恢复为2000。这样，通过使背光亮度B变化的定时延迟，能够抑制发生了临时性的亮度下降的 闪光。在人的眼睛中有残像现象，临时性的亮度下降与闪光相比具有不易视觉辨识的性质。 由此，在背光亮度B增加(暗一明)时，通过使背光的控制延迟，能够减轻画质的劣化。接着，利用图5A 图5C和图6A 图6C，对画面内的某个区域的背光亮度减少的 情况(明一暗)进行说明。图5A 图5C是表示显示图像的一例(明一暗)和对它的背光亮度的设定例的图。 使用的图像80与图3A相同，但这里着眼于画面内的点B，在包含它的区域(1，2)中背光亮 度减少。点B的像素也在时刻t = T到T+2之间总是处于对应于灰色背景82的位置。图5A表示显示画面80，如果白色的物体81移动到右侧，则背光亮度分布B如图 5B那样变化，明亮的区域移动到右侧。即，如果着眼于点B，则背光亮度B成为从明向暗的 变化。此外，背景部分的液晶的透过率L如图5C那样变化。图6A 图6C是表示图5A 图5C的运动图像显示的情况下的显示参数的时间变 化(时序图)的图。这里，着眼于图5A的画面内的点B的位置，表示液晶透过率L、背光亮 度B、显示亮度Y的时间变化。图6A是设想了在瞬间进行背光亮度B及液晶透过率L的转变的情况的图。但是， 如上所述，液晶透过率L的转变需要时间，所以实际的波形成为图6B那样。即，如果与液晶 透过率L的转变开始大致同时地使背光的亮度B减少，则在液晶透过率L的转变结束之前 的期间(Tb-Ta)中，显示亮度Y暂时下降。该亮度下降现象因为与前面所述的同样的理由 而不易被人的眼睛辨识。另一方面，图6C与前面的图4C同样，是使背光亮度B的变更定时延迟了 Tx的情 况。在此情况下，延迟时间Tx设定得比液晶透过率的转变时间(Tb-Ta)大。显示亮度Y在 延迟时间Tx的期间中为比本来的显示亮度2000高的值，结果在人的眼睛中看起来如闪光 闪过那样，导致图像品质的大幅的劣化。由此，在背光亮度B增加(明一暗)时，如果使背光的控制延迟，则会发生闪光而 导致画质的劣化，可以说最好与液晶透过率的转变开始一起地控制背光。根据以上，关于背光的亮度从暗变化为明的区域，通过如图4C那样使控制背光的 定时延迟，能够抑制闪光的发生而提高画质。另一方面，关于背光的亮度从明变化为暗的区 域，如果使控制背光的定时延迟，则相反会发生闪光而画质劣化，所以最好如图6C那样不 使控制背光的定时延迟而为本来的定时。这样，通过按照每个区域调查背光亮度的时间变 化的方向(增加/减少)、根据该方向决定控制背光的定时，能够抑制闪光的发生。在目前为止的例子中，在背光的亮度增加的情况下，将延迟时间Tx设定得比液晶 透过率的转变时间(Tb-Ta)大。延迟时间的控制并不限于此，以下，在图7A、图7B中说明其 另一例。图7A表示将延迟时间Tx设定得比液晶透过率的转变时间(Tb-Ta)小的情况下的 动作。即，是将背光亮度的变更定时设定得比液晶透过率的转变结束时间早的情况。在此情 况下，发生显示亮度成为比本来的亮度高的值的期间，如果设增加后的最大亮度为Ymax，则延迟时间Tx越小最大亮度Ymax越大。该亮度增加量成为闪光的原因，但只要是容许值以 下，就不会在人的眼睛中视觉辨识为闪光。例如，如上所述，只要增加后的最大亮度Ymax是 本来的显示亮度的1. 2倍以下就不会成为图像品质的大幅的劣化。只要满足这样的条件， 也可以将Tx设定得比(Tb-Ta)小。进而，在将Tx设定得比(Tb-Ta)小的情况下，能够抑制显示亮度Y的下降。即，在 显示亮度即将增加到最大值Ymax之前，存在显示亮度下降到比本来的亮度低的值Ymin的 期间。该亮度下降比闪光更难视觉辨识，但成为图像品质的劣化的原因。延迟时间Tx越小， 最小亮度Ymin越接近于本来的亮度。通过这些，优选地进行取得最大亮度Ymax与最小亮 度Ymin的平衡的延迟时间Tx的设定。图7B表示在背光的亮度减少的情况下(明一暗)也使背光亮度的变更定时延迟 的情况下的动作。在上述图6C中，由于将延迟时间Tx设定得比液晶透过率的转变时间 (Tb-Ta)大，所以发生较大的闪光。所以，通过将延迟时间Tx设定得较小，能够使其不再被 视觉辨识为闪光。