JP2004317895A

JP2004317895A - Signal processing method for image information and image information display device

Info

Publication number: JP2004317895A
Application number: JP2003113568A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yasuda; 誠安田; Shigeo Mikoshiba; 茂生御子柴; Tomokazu Shiga; 智一志賀
Original assignee: Hitachi Lighting Ltd
Current assignee: Hitachi Lighting Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the serious problem of reducing the power consumption when the diagonal size of a liquid crystal TV or the like increases because the power consumption of a backlight increases in accordance with the increase of the diagonal size. <P>SOLUTION: In an image information display device provided with auxiliary light sources, auxiliary light sources are divided into a plurality of groups, and the light output of each group of auxiliary light sources is controlled in accordance with the signal of image information, and simultaneously, the signal intensity is calculated again in accordance with the light output of auxiliary light sources. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は補助光源を必要とする画像情報の信号処理方法、また補助光源を必要とする画像情報表示装置、例えばバックライトを必要とする液晶テレビ、パソコン用の液晶モニタなどに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像情報の信号処理方法としては、例えば、電子情報通信学会技術研究報告，ＥＩＤ，９９巻，１４３号，５５ページ（１９９９年）に動画表示の画質改善のために表示光のホールド時間を短くすることが記載されている。また、同様に補助光源の消費電力を増加せずに画質の改善を図るための方法が、電子情報通信学会技術研究報告，ＥＩＤ，１０１巻，６００号，２３ページ（２００２年）にも，全てのバックライトを一括点滅するブリンクバックライト方式と黒表示データ挿入方式の組合せが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶テレビにおいては対角サイズが大きくなってくると、バックライトの消費電力が重要になってくる。対角４０インチのワイド液晶テレビはピーク輝度でＣＲＴと同等の８００ｃｄ／ｍ^２が必要であり，偏光子とカラーフィルターを含んだ液晶モジュールのバックライトからの透過率を４％とすると、バックライトのピーク輝度は２０，０００ｃｄ／ｍ^２が必要となる。この時、ランプの効率を４０ｌｍ／Ｗとすると、ピークの光束で２８，０００ｌｍであり、消費電力は７００Ｗとなる。さらにホールド時間を１／８とするブリンクバックライト方式や黒表示データ挿入方式を適用した場合は、ランプのピーク輝度は１６０，０００ｃｄ／ｍ^２にも増やさなければならない。黒表示データ挿入方式を適用した場合は、ランプの電力は５，６００Ｗとなり非現実的な値に増加してしまう。しかしながら，通常のテレビ放送の信号の平均レベルはおよそ２５％であり、それはこのレベルまでバックライトの消費電力を減少させられることを意味している。本発明の第一の目的は、バックライトの輝度の調光により、消費電力を減少させることにある。
【０００４】
さらに本発明の第二の目的は、低い輝度の画像に対するグレイの階調の表示能力を高めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
はじめに上記課題を解決するための原理について説明する。本発明の第一の目的のために，調光の信号処理について説明する。図２に示す４８本の蛍光ランプを持ったバックライトユニットを例として取り上げる。本方法は他のバックライトシステム、例えばＬＥＤを用いたシステムでも適用できる。ランプを８個のグループに分け，それぞれのグループに対して調光可能なインバータが用意されているものとする。図３はグループｍのみがフルパワーで点灯されている時の拡散板を通った後の輝度分布の例である。ピークの輝度およびグループの中心の垂直方向の位置（ｙ）をそれぞれＬ_ｍｍａｘ，ｙ_ｍと表す。曲線は
