CN101861618B - 图像显示装置和图像显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像显示装置和图像显示方法，本发明的目的是提供能够抑制动态图像显示时的闪烁的产生的进行区域有源驱动的图像显示装置。APL算出部(16)根据输入图像(31)求取表示一帧的图像的平均亮度等级。亮度范围决定部(151)根据该平均亮度等级决定LED的亮度的上限值和下限值。区域有源驱动处理部(15)根据输入图像(31)求取液晶面板(11)的驱动所使用的液晶数据(32)和背光源(13)的驱动所使用的LED数据(33)。在求取LED数据(33)时，将输入图像(31)分割为多个区域，在由亮度范围决定部(151)决定的上限值和下限值的范围内，求取与各区域对应的LED的亮度。

Description

图像显示装置和图像显示方法
技术领域
本发明涉及图像显示装置，特别是具有控制背光源的亮度的功能(背光源调光功能)的图像显示装置。
背景技术
在液晶显示装置等具备背光源的图像显示装置中，通过根据输入图像控制背光源的亮度，能够抑制背光源的消耗电力，改善显示图像的画质。特别是，通过将画面分割为多个区域，根据区域内的输入图像控制控制对应于该区域的背光源的亮度，能够进一步实现低消耗电力化和高画质化。以下，将像这样在根据区域内的输入图像控制背光源光源的亮度的同时驱动显示面板的方法称为“区域有源驱动”。
在进行区域有源驱动的液晶显示装置中，作为背光源光源，例如使用RGB3色的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)或白色LED。与各区域对应的LED的亮度根据该各区域内的像素的亮度的最大值、平均值等求取，作为LED数据被提供给背光源用的驱动电路。另外，根据该LED数据和输入图像生成显示用数据(用于控制液晶的光透过率的数据)，该显示用数据被提供给液晶面板用的驱动电路。并且，画面上的各像素的亮度是来自背光源的光的亮度和基于显示用数据的光透过率的积。此处，从1个LED射出的光以对应的区域为中心照射在多个区域上。于是，各像素的亮度成为从多个LED射出的光的亮度的总和与基于显示用数据的光透过率的积。
利用以上所述的液晶显示装置，根据输入图像求取合适的显示用数据和LED数据，根据显示用数据控制液晶的光透过率，根据LED数据控制与各区域对应的LED的亮度，由此，能够在液晶面板显示输入图像。另外，通过当区域内的像素的亮度较小时使对应于该区域的LED的亮度变小，能够降低背光源的消耗电力。
另外，公知有以下的与本发明相关的现有技术文献。在日本特开2002-108305号公报中，公开有具备将输入信号的平均亮度和伽马调节值纳入考虑的背光源调光控制和限制器的液晶显示装置的发明。在日本特开2002-333858号公报中，公开有按照输入的像素信号的平均信号电平对显示在显示部的图像信号的动态范围进行调节的图像显示装置的发明。在日本特开2007-140436号公报中，公开有按照画面风格模式使对相对于输入视频信号的特征量的光源的发光亮度进行规定的亮度控制特性变化的液晶显示装置的发明。
专利文献1：日本特开2002-108305号公报
专利文献2：日本特开2002-333858号公报
专利文献3：日本特开2007-140436号公报
发明内容
但是，背光源所包括的LED的个数比显示面板的像素数少。因此，在利用区域有源驱动显示动态图像时，区域内的像素的亮度的最大值(或平均值)按每一帧变化，LED的亮度按每一帧变化，画面可能会产生闪烁(flicker)。该闪烁在画面较暗时比画面明亮时更为显著。以下对该闪烁进行说明。
例如，如图26所示，考虑对在黑色(亮度0％)的背景中具有规定的宽度的白色(亮度100％)竖条62向左移动的动态图像进行显示的情况。这种情况下，区域61内的像素的亮度的最大值在竖条62的一部分进入区域61内时立即从0％上升到100％。因此，若根据各区域内的像素的亮度的最大值决定LED的亮度，则对应于上述区域61的LED的亮度会从最小亮度向最大亮度急速变化。其结果为，画面产生较大的闪烁。像这样，在进行区域有源驱动的图像显示装置中，在动态图像显示时容易观察到闪烁。
因此，本发明的目的在于，提供能够抑制动态图像显示时的闪烁的产生的进行区域有源驱动的图像显示装置。
本发明的第一方面是具有控制背光源的亮度的功能的图像显示装置，其特征在于，包括：显示面板，其包括多个显示元件；背光源，其包括多个光源；信号处理部，其根据输入图像求取显示用数据和背光源控制数据；亮度范围决定部，其决定上述光源的亮度的上限值和下限值；面板驱动电路，其根据上述显示用数据，对上述显示面板输出控制上述显示元件的光透过率的信号；和背光源驱动电路，其根据上述背光源控制数据，对上述背光源输出控制上述光源的亮度的信号，其中，上述信号处理部在求取上述背光源控制数据时将上述输入图像分割为多个区域，在由上述亮度范围决定部决定的上限值和下限值的范围内，求取与各区域对应的光源的亮度。
本发明的第二方面的特征在于，在本发明的第一方面中，还包括算出一个画面的上述输入图像的平均亮度的平均亮度算出部，上述亮度范围决定部，根据作为由上述平均亮度算出部算出的平均亮度的算出平均亮度，决定上述光源的亮度的上限值和下限值。
本发明的第三方面的特征在于，在本发明的第二方面中，上述亮度范围决定部按照上述光源的亮度的下限值随着上述算出平均亮度的变高而变高的方式决定该下限值。
本发明的第四方面的特征在于，在本发明的第二方面中，上述亮度范围决定部按照上述光源的亮度的上限值随着上述算出平均亮度的变高而变低的方式决定该上限值。
本发明的第五方面的特征在于，在本发明的第一方面中，还包括检测上述显示面板所受照度的照度检测部，上述亮度范围决定部，根据作为由上述照度检测部检测出的照度的检出照度，决定上述光源的亮度的上限值和下限值。