即，在图7B中，通过将延迟时间Tx设定得比转变时间(Tb-Ta)小，将显 示亮度的最大值Ymax抑制为容许值以下。在紧挨着一个最大值Ymax之后，存在成为最小 值Ymin的期间。在此情况下，也优选地进行取得最大亮度Ymax与最小亮度Ymin的平衡的 延迟时间Tx的设定。另外，液晶透过率L的转变时间(Tb-Ta)根据液晶透过率的转变的大小而变化。液 晶透过率的转变的大小被反映到背光的亮度的变化量。因此，在图2的比较器30中，不仅 是背光亮度的变化方向，还判断变化的大小，如果据此变更延迟电路34的延迟时间Tx，则 能够实现更好地抑制画质的劣化的控制。此时，可以预先求出转变的大小与延迟时间Tx的 关系，保存到表中而对其进行参照。[实施例2]实施例2是将延迟时间Tx的值固定为1帧的量的时间的情况。此时，通过将前帧 的背光亮度(调光值)在当前帧中也继续使用，实现1帧的量的延迟时间Τχ，能够省略延迟 电路。图8是表示本发明的图像显示装置的第2实施例的框图。在图中，调光值变化判 断电路40判断各区域的调光值的时间变化方向。调光值选择电路41基于调光值变化判断 电路40的判断结果进行所使用的调光值的选择。其他电路与上述实施例1(图1)的结构 是同样的。图9是表示调光值变化判断电路40和调光值选择电路41的内部结构的一例的 图。电路40、41的结构要素具备与区域数相同的数量。如果设判断对象的区域为(aX，ay)， 则在比较电路30中，输入从调光值存储电路14传送来的当前帧的区域(ax，ay)的调光值 Bl和前帧的区域(ax，ay)的调光值B0。在比较电路30中，对这些调光值Bl与BO进行比 较，输出比较结果31。比较结果31是表示调光值的变化方向(增加/减少)的信号，在当 前帧的调光值Bl比前帧的调光值BO大的情况下、即在该区域的背光亮度从暗向明变化的 情况下输出“1”，在除此以外的情况下输出“0”。调光值选择电路41中的选择器42在比较结果信号31是“0”的情况下选择当前 帧的调光值Bi，作为修正后的调光值45向背光驱动电路16输出。这意味着在本来的定时 变更为当前帧的调光值Bi。在比较结果信号31是“1”的情况下选择前帧的调光值B0，作
13为修正后的调光值45向背光驱动电路16输出。这意味着使变更为当前帧的调光值Bl的 定时延迟到下一帧。图10是表示实施例2的显示参数的时序图的图。即，在背光亮度从暗变化为明的 情况下，变更(增加)背光的调光值的定时延迟时间Tx变得与帧周期Tf相等。此时的显 示亮度Y不会超过本来的亮度值，能够防止在显示画面上发生闪光。进而，在实施例2中， 不需要用来改变背光驱动电路16的变更定时的延迟电路，能够使电路结构简单化。[实施例3]在实施例3中，在变更背光亮度(调光值)的情况下，不一次变更而先设定中途的 中间水平。即，在变更点的1帧期间中，通过设定根据变更前后的背光亮度求出的中间值 (修正值)，能够使显示亮度的变动幅度变小。图11是表示本发明的图像显示装置的第3实施例的框图。在图中，调光值变化判 断电路50判断各区域的调光值的变化量，输出修正系数C、(1-C)。调光值修正电路51使 用修正系数C、(I-C)决定修正值。其他电路与上述实施例1(图1)的结构是同样的。图12是表示调光值变化判断电路50和调光值修正电路51的内部结构的一例的 图。另外，构成它们的各要素具备区域数的数量。在调光值变化判断电路50中，输入区域 (ax, ay)的当前帧的调光值Bl和前帧的调光值B0，以连结了它们的值为索引，参照系数表 55，输出修正系数C和(I-C)。在各调光值是8比特宽的情况下，用来参照表的索引为16比 特宽。另外，对于系数(I-C)，也可以不根据表求出而在表外部进行减法运算来导出。将修 正系数C和(I-C)向调光值修正电路51发送，在调光值修正电路51中通过式(4)的运算 求出修正后的调光值B2。将通过运算得到的新的调光值B2向背光驱动电路16发送。B2 = CXB1+(1-C) XBO......(4)图13是表示实施例3的显示参数的时序图的图。这里，在前帧的调光值BO = 20、 当前帧的调光值Bl = 100时，修正系数C= (I-C) =0.5。此时，根据式(4)，成为修正后 的调光值B2 = 20X0. 