Ｌ_ｍ（ｙ）＝Ｌ_ｍｍａｘ × ｆ（ｙ−ｙ_ｍ）
で表される。ここでｆ（ｙ）は輝度分布関数である。全てのランプが点灯した時の輝度分布関数Ｌ_ｂ（ｙ）は次の様になる。
Ｌ_ｂ（ｙ）＝Σ Ｌ_ｍｍａｘ × ｆ（ｙ−ｙ_ｍ）、
ここで、Σはｍ＝１から８までの和を計算するものとする。
本発明による改良型の調光技術の原理は、簡単のためにバックライトシステムの中で単一のランプのみがあるとした図４で説明されている。図中でＬ_ｂ（ｙ）は、改良型の調光を行う前のバックライトの輝度を示し、ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）は、改良型の調光を行う前のｎ番目の水平走査ラインの全てのピクセルの中で最も大きな入力信号である。変換された後のｎ番目の水平走査ラインの全てのピクセルの中で最も大きな信号ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）は次式によって得られる。
ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）＝ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）×Ｌ_ｂｍｉｎ／Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）
ここで、Ｌ_ｂｍｉｎは拡散板上での輝度の最小値を表す。
全てのピクセルの中でｓ_ｒ（ｙ_ｎ）の最大値ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）_ｍａｘは、信号出力の最大限度ｓ_ｍａｘに小さいか等しくなる。それゆえＬ_ｂ（ｙ_ｎ）は、係数ｋ＝ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）_ｍａｘ／ｓ_ｍａｘによって換算されなければならない。そして、調光の後のバックライトの輝度Ｌ_ａ（ｙ）はｋＬ_ｂ（ｙ）に等しくなる。同時に本発明による改良型の調光の後の信号ｓ_ａ（ｙ_ｎ）はｓ_ｒ（ｙ_ｎ）／ｋに変わり、ｓ_ａ（ｙ_ｎ）_ｍａｘはｓ_ｍａｘに等しくなる。液晶テレビからの出力ｓ_ａ（ｙ_ｎ）Ｌ_ａ（ｙ_ｎ）はｓ_ｉ（ｙ_ｎ）に比例するようになる。
【０００６】
次に本発明の第二の目的を達成するための原理について説明する。図１に示すように映像信号のピークレベルを２５５とした場合、バックライトがフル点灯の時、２５６グレイレベルが表示できる。しかし、もし信号のピークレベルが１０であれば、たった１１のレベルしか表示できない。バックライトの輝度を２５６／１１＝２３の係数でバックライトを調光し、元の信号を２５６レベルにフィットするように内挿するならば、２５６のグレイレベルに増やすことが出来る。ランプの調光は例えばパルス数変調またはデューティファクター変調を用いることにより、達せられる。
【０００７】
以上、詳しく原理を説明したが、上記課題を解決するために、本発明では、補助光源を備えた画像情報表示装置において、補助光源を複数のグループに分け、画像情報の信号強度に応じて補助光源のグループごとに光出力を制御し、同時に信号強度を補助光源の光出力に応じて再計算するように構成する。
【０００８】
さらに本発明では、補助光源からの直前の輝度情報にもとづいて信号処理を行うように構成する。
【０００９】
さらに本発明では、信号強度が低い場合は，それに応じて階調段階を細かく設定するように構成する。
【００１０】
さらに本発明では、画像情報表示装置として上述の信号処理方法を備えるように構成する。
【００１１】
さらに本発明では、補助光源として、蛍光ランプを備えるように構成する。
【００１２】
さらに本発明では、補助光源として、発光ダイオードを備えるように構成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図５は本発明による信号処理手順を示したフローチャートである。ここでは前節のような解析的な方法でなく、値ｋ_ｍのセットを求めるために、数値的方法を使っている。ここでｋ_ｍはランプグループｍの調光係数（割合）である。初期値として輝度分布関数ｆ（ｙ）が必要である。図５のステップ＃２で、例えば光検出器を用いてランプの輝度を検出する、飽和輝度レベルに達するのに長い（約２０分）時定数を持っているランプのために用意されたプロセスである。このゆっくりとした変化はランプの温度の変化に依存している。ランプの温度が臨界値の約６０℃より下がったら、水銀を含有するランプの効率が減少することは注記するべきである。この条件は、長い期間かなり（深く）調光された場合に起る。ステップ＃６の方程式は、表示された画像は調光プロセスの後であっても変化しないことを示す関係式ｓ_ａ（ｙ_ｎ）Ｌ_ａ（ｙ_ｎ）＝ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）から得られる。
ステップ＃８では調光後のバックライトの消費電力を、ステップ＃１０でそれが最小になるように計算する。ステップ＃１１では、ブリンキングコントロールのために追加されており、今回の調光技術には直接は関係していない。ステップ＃１５は図１で説明したように信号の内挿のためにある。上記プロセスは、例えば毎秒繰り返される。