本发明的第六方面的特征在于，在本发明的第五方面中，上述亮度范围决定部按照上述光源的亮度的下限值随着上述检出照度的变高而变高的方式决定该下限值。
本发明的第七方面的特征在于，在本发明的第五方面中，上述亮度范围决定部按照上述光源的亮度的上限值随着上述检出照度的变低而变低的方式决定该上限值。
本发明的第八方面的特征在于，在本发明的第五方面中，上述亮度范围决定部，在上述检出照度为规定的照度以下时，按照上述光源的亮度的上限值随着上述检出照度的变低而变低的方式决定该上限值，并且，按照上述光源的亮度的下限值随着上述检出照度的变高而变高的方式决定该下限值。
本发明的第九方面的特征在于，在本发明的第一方面中，还包括检测上述背光源的温度的温度检测部，上述亮度范围决定部，根据作为由上述温度检测部检测出的温度的检出温度，决定上述光源的亮度的上限值和下限值。
本发明的第十方面的特征在于，在本发明的第九方面中，上述亮度范围决定部，在上述检出温度为规定的温度以上时，按照上述光源的亮度的上限值随着上述检出温度的变高而变低的方式决定该上限值。
本发明的第十一方面的特征在于，在本发明的第一方面中，还包括动态图像率算出部，其根据上述输入图像，对每个区域判定是动态图像还是静止图像，并算出被判定为动态图像的区域的数量相对于上述多个区域的数量的比例作为画面动态图像率，上述亮度范围决定部根据作为由上述动态图像率算出部算出的画面动态图像率的算出画面动态图像率，决定上述光源的亮度的上限值和下限值。
本发明的第十二方面的特征在于，在本发明的第十一方面中，上述亮度范围决定部，在上述算出画面动态图像率为规定值以下时，按照上述光源的亮度的下限值随着上述算出画面动态图像率的变高而变高的方式决定该下限值，在上述算出画面动态图像率为上述规定值以上时，按照上述光源的亮度的上限值随着上述算出画面动态图像率的变高而变低的方式决定该上限值。
本发明的第十三方面的特征在于，在本发明的第一方面中，还包括生成表示上述输入图像的亮度分布的直方图的直方图生成部，上述亮度范围决定部根据由上述直方图生成部生成的直方图决定上述光源的亮度的上限值和下限值。
本发明的第十四方面是具备包括多个显示元件的显示面板和包括多个光源的背光源的图像显示装置的图像显示方法，其特征在于，包括：信号处理步骤，根据输入图像求取显示用数据和背光源控制数据；亮度范围决定步骤，决定上述光源的亮度的上限值和下限值；面板驱动步骤，根据上述显示用数据，对上述显示面板输出控制上述显示元件的光透过率的信号；和背光源驱动步骤，根据上述背光源控制数据，对上述背光源输出控制上述光源的亮度的信号，其中，在上述信号处理步骤中，在求取上述背光源控制数据时，上述输入图像被分割为多个区域，在通过上述亮度范围决定步骤决定的上限值和下限值的范围内，求取与各区域对应的光源的亮度。
另外，在本发明的第十四方面中，通过参照实施方式和附图而掌握的变形例，也可认为是解决课题的方法。
根据本发明的第一方面，在按每区域控制光源的亮度的图像显示装置中，在求取与各区域对应的光源的亮度时，亮度的上限值和下限值预先被决定。因此，通过将亮度的上限值设定得比最大亮度低，将亮度的下限值设定得比最小亮度高，使得区域间的亮度差比现有情况变小。由此，即使动态图像显示引起各区域的光源的亮度按每帧变化，也能够抑制闪烁的产生。
根据本发明的第二方面，光源的亮度的上限值和下限值根据图像的平均亮度决定。因此，能够考虑图像整体的明亮度决定光源的亮度的上限值和下限值，所以能够抑制亮度降低，并抑制动态图像显示时的闪烁的产生。
根据本发明的第三方面，光源的亮度的下限值随着图像的平均亮度的变高而变高。因此，在进行整体明亮的图像的显示时，区域间的亮度差变小，闪烁的产生被有效抑制。并且，在进行整体较暗的图像的显示时，因为区域间的亮度差变大，所以能够得到高对比度。
根据本发明的第四方面，光源的亮度的上限值随着图像的平均亮度的变高而变低。因此，在进行整体明亮的图像的显示时，由于区域间的亮度差变小，闪烁的产生被有效抑制，并且由于光源的亮度的上限值降低，消耗电力和发热量被降低。并且，在进行整体较暗的图像的显示时，因为区域间的亮度差变大，所以能够得到高对比度。
根据本发明的第五方面，光源的亮度的上限值和下限值根据显示面板所受照度决定。因此，能够考虑使用环境的明亮度决定光源的亮度的上限值和下限值，所以能够在考虑人感到的眩目感的同时，抑制动态图像显示时的闪烁的产生。
根据本发明的第六方面，光源的亮度的下限值随着照度的变高而变高。因此，在图像显示装置使用于明亮的环境下时，区域间的亮度差变小，闪烁的产生被有效抑制。并且，在图像显示装置使用于较暗的环境下时，因为区域间的亮度差变大，所以能够得到高对比度。
根据本发明的第七方面，光源的亮度的上限值随着照度的变低而变低。因此，在图像显示装置使用于较暗的环境下时，由于区域间的亮度差变小，闪烁的产生被有效抑制，并且由于光源的亮度的上限值降低，眩目感得到缓解。
根据本发明的第八方面，通过使光源的亮度的上限值比最大亮度低，使光源的亮度的下限值比最小亮度高，区域间的亮度差变小，动态图像显示时的闪烁的产生受到抑制。
根据本发明的第九方面，光源的亮度的上限值和下限值根据背光源的温度决定。因此，能够在考虑由背光源的温度的上升导致的热失控的同时，决定光源的亮度的上限值和下限值。
根据本发明的第十方面，若背光源的温度为规定温度以上，则光源的亮度的上限值随着背光源的温度的变高而降低。因此，能够抑制由背光源的温度的上升导致的热失控，并降低消耗电力。
根据本发明的第十一方面，光源的上限值和下限值根据图像所包含的动态图像的比例决定。因此能够抑制显示静止图像时的亮度降低，并抑制显示动态图像时的闪烁的产生。