5+100X0. 5 = 60，应用到时刻t = T+1的帧中。在此情况下，在显示 亮度中发生较小的闪光，但亮度下降为20X60 = 1200，比实施例2(图10)的情况改善了。显示亮度的闪光和亮度下降的比例不仅根据修正系数C的大小而变化，还取决于 调光值BO与Bl的组合。因而，可以根据调光值BO与Bl的组合来设定修正系数C，以使得 显示亮度的闪光和亮度下降的平衡变得适当。进而，实施例3不仅在背光的亮度为暗一明 变化的情况下能够使用，在明一暗变化的情况下也能够使用。[实施例4]在实施例4中，在变更背光亮度(调光值)的情况下，不一次变更而分割设定为阶 段状的多个中间水平。通过增加该分割数，能够使显示亮度的变动幅度变得更小。图14是表示本发明的图像显示装置的第4实施例的框图。在图中，在调光值变化 判断电路60中，输入来自定时生成电路11的定时信号、以及来自调光值存储电路14的当 前帧和前帧的调光值。调光值变化判断电路60利用它们生成向背光驱动电路16发送的调 光值的更新定时信号和向调光值修正电路51发送的修正系数C。其他电路与上述实施例 1(图1)的结构是同样的。图15是表示调光值变化判断电路60和调光值修正电路51的内部结构的一例的 图。另外，构成它们的各要素具备区域数的数量。更新定时生成电路62基于来自定时生成电路11的定时信号64，生成决定阶段状的各步骤的时间幅度的更新定时信号65和定时信 息66。在定时信息66中，包含有与从对定时信号64输入脉冲起的经过时间相对应的值。 例如，如果是在1帧期间中将调光值以4个阶段更新，则用表示各阶段的4个符号“0”、“ 1 ”、
“ O，， “ Q ” 主 ^=H
Z Λ O 衣不O调光值变化判断电路60除了当前帧的调光值Bi、前帧的调光值BO以外，还基于从 更新定时生成电路62接受到的定时信息66，参照系数表61，决定各更新定时的修正系数C、 (I-C)。将修正系数C和(I-C)向调光值修正电路51发送，与实施例3同样通过式(4)计 算修正后的调光值Β2。如果在1帧期间中系数表61的输出最大变化4次，则随之修正后的 调光值Β2也最大变化4次。将该4个调光值Β2按照更新定时信号65依次向背光驱动电 路16发送。图16是表示实施例4的显示参数的时序图的图。在从液晶透过率L开始转变的 时间点起，背光亮度B以阶段状4阶段变化时，结果显示亮度Y的变动变得比上述各实施例 1、2、3的情况小。通过增加阶段状的分割数、并且使阶段的倾斜与液晶透过率L的转变时间 相匹配，显示亮度Y能够大致保持本来的值2000。进而，实施例4不仅在背光的亮度以暗一 明变化的情况下能够使用，在明一暗变化的情况下也能够使用。以上所述的各实施例对将液晶面板分割为多个区域、背光由照射分割后的各区域 的多个光源构成、并且独立地控制各光源的发光亮度的局部暗化(分区控制)方式进行了 说明。本实施例的控制方法在一起控制画面整体的亮度的全局暗化方式中也能够使用。此外，在各实施例中，说明了在相邻接的帧间(现在的帧与前一个帧)判断背光亮 度的变化(增加/减少)、控制背光的调光值的情况。此时，也可以在隔开多个帧的帧之间 比较背光亮度(调光值)。以上依据本发明表示和描述了一些实施例，但需要明了的是在不脱离本发明的主 旨的范围内能够对已说明的实施例进行变更和修改。因此，本发明不受这里表示和描述的 细节约束，而应包含权利要求书范围内的所有变更和修改。
1权利要求
一种图像显示装置，使用显示面板和产生对该显示面板照射的光的光源单元来显示图像，该显示面板是将光的透过率根据输入图像的信号而变化的透过率可变元件在二维平面上配置多个而构成的，其特征在于，该图像显示装置具备调光值决定部，根据上述输入图像的信号，决定用来设定上述光源单元的发光亮度的调光值；图像信号修正部，根据由该调光值决定部决定的调光值，修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；以及驱动控制部，按照由上述调光值决定部决定的调光值，对上述光源单元进行驱动控制；该驱动控制部将使用了对于当前帧的调光值时的上述光源单元的发光亮度与使用了前一帧的调光值时的发光亮度进行比较，使得使用对于当前帧的调光值的定时在当前帧的发光亮度增加的情况下与当前帧的发光亮度减少的情况相比延迟，来驱动上述光源单元。