８個のランプグループの制御は多数の計算ステップを要求する。これらのステップは、例えば次の様な方法により減少させることが出来る。（１）拡散光からの輝度変化が無視できるような場所は計算は省略できる、（２）それぞれのランプグループでランプの輝度が平均的な画像レベルと等しいという初期条件から計算を始める、（３）ｓ_ａ（ｙ_ｎ）が減少しはじめた時に計算を止める。
【００１４】
隣接したランプグループとの間の光の漏れが大きくないならば、信号処理プロセスは図６のフローチャートで説明するように、非常に簡単に出来る。ここではまず、それぞれのグループのランプ輝度の調光係数は、他のグループからの光の拡散（ステップ＃１−＃５）を無視してランプ電力が最小になるように決められる。そして、次にＬ_ａ（ｙ）は他のグループからの光の拡散を考慮して計算される（ステップ＃６）。ステップ＃７は本発明の改良型調光を行った後の信号を計算するためにある。
【００１５】
以上、本発明の信号処理方法の一実施例について示したが、液晶テレビなどの画像情報表示装置の一実施例について図９に示す。図中１は信号処理回路である。２は平面蛍光ランプであり，垂直方向に８個並べて、表示画面全体の面積をカバーしている。平面蛍光ランプ２は例えばキセノンを主体とする放電ガスが封入された扁平な放電空間の対辺に、一対の誘電体に覆われた電極を配置し、電極間で平面状の放電をして、広い面積の発光が得られるもので、液晶テレビのバックライトとして適した光源である。３は平面蛍光ランプを駆動するインバータであり、それぞれの平面蛍光ランプに対応して、８個ある。４は拡散板で平面蛍光ランプの上に設置されている。拡散板４の表面の一辺には垂直方向の輝度分布を測定するための線形の光センサ５が設置されている。拡散板の上には液晶モジュール６が設置されている。７は液晶パネルであり，８と９は，それぞれ垂直方向と水平方向の信号から液晶パネル７を駆動する回路である。図９の画像情報表示装置の動作は次の様になる。拡散板４上の輝度分布を光センサ５で検出する。この光センサの検出結果より得た、それぞれのｍに対するＬ_ｍｍａｘの値と映像信号とを信号処理回路１に入力して、上述の図５に示した信号処理を行う。その結果、信号処理回路１からは平面蛍光ランプ２の調光割合を示す信号がそれぞれ対応するインバータ３に送られ、それに従って調光される。そして、信号処理回路１からは、液晶モジュール６の垂直方向の駆動回路８と、水平方向の駆動回路９に信号が送られ、信号が表示される。
【００１６】
本実施例では、外部からの映像信号を、必要にして十分な輝度が得られるレベルまで、平面蛍光ランプ２の光出力を調光するので、少ない電力で十分な輝度を持った画像情報表示装置が実現できる。
【００１７】
本実施例の変形は容易である。例えば補助光源は，平面蛍光ランプに限らず、冷陰極蛍光ランプ，高周波点灯する外部電極型の蛍光ランプ，また，放電ガスが水銀入りであっても，希ガスのみであってもよい。さらに、ＬＥＤや無機ＥＬ、有機ＥＬ等の固体発光素子であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明による効果を、図５のフローチャートに従って計算した結果を示す。本発明の改良型調光を加える前の輝度分布Ｌ_ｂ（ｙ）と元の入力信号ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）を，それぞれ図７（ａ）と（ｂ）に示す。本発明の改良型調光を加えた後の、輝度分布Ｌ_ａ（ｙ）と信号ｓ_ａ（ｙ_ｎ）も，それぞれ図７（ｃ）と（ｄ）に示した。調光係数の最適な組合せは、［ｋ］＝（１．０，０．７，０．２，０．２，０．１，０．１，０．３，０．１）であることが、見つけられた。そして、バックライトの電力は、調光する前の３４％に減少した。
図８に、簡易型計算法である図６を使って、ｍ＝８の場合、同じＬｂ（ｙ）とｓ_ｉ（ｙ_ｎ）を計算した結果を示す。調光係数の最適な組合せは、［ｋ］＝（０．９，０．９，０．４，０．３，０．２，０．２，０．３，０．３）であり、消費電力は４４％に減少した。ｍ＝４８の場合、同じｓ_ｉ（ｙ_ｎ）を簡易型計算法を使った時は、電力の減少は３７％であった。この結果は図８の方法と比べてより多く電力を減少させる結果になったが、この方法では、インバータの個数が８個ではなく４８個が要求される。
【００１９】
本発明によれば、画像表示装置が大形になった場合でも、バックライトの消費電力を小さく出来る。また，輝度信号の低い画像の場合には、信号を内挿することによって，より詳細な階調表示を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の原理を説明する図である。
【図３】本発明の原理を説明する図である。
【図４】本発明の原理を説明する図である。
【図５】本発明による一信号処理方法を示すフローチャート。
【図６】本発明による他の信号処理方法を示すフローチャート。
【図７】本発明による信号処理方法の一実施例を示す図である。
【図８】本発明による信号処理方法の他の実施例を示す図である。