根据本发明的第十二方面，区域间的亮度差随着图像所包含的动态图像的比例的变高而变小。因此，能够有效地抑制动态图像显示时的闪烁。
根据本发明的第十三方面，光源的亮度的上限值和下限值根据图像的亮度分布决定。因此，能够根据图像的整体倾向决定光源的亮度的上限值和下限值，在显示容易观察到闪烁的图像时，通过使区域间的亮度差减小来抑制闪烁的产生。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图2是表示图1所示的背光源的详细情况的图。
图3是在上述第一实施方式中，表示区域有源驱动处理部的处理的流程图。
图4是在上述第一实施方式中，表示APL和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的图。
图5是在上述第一实施方式中，表示得到液晶数据和LED数据的经过的图。
图6是在上述第一实施方式中，表示APL和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第一变形例的图。
图7是在上述第一实施方式中，表示APL和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第二变形例的图。
图8是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图9是在上述第二实施方式中，表示区域有源驱动处理部的处理的流程图。
图10是在上述第二实施方式中，表示周围照度和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的图。
图11是在上述第二实施方式中，表示周围照度和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第一变形例的图。
图12是在上述第二实施方式中，表示周围照度和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第二变形例的图。
图13是表示本发明的第三实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图14是在上述第三实施方式中，表示区域有源驱动处理部的处理的流程图。
图15是在上述第三实施方式中，表示BLU温度和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的图。
图16是表示本发明的第四实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图17是在上述第四实施方式中，表示区域有源驱动处理部的处理的流程图。
图18是在上述第四实施方式中，表示MPL算出部的处理的流程图。
图19是在上述第四实施方式中，表示MPL和LED亮度的上限值/下限值的对应关系的例子的图。
图20是表示本发明的第五实施方式的液晶显示装置的结构的框图。
图21是在上述第五实施方式中，表示区域有源驱动处理部的处理的流程图。
图22是在上述第五实施方式中，用于说明直方图的解析例(第一例)的图。
图23是在上述第五实施方式中，用于说明直方图的解析例(第二例)的图。
图24是在上述第五实施方式中，用于说明直方图的解析例(第三例)的图。
图25是在上述第五实施方式中，用于说明直方图的解析例(第四例)的图。
图26是在现有例中表示闪烁产生的画面的例子的图。
符号说明
10…液晶显示装置
11…液晶面板
12…面板驱动电路
13…背光源
14…背光源驱动电路
15…区域有源驱动处理部
16…APL算出部
21…显示元件
22…LED单元
23…红色LED
24…绿色LED
25…蓝色LED
31…输入图像
32…液晶数据
33…LED数据
34…APL数据
41…周围照度检测部
42…BLU温度检测部
43…MPL算出部
44…直方图生成部
51…检出照度数据
52…检出温度数据
53…MPL数据
54…直方图解析结果数据
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
<1.第一实施方式>
<1.1整体的结构和动作概要>
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置10的结构的框图。图1所示的液晶显示装置10包括：液晶面板11、面板驱动电路12、背光源13、背光源驱动电路14、区域有源驱动处理部15和APL算出部16。区域有源驱动处理部15包含有亮度范围决定部151。液晶显示装置10将画面分割为多个区域，根据区域内的输入图像在控制背光源的亮度的同时进行驱动液晶面板11的区域有源驱动。以下，令m和n为2以上的整数，p和q为1以上的整数，p和q中至少一个为2以上的整数。
液晶显示装置10被输入包含R图像、G图像和B图像的输入图像31。R图像、G图像和B图像均包含(m×n)个像素的亮度。输入图像31被提供给区域有源驱动处理部15和APL算出部16。APL算出部16根据输入图像31求取表示每一帧的图像的平均亮度等级(以下称“APL”或“画面平均亮度”)的APL数据34。亮度范围决定部151根据APL数据34的数据值(算出平均亮度)决定后述的LED23～25的亮度的上限值和下限值。区域有源驱动处理部15根据输入图像31求取(详细后述)液晶面板11的驱动所使用的显示用数据(以下称液晶数据32)和背光源13的驱动所使用的背光源控制数据(以下称LED数据33)。另外，以下简称APL数据34的数据值为“APL值”。
液晶面板11具备(m×n×3)个显示元件21。显示元件21按行方向(图1中为横方向)每行3m个，列方向(图1中为纵方向)每列n个，整体配置为2维状。在显示元件21中，包括透过红色光的R显示元件、透过绿色光的G显示元件和透过蓝色光的B显示元件。R显示元件、G显示元件和B显示元件在行方向并列配置，以3个形成1个像素。