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，上述驱动控制部在当前帧的上述光源单元的发光亮度比前一帧的发光亮度增加的情 况下，使得使用对于当前帧的调光值的定时与构成上述显示面板的透过率可变元件的透过 率转变时间结束的时间点相比延迟，在当前帧的上述光源单元的发光亮度比前一帧的发光 亮度减少的情况下，使得使用对于当前帧的调光值的定时与构成上述显示面板的透过率可 变元件的透过率转变时间结束的时间点相比提前。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，上述驱动控制部将使用对于当前帧的调光值的定时设定在构成上述显示面板的透过 率可变元件的透过率转变时间以内。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，上述光源单元由将上述显示面板分割为多个区域而照射各区域的多个光源构成； 上述调光值决定部基于上述输入图像的各区域的信号，决定用来设定照射各区域的上 述各光源的发光亮度的调光值；上述图像信号修正部根据由上述调光值决定部决定的对于上述各光源的调光值，按照 各区域修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；上述驱动控制部将在上述各光源中使用对于当前帧的调光值时的发光亮度与使用前 一帧的调光值时的发光亮度进行比较，使得使用对于当前帧的调光值的定时在当前帧的发 光亮度增加的情况下与当前帧的发光亮度减少的情况相比延迟，来驱动上述各光源。
5.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，上述光源单元由将上述显示面板分割为多个区域而照射各区域的多个光源构成； 上述调光值决定部基于上述输入图像的各区域的信号，决定用来设定照射各区域的上 述各光源的发光亮度的调光值；上述图像信号修正部根据由上述调光值决定部决定的对于上述各光源的调光值，按照 各区域修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；在上述各光源中，在当前帧的发光亮度比前一帧的发光亮度增加的情况下，上述驱动 控制部使得使用对于当前帧的调光值的定时与上述显示面板中的构成上述光源照射的区域的透过率可变元件的透过率转变时间结束的时间点相比延迟，在当前帧的发光亮度比前 一帧的发光亮度减少的情况下，上述驱动控制部使得使用对于当前帧的调光值的定时与上 述显示面板中的构成上述光源照射的区域的透过率可变元件的透过率转变时间结束的时 间点相比提前。
6.如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，上述光源单元由将上述显示面板分割为多个区域而照射各区域的多个光源构成； 上述调光值决定部基于上述输入图像的各区域的信号，决定用来设定照射各区域的上 述各光源的发光亮度的调光值；上述图像信号修正部根据由上述调光值决定部决定的调光值，按照各区域修正对上述 显示面板供给的输入图像的信号；上述驱动控制部将在上述各光源中使用对于当前帧的调光值的定时设定为上述显示 面板中的构成上述光源照射的区域的透过率可变元件的透过率转变时间以内。
7. 一种图像显示装置，使用显示面板和产生对该显示面板照射的光的光源单元来显示 图像，该显示面板是将光的透过率根据输入图像的信号而变化的透过率可变元件在二维平 面上配置多个而构成的，其特征在于，该图像显示装置具备调光值决定部，根据上述输入图像的信号，决定用来设定上述光源单元的发光亮度的 调光值；图像信号修正部，根据由该调光值决定部决定的调光值，修正对上述显示面板供给的 输入图像的信号；以及驱动控制部，按照由上述调光值决定部决定的调光值，对上述光源单元进行驱动控制；该驱动控制部将使用了对于当前帧的调光值时的上述光源单元的发光亮度与使用了 前一帧的调光值时的发光亮度进行比较，在当前帧的发光亮度增加的情况下，作为对于当 前帧的调光值而使用前一帧的调光值，在当前帧的发光亮度减少的情况下，原样使用对于 当前帧的调光值，来驱动上述光源单元。