【図９】本発明による画像情報表示装置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ_ｂ：調光前の，全てのランプが点灯した時の輝度分布、
ｓ_ｉ：調光前の，水平走査ラインの中で最も大きな入力信号の分布，
ｓ_ｒ：補助光源の輝度分布を考慮した，水平走査ラインの中で最も大きな信号の分布，
Ｌ_ａ：調光後の，全てのランプが点灯した時の輝度分布、
ｓ_ａ：調光後の，水平走査ラインの中で最も大きな信号の分布，
ｋ_ｍ：ランプグループｍの調光係数（割合），
１：信号処理回路，２：平面蛍光ランプ，３：インバータ、
４：拡散板，５：光センサ，６：液晶モジュール，７：液晶パネル，
８：垂直方向駆動回路，９：水平方向駆動回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal processing method for image information that requires an auxiliary light source, and an image information display device that requires an auxiliary light source, such as a liquid crystal television that requires a backlight and a liquid crystal monitor for a personal computer.
[0002]
[Prior art]
As a conventional image information signal processing method, for example, the IEICE Technical Report, Vol. 99, No. 143, p. It is stated that it is shortened. Similarly, a method for improving the image quality without increasing the power consumption of the auxiliary light source is described in IEICE Technical Report, Vol. 101, No. 600, page 23 (2002). Are described, a combination of a blink backlight method of blinking the backlight at a time and a black display data insertion method.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional liquid crystal television, as the diagonal size increases, the power consumption of the backlight becomes important. A 40-inch diagonal wide-screen LCD TV requires 800 cd / m ² at peak luminance equivalent to that of a CRT. If the transmittance from the backlight of a liquid crystal module including a polarizer and a color filter is 4%, the backlight Requires a peak luminance of 20,000 cd / m ² . At this time, if the efficiency of the lamp is 40 lm / W, the peak luminous flux is 28,000 lm, and the power consumption is 700 W. If further applying the blink backlight method or a black display data insertion method for a hold time 1/8 peak intensity of the lamp it must be increased in 160,000cd / m ^2. When the black display data insertion method is applied, the power of the lamp becomes 5,600 W, which increases to an unrealistic value. However, the average level of ordinary television broadcast signals is about 25%, which means that the power consumption of the backlight can be reduced to this level. A first object of the present invention is to reduce power consumption by dimming the brightness of a backlight.