面板驱动电路12是液晶面板11的驱动电路。面板驱动电路12根据从区域有源驱动处理部15输出的液晶数据32，对液晶面板11输出控制显示元件21的光透过率的信号(电压信号)。从面板驱动电路12输出的电压被写入显示元件21内的像素电极(未图示)，显示元件21的光透过率根据写入像素电极的电压而变化。
背光源13设置在液晶面板11的背面侧，对液晶面板11的背面照射背光源光。图2是表示背光源13的详细情况的图。如图2所示，背光源13包含(p×q)个LED单元22。LED单元22按行方向每行p个，列方向每列q个，整体配置为2维状。LED单元22包括红色LED23、绿色LED24和蓝色LED25各一个。从一个LED单元22所包含的3个LED23～25射出的光，照射在液晶面板11的背面的一部分。
背光源驱动电路14是背光源13的驱动电路。背光源驱动电路14根据从区域有源驱动处理部15输出的LED数据33，对背光源13输出控制LED23～25的亮度的信号(电压信号或电流信号)。对于LED23～25的亮度，单元内和单元外的LED的亮度被独立控制。
液晶显示装置10的画面被分割为(p×q)个区域，一个区域对应一个LED单元22。区域有源驱动处理部15对(p×q)个区域分别根据区域内的R图像，求取与该区域对应的红色LED23的亮度。同样的，绿色LED24的亮度根据区域内的G图像决定，蓝色LED25的亮度根据区域内的B图像决定。区域有源驱动处理部15求取背光源13所包含的全部LED23～25的亮度，对背光源驱动电路14输出表示求得的LED亮度的LED数据33。
并且，区域有源驱动处理部15根据LED数据33求取液晶面板11所包含的所有显示元件21的背光源光的亮度。进一步地，区域有源驱动处理部15根据输入图像31和背光源光的亮度，求取液晶面板11所包含的所有显示元件21的光透过率，对面板驱动电路12输出表示求得的光透过率的液晶数据32。
在液晶显示装置10，R显示元件的亮度为从背光源13射出的红色光的亮度与R显示元件的光透过率的积。从1个红色LED23射出的光以对应的1个区域为中心，照射在多个区域上。于是，R显示元件的亮度为从多个红色LED23射出的光的亮度的总和与R显示元件的光透过率的积。同样的，G显示元件的亮度为从多个绿色LED24射出的光的亮度的总和与G显示元件的光透过率的积，B显示元件的亮度为从多个蓝色LED25射出的光的亮度的总和与B显示元件的光透过率的积。
利用如以上所述构成的液晶显示装置10，根据输入图像31求取合适的液晶数据32和LED数据33，根据液晶数据32控制显示元件21的光透过率，根据LED数据33控制LED23～25的亮度，由此，能够在液晶面板11显示输入图像31。另外，在区域内的像素的亮度较小时，通过使对应于该区域的LED23～25的亮度减小能够降低背光源13的消耗电力。另外，在区域内的像素的亮度较小时，通过使对应于该区域的显示元件21的亮度在更少数的等级间切换，能够提高图像的分辨率，改善显示图像的画质。
<1.2区域有源驱动处理部的处理顺序>
图3是表示区域有源驱动处理部15的处理的流程图。在区域有源驱动处理部15，输入图像31所包含的某颜色成分(以下称颜色成分C)的图像被输入(步骤S11)。颜色成分C的输入图像包含(m×n)个像素的亮度。
接着，区域有源驱动处理部15对颜色成分C的输入图像进行子采样(sub-sampling)处理(平均化处理)，求取包含(sp×sq)个(s为2以上的整数)像素的亮度的缩小图像(步骤S12)。在步骤S12，颜色成分C的输入图像在横方向被缩小为(sp/m)倍，纵方向被缩小为(sq/n)倍。然后，区域有源驱动处理部15将缩小图像分割为(p×q)个区域(步骤S13)。各区域包含(s×s)个像素的亮度。接着，区域有源驱动处理部15对(p×q)个区域分别求取区域内的像素的亮度的最大值Ma和区域内的像素的亮度的平均值Me(步骤S14)。
接着，区域有源驱动处理部15内的亮度范围决定部151，根据由APL算出部16求得的APL数据34的数据值，决定LED亮度的上限值和下限值(步骤S15)。在本实施方式中，APL与LED亮度的上限值/下限值如图4所示地预先对应。在图4所示的例子中，LED亮度的上限值与APL值的高低无关，为一定值(最大亮度)。而另一方面，LED亮度的下限值为根据APL值变化的值。详细地说，若以APL最小时为基准，则LED亮度的下限值随着APL值的变高而从最小亮度逐渐变高。如上所述，通过决定LED亮度的上限值/下限值，随着APL变高，即，随着画面整体变得明亮，区域间的亮度差变小。
接着，区域有源驱动处理部15对(p×q)个区域分别求取LED亮度(步骤S16)。作为决定该LED亮度的方法，例如有：根据区域内的像素的亮度的最大值Ma进行决定的方法、根据区域内的像素的亮度的平均值Me进行决定的方法、以及通过将区域内的像素的亮度的最大值Ma和平均值Me加权平均而进行决定的方法等。此处，使LED亮度为步骤S15求得的上限值和下限值的范围内的亮度(值)。这样，例如在以基于区域内的像素的亮度的最大值Ma的方法所求得的LED亮度是比在步骤S15求得的下限值小的亮度的情况下，在步骤S16中，使上述下限值为LED亮度。
然后，区域有源驱动处理部15通过对步骤S16求得的(p×q)个LED亮度应用亮度扩散过滤器(点扩散过滤器)，求取包含(tp×tq)个(t是2以上的整数)亮度的第一背光源亮度数据(步骤S17)。在步骤S17中，(p×q)个LED亮度在横方向和纵方向分别被扩大t倍。