8.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于，上述光源单元由将上述显示面板分割为多个区域而照射各区域的多个光源构成； 上述调光值决定部基于上述输入图像的各区域的信号，决定用来设定照射各区域的上 述各光源的发光亮度的调光值；上述图像信号修正部根据由上述调光值决定部决定的对于上述各光源的调光值，按照 各区域修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；上述驱动控制部将在上述各光源中使用对于当前帧的调光值时的发光亮度与使用前 一帧的调光值时的发光亮度进行比较，在当前帧的发光亮度增加的情况下，作为对于当前 帧的调光值而使用前一帧的调光值，在当前帧的发光亮度减少的情况下，原样使用对于当 前帧的调光值，来驱动上述各光源。
9. 一种图像显示装置，使用显示面板和产生对该显示面板照射的光的光源单元来显示 图像，该显示面板是将光的透过率根据输入图像的信号而变化的透过率可变元件在二维平 面上配置多个而构成的，其特征在于，该图像显示装置具备调光值决定部，根据上述输入图像的信号，决定用来设定上述光源单元的发光亮度的 调光值；图像信号修正部，根据由该调光值决定部决定的调光值，修正对上述显示面板供给的 输入图像的信号；调光值修正部，在由上述调光值决定部决定的调光值被切换的情况下，在切换时间点 修正调光值，以便具有切换前和切换后的调光值的中间值的期间；以及驱动控制部，按照由该调光值修正部修正后的调光值，对上述光源单元进行驱动控制。
10.如权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于，上述调光值修正部在上述切换时间点修正调光值，以便具有多个值作为上述中间值而 以阶段状变化的期间。
11.如权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于，上述光源单元由将上述显示面板分割为多个区域而照射各区域的多个光源构成； 上述调光值决定部基于上述输入图像的各区域的信号，决定用来设定照射各区域的上 述各光源的发光亮度的调光值；上述图像信号修正部根据由上述调光值决定部决定的对于上述各光源的调光值，按照 各区域修正对上述显示面板供给的输入图像的信号；在由上述调光值决定部决定的上述各光源的调光值被切换的情况下，上述调光值修正 部在切换时间点修正调光值，以便具有切换前和切换后的调光值的中间值的期间；上述驱动控制部按照由上述调光值修正部修正后的调光值，对上述各光源进行驱动控制。
12.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于， 上述显示面板使用液晶元件作为上述透过率可变元件。
13.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于， 上述显示面板使用液晶元件作为上述透过率可变元件。
14.如权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于， 上述显示面板使用液晶元件作为上述透过率可变元件。全文摘要
图像显示装置，具备根据输入图像的信号决定背光(17)的调光值的调光值决定电路(13)、根据调光值修正对液晶面板(22)供给的输入图像的信号的图像信号修正电路(20)、和按照调光值驱动控制背光(17)的背光驱动电路(16)。背光驱动电路(16)在当前帧的背光(17)的发光亮度比前一帧的发光亮度增加的情况下，使得使用对于当前帧的调光值的定时延迟。由此，即使在显示图像的亮度急剧地变化的情况下也降低画质劣化，削减背光的消耗功率。
文档编号G09G3/36GK101894532SQ201010185409
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者大木佑哉, 田中和彦, 都留康隆 申请人:日立民用电子株式会社