[0004]
A second object of the present invention is to enhance the display capability of gray gradation for a low-luminance image.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
First, the principle for solving the above problem will be described. For the first object of the present invention, signal processing for dimming will be described. A backlight unit having 48 fluorescent lamps shown in FIG. 2 will be described as an example. The method can be applied to other backlight systems, for example, a system using LEDs. It is assumed that the lamps are divided into eight groups and dimmable inverters are prepared for each group. FIG. 3 is an example of the luminance distribution after passing through the diffuser when only group m is lit at full power. Vertical position of the center of intensity and the group of peaks (y) respectively _L mmax, expressed as _{y m.} The curve is L _m (y) = L _mmax × f (y−y _m )
Is represented by Here, f (y) is a luminance distribution function. The luminance distribution function L _b (y) when all the lamps are turned on is as follows.
_{L b (y) = Σ L} mmax × f (y-y m),
Here, Σ is to calculate the sum of m = 1 to 8.
The principle of the improved dimming technique according to the present invention is illustrated in FIG. 4 where for simplicity there is only a single lamp in the backlight system. In the figure, L _b (y) indicates the luminance of the backlight before performing the improved dimming, and s _i (y _n ) indicates the n-th horizontal scanning line before performing the improved dimming. This is the largest input signal of all pixels. The greatest signal s _{r (y} _n) of all pixels in the n-th horizontal scanning line after conversion is obtained by the following equation.
s _r (y _n ) = s _i (y _n ) × L _bmin / L _b (y _n )
Here, _Lbmin represents the minimum value of the luminance on the diffusion plate.
Maximum value _s r _(y _{n) max} of _s r _{(y n)} of all pixels are less than or equal to the maximum limit _{s max} of the signal output. Therefore _L b _{(y n)} must be converted by a factor _{_{_{k = s r (y n)}}} max / s max. Then, the luminance L _a (y) of the backlight after dimming becomes equal to kL _b (y). At the same time signal _s a after improved dimmer according to the invention _{(y n)} changes to _{_{s r (y n) / k}} , s a (y n) max is equal to _{s max.} Output _s a from the liquid crystal television _{_{_{(y n) L a (y}}} n) will be proportional to _s i _{(y n).}
[0006]
Next, the principle for achieving the second object of the present invention will be described. When the peak level of the video signal is 255 as shown in FIG. 1, when the backlight is fully lit, 256 gray levels can be displayed. However, if the peak level of the signal is 10, only 11 levels can be displayed. If the brightness of the backlight is adjusted by a coefficient of 256/11 = 23 and the original signal is interpolated so as to fit the 256 levels, the brightness can be increased to 256 gray levels. Dimming of the lamp is achieved, for example, by using pulse number modulation or duty factor modulation.
[0007]
Although the principle has been described in detail above, in order to solve the above problem, in the present invention, in an image information display device provided with an auxiliary light source, the auxiliary light sources are divided into a plurality of groups, and the auxiliary light sources are divided according to the signal strength of the image information. The light output is controlled for each group of light sources, and at the same time, the signal intensity is recalculated according to the light output of the auxiliary light source.
[0008]
Further, in the present invention, the signal processing is performed based on the luminance information immediately before from the auxiliary light source.
[0009]
Further, according to the present invention, when the signal strength is low, the gradation level is set finely in accordance with the low signal strength.
[0010]
Further, in the present invention, the image information display device is configured to include the above-described signal processing method.
[0011]
Further, according to the present invention, a fluorescent lamp is provided as an auxiliary light source.
[0012]
Further, in the present invention, a light emitting diode is provided as an auxiliary light source.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing a signal processing procedure according to the present invention. Here is not analytical methods, such as the previous section, in order to obtain a set of values k _m, and using numerical methods. Here k _m is a dimming factor of the lamp group m (percentage). A luminance distribution function f (y) is required as an initial value. In step # 2 of FIG. 5, a process provided for a lamp having a long (about 20 minutes) time constant to reach a saturation brightness level, for example, detecting the brightness of the lamp using a photodetector. is there. This slow change is dependent on the change in lamp temperature. It should be noted that if the temperature of the lamp falls below the critical value of about 60 ° C., the efficiency of the lamp containing mercury will decrease. This condition occurs when there is considerable (deep) dimming for a long period of time. Step equations # 6, the displayed image relationship indicates that no change even after the dimming process _{_{_{_{s a (y n) L a}}}} (y n) = s r (y n) L b ( obtained from y _n).