接着，区域有源驱动处理部15通过对第一背光源亮度数据进行线件插值处理，求取包含(m×n)个亮度的第二背光源亮度数据(步骤S18)。在步骤S18中，第一背光源亮度数据在横方向被扩大为(m/tp)倍，横方向被扩大为(n/tq)倍。第二背光源亮度数据表示的是，当(p×q)个颜色成分C的LED在以步骤S16求得的亮度发光时，入射到(m×n)个颜色成分C的显示元件21的颜色成分C的背光源光的亮度。
然后，区域有源驱动处理部15，通过将颜色成分C的输入图像所包含的(m×n)个像素的亮度各自除以第二背光源亮度数据所包含的(m×n)个亮度，求取(m×n)个颜色成分C的显示元件21的光透过率T(步骤S19)。
最后，对于颜色成分C，区域有源驱动处理部15输出步骤S19求得的表示(m×n)个光透过率的液晶数据32和步骤S16求得的表示(p×q)个LED亮度的LED数据33(步骤S20)。这时，液晶数据32和LED数据33被变换为适应于面板驱动电路12和背光源驱动电路14的规格的合适的范围的值。
区域有源驱动处理部15通过对R图像、G图像和B图像进行图3所示的处理，根据包含(m×n×3)个像素的亮度的输入图像31，求取表示(m×n×3)个透过率的液晶数据32和表示(p×q×3)个LED亮度的LED数据33。
图5是对m＝1920、n＝1080、p＝32、q＝16、s＝10、t＝5的情况，表示直到得到液晶数据和LED数据为止的经过的图。如图5所示，通过对包含(1920×1080)个像素的亮度的颜色成分C的输入图像进行子采样处理，得到包含(320×160)个像素的亮度的缩小图像。缩小图像被分割为(32×16)个区域(区域尺寸为(10×10)像素)。通过对各区域求取像素的亮度的最大值Ma和平均值Me，得到包含(32×16)个最大值的最大值数据和包含(32×16)个平均值的平均值数据。另外，根据APL值，决定LED亮度的上限值和下限值。并且，考虑该上限值/下限值，并根据最大值数据、或根据平均值数据、或者根据最大值数据和平均值数据，得到(32×16)个表示LED亮度的颜色成分C的LED数据。
通过对颜色成分C的LED数据应用亮度扩散过滤器，得到包含(160×80)个亮度的第一背光源亮度数据，通过对第一背光源亮度数据进行线性插值处理，得到包含(1920×1080)个亮度的第二背光源亮度数据。最后，通过对输入图像所包含的像素的亮度除以第二背光源亮度数据所包含的亮度，得到包含(1920×1080)个光透过率的颜色成分C的液晶数据。
另外，在图3中，为使说明较为容易，区域有源驱动处理部15按照顺序进行对各颜色成分的图像的处理，但对各颜色成分的图像的处理也可以分时进行。另外，在图3中，为去除噪声，区域有源驱动处理部15对输入图像进行子采样处理，根据缩小图像进行区域有源驱动，但也可以根据源输入图像进行区域有源驱动。
<1.3效果>
利用本实施方式，在进行区域有源驱动的液晶显示装置中求取与各区域对应的LED的亮度时，LED亮度的上限值/下限值根据图像的平均亮度等级预先决定。详细而言，如图4所示，APL值越低LED亮度的下限值也为越低的值，APL值越高LED亮度的下限值也未越高的值。像这样，LED亮度的下限值随着APL值的变高而从最小亮度逐渐上升，所以随着画面整体变亮，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变小。由此，即使动态图像显示引起各区域的LED的亮度按每帧变化，区域间的亮度差也变得比现有情况小，能够抑制闪烁的产生。此外，在APL值较低时，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变大。因此，在进行整体较暗的图像的显示时，能够得到高对比度。
<1.4变形例>
在上述第一实施方式中，APL与LED亮度的上限值/下限值的对应关系如图4所示，但本发明并不限定于此。以下表示上述对应关系的变形例。
<1.4.1第一变形例>
图6是表示APL与LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第一变形例的图。在本变形例中，LED亮度的下限值与APL值的高低无关，为一定值(最小亮度)。而另一方面，LED亮度的上限值为根据APL值变化的值。详细而言，若以APL最小时为基准，则LED亮度的上限值随着APL值的变高而从最大亮度逐渐降低。即，随着画面整体变亮，LED亮度的上限值逐渐降低。
利用本实施方式，随着画面整体变亮，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变小。由此，与上述第一实施方式相同地，在动态图像显示时抑制闪烁的产生。此外，因为LED亮度的上限值随着画面整体变亮而降低，所以消耗电力降低并且发热量也降低。另外，在进行整体明亮的图像的显示时的眩目感被缓解。再者，在APL值较低时，1帧中可能出现的LED亮度的最大值与最小值的亮度差变大，所以与上述第一实施方式相同地，在进行整体较暗的图像的显示时能够得到高对比度。
<1.4.2第二变形例>
图7是表示APL与LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第二变形例的图。在本变形例中，在APL较低时(在参照符号71所示的范围时)，随着APL值变高，LED亮度的下限值以较高的比率从最小亮度提高。例如，在从显示全黑的图像的状态转移到显示图26所示的白色竖条的状态时，APL的上升很微小。因此，在APL与LED亮度的上限值/下限值的对应关系为图4所示的关系的情况下，区域间的亮度差不会很小。而另一方面，对于图7所示的对应关系，由于LED度的下限值被提高，区域间的亮度差被有效减小，有效抑制闪烁的产生。