In step # 8, the power consumption of the backlight after dimming is calculated so that it becomes minimum in step # 10. Step # 11 is added for blinking control and is not directly related to this dimming technique. Step # 15 is for signal interpolation as described in FIG. The above process is repeated, for example, every second.
Control of eight lamp groups requires a number of calculation steps. These steps can be reduced by, for example, the following method. (1) The calculation can be omitted where the change in brightness from the diffused light is negligible. (2) The calculation is started from the initial condition that the brightness of the lamp is equal to the average image level in each lamp group. ) _s a _{(y n)} to stop the calculation when it began to decrease.
[0014]
If the light leakage between adjacent lamp groups is not large, the signal processing process can be very simple, as described in the flowchart of FIG. Here, first, the dimming coefficient of the lamp luminance of each group is determined such that the lamp power is minimized ignoring the diffusion of light from other groups (steps # 1 to # 5). Then, L _a (y) is calculated in consideration of diffusion of light from another group (step # 6). Step # 7 is for calculating the signal after performing the improved dimming of the present invention.
[0015]
The embodiment of the signal processing method according to the present invention has been described above. An embodiment of an image information display device such as a liquid crystal television is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a signal processing circuit. Reference numeral 2 denotes a flat fluorescent lamp, which is arranged in a row in the vertical direction to cover an entire display screen area. In the flat fluorescent lamp 2, for example, electrodes covered with a pair of dielectrics are arranged on opposite sides of a flat discharge space in which a discharge gas mainly composed of xenon is sealed, and a flat discharge is performed between the electrodes to generate a wide discharge. This is a light source that can emit light in an area and is suitable as a backlight of a liquid crystal television. Reference numeral 3 denotes an inverter for driving the flat fluorescent lamp, and there are eight inverters corresponding to the respective flat fluorescent lamps. Reference numeral 4 denotes a diffusion plate which is provided on the flat fluorescent lamp. On one side of the surface of the diffusion plate 4, a linear optical sensor 5 for measuring the luminance distribution in the vertical direction is installed. A liquid crystal module 6 is provided on the diffusion plate. Reference numeral 7 denotes a liquid crystal panel, and reference numerals 8 and 9 denote circuits for driving the liquid crystal panel 7 from signals in the vertical and horizontal directions, respectively. The operation of the image information display device of FIG. 9 is as follows. The luminance distribution on the diffusion plate 4 is detected by the optical sensor 5. The value of L _max for each m and the video signal obtained from the detection result of the optical sensor are input to the signal processing circuit 1, and the signal processing shown in FIG. 5 is performed. As a result, a signal indicating the dimming ratio of the flat fluorescent lamp 2 is sent from the signal processing circuit 1 to the corresponding inverter 3 and the dimming is performed accordingly. Then, a signal is sent from the signal processing circuit 1 to the vertical driving circuit 8 and the horizontal driving circuit 9 of the liquid crystal module 6, and the signal is displayed.
[0016]
In the present embodiment, since the light output of the flat fluorescent lamp 2 is adjusted to a level at which sufficient luminance can be obtained by using a video signal from the outside, an image information display device having sufficient luminance with low power is used. Can be realized.
[0017]
The modification of this embodiment is easy. For example, the auxiliary light source is not limited to a flat fluorescent lamp, and may be a cold cathode fluorescent lamp, a fluorescent lamp of an external electrode type for high-frequency lighting, or a discharge gas containing mercury or a rare gas alone. Further, a solid-state light emitting device such as an LED, an inorganic EL, and an organic EL may be used.