另外，在APL较高时(在参照符号72所示的范围时)，随着APL值变高，LED亮度的上限值从最大亮度逐渐变低。由此，与上述第一变形例相同地，得到消耗电力降低、发热量降低、眩目感缓解等效果。
<2.第二实施方式>
<2.1整体结构和处理顺序>
图8是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置10的结构的框图。在本实施方式中，代替上述第一实施方式中的APL算出部16，设置有周围照度检测部41。另外，对于周围照度检测部41以外的结构，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
周围照度检测部41检测出该液晶显示装置10的周围的明亮度(照度)，输出表示检测出的照度的值作为检出照度数据51。亮度范围决定部151根据该检出照度数据51的数据值决定LED亮度的上限值和下限值。另外，以下简称检出照度数据51的数据值为“检出照度”。
图9是表示本实施方式中的区域有源驱动处理部15的处理的流程图。在本实施方式中，在步骤S15，区域有源驱动处理部15内的亮度范围决定部151，根据由周围照度检测部41输出的检出照度数据51的数据值(检出照度)，决定LED亮度的上限值和下限值。另外，对于步骤S15以外的步骤中的处理内容，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
在本实施方式中，周围照度与LED亮度的上限值/下限值如图10所示地预先对应。在图10所示的例子中，LED亮度的上限值与检出照度的高低无关，为一定值(最大亮度)。而另一方面，LED亮度的下限值为根据检出照度变化的值。详细地说，若以周围照度最小时为基准，则LED亮度的下限值随着检出照度的变高而从最小亮度逐渐变高。
<2.2效果>
利用本实施方式，LED亮度的下限值随着检出照度的变高而上升，所以，随着液晶显示装置的周围变明亮，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变小。由此，在液晶显示装置使用于明亮环境下时，抑制动态图像显示时的闪烁的产生。而在液晶显示装置的周围(使用环境)较暗时，因为1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变大，所以能够得到高对比度。
<2.3变形例>
在上述第一实施方式中，周围照度与LED亮度的上限值/下限值的对应关系如图10所示，但本发明并不限定于此。以下表示上述对应关系的变形例。
<2.3.1第一变形例>
图11是表示周围照度与LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第一变形例的图。在本变形例中，LED亮度的下限值与检出照度的高低无关，为一定值(最小亮度)。而另一方面，LED亮度的上限值为根据检出照度变化的值。详细而言，若以周围照度最大时为基准，则LED亮度的上限值随着检出照度的变低而从最大亮度逐渐降低。
利用本实施方式，因为LED亮度的上限值随着周围照度变低而降低，所以，随着液晶显示装置周围变暗，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变小。由此，在液晶显示装置使用于较暗环境下时，抑制动态图像显示时闪烁的产生。此外，在液晶显示装置使用于较暗环境下时的眩目感被缓解。
<2.3.2第二变形例>
图12是表示周围照度与LED亮度的上限值/下限值的对应关系的第二变形例的图。在本变形例中，当周围照度为规定值以下时，使LED亮度的上限值/下限值为根据检出照度变化的值，当周围照度为规定值以上时，使LED亮度的上限值/下限值与检出照度无关，为一定值。详细而言，若以周围照度为上述规定值时为基准，则LED亮度的上限值随着检出照度的变低而从最大亮度逐渐降低。另一方面，若以周围照度最小时为基准，则LED亮度的下限值随着检出照度的变高而从最小亮度逐渐变高，直到检出照度成为上述规定值为止。
根据本变形例，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差与周围照度无关，变得比现有情况小。因此，与液晶显示装置的使用环境无关地，抑制动态图像显示时的闪烁的产生。另外，因为在检出照度较低时LED亮度的上限值变低，所以在液晶显示装置使用于较暗环境下时的眩目感得到缓解。另外，因为在检出照度较低时LED亮度的下限值变低，所以在液晶显示装置使用于较暗环境下时能够得到高对比度。
<3.第三实施方式>
<3.1整体结构和处理顺序>
图13是表示本发明的第三实施方式的液晶显示装置10的结构的框图。在本实施方式中，代替上述第一实施方式中的APL算出部16，设置有BLU温度检测部42。另外，对于BLU温度检测部42以外的结构，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
BLU温度检测部42检测出设置于该液晶显示装置10的背光源13的温度(以下称“BLU”温度)，输出表示检测出的温度的值作为检出温度数据52。亮度范围决定部151根据该检出温度数据52的数据值决定LED亮度的上限值和下限值。另外，以下简称检出温度数据52的数据值为“检出温度”。
图14是表示本实施方式中的区域有源驱动处理部15的处理的流程图。在本实施方式中，在步骤S15，区域有源驱动处理部15内的亮度范围决定部151，根据由BLU温度检测部42输出的检出温度数据52的数据值(检出温度)，决定LED亮度的上限值和下限值。另外，对于步骤S15以外的步骤中的处理内容，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
在本实施方式中，BLU温度与LED亮度的上限值/下限值如图15所示地预先对应。在图15所示的例子中，LED亮度的下限值与检出温度的高低无关，为一定值(最小亮度)。而另一方面，LED亮度的上限值在BLU温度为规定值以下时为一定值(最大亮度)，在BLU温度为该规定值以上时为根据该检出温度而变化的值。详细地说，若以BLU温度为上述规定值时为基准，则LED亮度的上限值随着检出温度的变高而逐渐变低。
<3.2效果>
利用本实施方式，若背光源的温度为规定温度以上，则LED亮度的上限值随着背光源温度的变高而降低。因此，抑制由背光源的温度的上升导致的热失控(thermal run away)，并降低消耗电力。另外，因为在背光源的温度较低时LED亮度的上限值较高，所以亮度不足得到抑制。
<4.第四实施方式>
<4.1整体结构和处理顺序>
图16是表示本发明的第四实施方式的液晶显示装置10的结构的框图。在本实施方式中，代替上述第一实施方式中的APL算出部16，设置有MPL算出部43。另外，对于MPL算出部43以外的结构，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
MPL算出部43根据输入图像31判定每个区域是动态图像还是静止图像，求取表示动态图像区域数相对于全部区域数的比例(以下称“MPL”或“画面动态图像率”)的MPL数据53。亮度范围决定部151根据该MPL数据53的数据值(算出画面动态图像率)决定LED亮度的上限值和下限值。另外，以下简称MPL数据53的数据值为“MPL值”。
图17是表示本实施方式中的区域有源驱动处理部15的处理的流程图。在本实施方式中，在步骤S15，区域有源驱动处理部15内的亮度范围决定部151，根据MPL算出部43求得的MPL值决定LED亮度的上限值和下限值。另外，对于步骤S15以外的步骤中的处理内容，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
此处，对本实施方式中的MPL数据53的算出顺序进行说明。图18是表示MPL算出部43的处理的流程图。MPL算出部43对上述(p×q)个区域中的一个区域求取该区域内的像素的亮度的平均值Me(步骤S31)。另外，通过像后述那样重复从步骤S31到步骤S35的处理，在进入步骤S36时，对(p×q)个区域全部求得有上述平均值Me。另外，以下用“Me(n)”表示当前帧的处理时求得的平均值，用“Me(n-1)”表示1帧前(前一帧)的处理时求得的平均值。
接着，MPL算出部43进行当前帧的平均值Me(n)和前一帧的平均值Me(n-1)的差是否比规定的阈值Th大的判定(步骤S32)。其结果为，若Me(n)与Me(n-1)的差比阈值Th大，则MPL算出部43判断该区域为动态图像区域(步骤S33)。另一方面，若Me(n)与Me(n-1)的差为阈值Th以下，则MPL算出部43判断该区域为静止图像区域(步骤S34)。另外，上述阈值Th能够任意地设定。
接着，MPL算出部43判定对全部(p×q)个区域是动态图像区域还是静止图像区域的判断是否结束。其结果为，若结束则进入步骤S36，若未结束则返回步骤S31。像这样，从步骤S31到步骤S35的处理重复(p×q)次。
在步骤S36，MPL算出部43通过将判断为动态图像区域的区域数除以全部区域数，算出MPL(画面动态图像率)。在图17所示的步骤S15，根据这样算出的MPL，决定LED亮度的上限值和下限值。
在本实施方式中，MPL与LED亮度的上限值/下限值如图19所示地预先对应。在图19所示的例子中，LED亮度的上限值在MPL值为规定值以下时为一定值(最大亮度)，在该规定值以上时为根据MPL值变化的值。详细地说，若以MPL为上述规定值时为基准，则LED亮度的上限值随着MPL值的变高而从最大亮度逐渐变低。另一方面，LED亮度的下限值在MPL值为上述规定值以上时为一定值，在该规定值以下时为根据MPL值变化的值。详细地说，若以MPL最小时为基准，则LED亮度的下限值随着MPL值的变高而从最小亮度逐渐变高，直到MPL值成为上述规定值为止。
<4.2效果>
利用本实施方式，随着MPL值的变高，1帧中可能出现的LED亮度的最大值和最小值的亮度差变小。即，画面中动态图像越多，区域间的亮度差越小。因此，动态图像显示时的闪烁得到有效抑制。
<5。第五实施方式>
<5.1整体结构和处理顺序>
图20是表示本发明的第五实施方式的液晶显示装置10的结构的框图。在本实施方式中，代替上述第一实施方式中的APL算出部16，设置有直方图生成部44。另外，对于直方图生成部44以外的结构，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
直方图生成部44根据输入图像31生成表示一帧的图像的亮度的分布的直方图。并且，直方图生成部44根据直方图解析图像的倾向(例如“整体明亮的图像”、“整体较暗的图像”、“高亮度和低亮度混在一起的图像”等)，将该解析结果作为直方图解析结果数据54输出。亮度范围决定部151根据该直方图解析结果数据54决定LED亮度的上限值和下限值。
图21是表示本实施方式中的区域有源驱动处理部15的处理的流程图。在本实施方式中，在步骤S15，区域有源驱动处理部15内的亮度范围决定部151，根据从直方图生成部44输出的直方图解析结果数据54，决定LED亮度的上限值和下限值。另外，对于步骤S15以外的步骤中的处理内容，因为与上述第一实施方式相同，省略说明。
接着，对直方图生成部44生成的直方图和LED亮度的上限值/下限值的关系进行举例说明。在直方图为图22所示的图的情况(第一例)下，掌握为整体明亮的图像。这时，因为区域间的亮度差比较小，所以难以观察到动态图像显示引起的闪烁。所以，使LED亮度的下限值为较低的值。在直方图为图23所示的图的情况(第二例)下，掌握为整体较暗的图像。这时，因为区域间的亮度差较小，所以难以观察到动态图像显示引起的闪烁。所以，使LED亮度的下限值为较低的值。在直方图为图24所示的图的情况(第三例)下，虽然高亮度图像和低亮度图像混在一起，但掌握为比较高亮度的图像较多。这时，虽然区域间的亮度差比较大，但进行的是整体明亮的图像的显示，所以难以观察到动态图像显示引起的闪烁。所以，使LED亮度的下限值为较低的值。在直方图为图25所示的图的情况(第四例)下，虽然高亮度图像和低亮度图像混在一起，但掌握为比较低亮度的图像较多。这时，区域间的亮度差比较大，并且进行的是整体较暗的图像的显示，所以容易观察到动态图像显示引起的闪烁。所以，使LED亮度的下限值为较高的值。
<5.2效果>
利用本实施方式，LED亮度的上限值/下限值根据输入图像的亮度分布决定。即像上述第一～第四例那样，能够使LED亮度的上限值/下限值根据图像的整体的倾向而变化。因此，在显示容易观察到闪烁的图像时，能够按照区域间的亮度差变小的方式预先决定LED亮度的上限值/下限值，有效抑制闪烁的产生。
<6.其它>
在上述各实施方式中，背光源13由红色LED23、绿色LED24和蓝色LED25构成，但也可以使用白色LED或冷阴极管(CCFL：ColdCathode Fluorescent Lamp)等构成背光源。在使用白色LED构成背光源的情况下，区域有源驱动处理部15只需例如根据R图像、G图像和B图像生成Y图像(亮度图像)，对Y图像进行图3所示处理中的步骤S11～S18，对3颜色的图像各自与Y图像的组合进行步骤S19即可。
另外，在上述各实施方式中，LED单元22包含红色LED23、绿色LED24和蓝色LED25各一个，不过LED单元22所包含的3颜色的LED的个数也可以与此不同。例如，LED单元22也可以包含红色LED23和蓝色LED25各一个，并包含2个绿色LED24。这种情况下，背光源驱动电路14按照2个绿色LED24的亮度的总和成为步骤S16决定的LED亮度的方式，控制2个绿色LED24即可。
另外，液晶显示装置中的帧速率可以任意，例如可以为30Hz、60Hz、120Hz、或其以上。帧速率越高，LED的亮度以越小的单位变化，因此，闪烁变得更不显著。另外，在具备背光源的任意的图像显示装置中，通过如上所述地决定LED亮度的上限值和下限值，能够得到与液晶显示装置的情况相同的效果。

Claims (8)

1.一种图像显示装置，其具有控制背光源的亮度的功能，其特征在于，包括：
显示面板，其包括多个显示元件；
背光源，其包括多个光源；
信号处理部，其根据输入图像求取显示用数据和背光源控制数据；
亮度范围决定部，其决定所述光源的亮度的上限值和下限值；
面板驱动电路，其根据所述显示用数据，对所述显示面板输出控制所述显示元件的光透过率的信号；
背光源驱动电路，其根据所述背光源控制数据，对所述背光源输出控制所述光源的亮度的信号；和
算出一个画面的所述输入图像的平均亮度的平均亮度算出部，其中
所述亮度范围决定部，按照一个画面的所述输入图像的平均亮度与所述光源的亮度的上限值和下限值的预先确定的对应关系，根据作为由所述平均亮度算出部算出的平均亮度的算出平均亮度，决定所述光源的亮度的上限值和下限值，
所述信号处理部在求取所述背光源控制数据时将所述输入图像分割为多个区域，在由所述亮度范围决定部决定的上限值和下限值的范围内，求取与各区域对应的光源的亮度。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述亮度范围决定部仅根据所述算出平均亮度来决定所述光源的亮度的上限值和下限值。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述亮度范围决定部按照所述光源的亮度的下限值随着所述算出平均亮度的变高而变高的方式决定该下限值。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述亮度范围决定部按照所述光源的亮度的上限值随着所述算出平均亮度的变高而变低的方式决定该上限值。
5.一种图像显示方法，其为具备包括多个显示元件的显示面板和包括多个光源的背光源的图像显示装置的图像显示方法，其特征在于，包括：
信号处理步骤，根据输入图像求取显示用数据和背光源控制数据；
亮度范围决定步骤，决定所述光源的亮度的上限值和下限值；
面板驱动步骤，根据所述显示用数据，对所述显示面板输出控制所述显示元件的光透过率的信号；
背光源驱动步骤，根据所述背光源控制数据，对所述背光源输出控制所述光源的亮度的信号；和
算出一个画面的所述输入图像的平均亮度的平均亮度算出步骤，其中
在所述亮度范围决定步骤中，按照一个画面的所述输入图像的平均亮度与所述光源的亮度的上限值和下限值的预先确定的对应关系，根据作为通过所述平均亮度算出步骤算出的平均亮度的算出平均亮度，决定所述光源的亮度的上限值和下限值，
在所述信号处理步骤中，在求取所述背光源控制数据时，所述输入图像被分割为多个区域，在通过所述亮度范围决定步骤决定的上限值和下限值的范围内，求取与各区域对应的光源的亮度。
6.如权利要求5所述的图像显示方法，其特征在于：
在所述亮度范围决定步骤中，仅根据所述算出平均亮度来决定所述光源的亮度的上限值和下限值。
7.如权利要求5所述的图像显示方法，其特征在于：
在所述亮度范围决定步骤中，按照所述光源的亮度的下限值随着所述算出平均亮度的变高而变高的方式决定该下限值。
8.如权利要求5所述的图像显示方法，其特征在于：
在所述亮度范围决定步骤中，按照所述光源的亮度的上限值随着所述算出平均亮度的变高而变低的方式决定该上限值。
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