[0018]
【The invention's effect】
6 shows the result of calculating the effect of the present invention in accordance with the flowchart of FIG. FIGS. 7A and 7B show the luminance distribution L _b (y) and the original input signal s _i (y _n ) before applying the improved dimming of the present invention, respectively. After the addition of improved dimming of the present invention, the luminance distribution _L a (y) and the signal _s a _{(y n)} it is also shown in FIG. 7, respectively and (c) (d). The optimal combination of the dimming coefficients may be [k] = (1.0, 0.7, 0.2, 0.2, 0.1, 0.1, 0.3, 0.1). I was found. Then, the power of the backlight was reduced to 34% before dimming.
FIG. 8 shows the result of calculating the same Lb (y) and s _i (y _n ) when m = 8 using FIG. 6 which is a simplified calculation method. The optimal combination of the dimming coefficients is [k] = (0.9, 0.9, 0.4, 0.3, 0.2, 0.2, 0.3, 0.3) Power was reduced to 44%. When m = 48, when the same s _i (y _n ) was used using the simplified calculation method, the power reduction was 37%. This results in a greater power reduction compared to the method of FIG. 8, but this method requires 48 inverters instead of eight.
[0019]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if an image display apparatus becomes large, the power consumption of a backlight can be reduced. In the case of an image with a low luminance signal, more detailed gradation display can be performed by interpolating the signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a signal processing method according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating another signal processing method according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing one embodiment of a signal processing method according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the signal processing method according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of an image information display device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
_Lb : luminance distribution when all lamps are turned on before dimming,
s _i : distribution of the largest input signal in horizontal scanning lines before dimming,
s _r : distribution of the largest signal in the horizontal scanning line in consideration of the luminance distribution of the auxiliary light source,
L _a: after dimming, brightness distribution when all lamps are lit,
s _a: tone after light, the distribution of the largest signal among the horizontal scanning lines,
k _m: dimming factor of lamp group m (percentage),
1: signal processing circuit, 2: flat fluorescent lamp, 3: inverter,
4: diffusion plate, 5: optical sensor, 6: liquid crystal module, 7: liquid crystal panel,
8: vertical driving circuit, 9: horizontal driving circuit.

Claims

補助光源を備えた画像情報表示装置において、補助光源を複数のグループに分け、画像情報の信号強度に応じて補助光源のグループごとに光出力を制御し、同時に信号強度を補助光源の光出力に応じて再計算し，再計算された信号強度によって画像情報を表示するように処理することを特徴とする画像情報の信号処理方法。In an image information display device provided with an auxiliary light source, the auxiliary light sources are divided into a plurality of groups, and the light output is controlled for each group of the auxiliary light sources according to the signal intensity of the image information. A signal processing method for image information, wherein the image information is re-calculated accordingly and the image information is displayed based on the re-calculated signal strength.

請求項１の画像情報の信号処理方法において，
ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）を入力信号の各水平走査ラインの最大信号の分布、Ｌ_ｍｍａｘを補助光源のグループｍの輝度分布の最大値、Ｌ_ｍｍａｘｆ（ｙ−ｙ_ｍ）をグループｍの輝度分布，Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）を全グループ点灯時の輝度分布、Ｌ_ｂｍｉｎをＬ_ｂの最小値とし、
［ｋ］をグループｍの調光割合ｋ_ｍの組（ｋ_１、ｋ_２、・・・，ｋ_ｍ，・・・）とした時、
ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）＝ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）×Ｌ_ｂｍｉｎ／Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ），
Ｌ_ａ（ｙ）＝Σｋ_ｍＬ_ｍｍａｘｆ（ｙ−ｙ_ｍ），
ｓ_ａ（ｙ_ｎ）＝ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）／Ｌ_ａ（ｙ_ｎ），
を計算し、ｓ_ａ（ｙ_ｎ）が全ピクセルの入力信号の中での最大値ｓ_ｍａｘより小さく、かつ補助光源の全消費電力が最小となる時の調光割合の組［ｋ］で補助光源の光出力を制御し、
全ピクセルの信号強度をｓ_ａ（ｙ_ｎ）より求めることを特徴とする画像情報の信号処理方法。The signal processing method for image information according to claim 1,
s _i _{(y n)} distribution of the maximum signal for each horizontal scan line of the input _signal, the maximum value of the luminance distribution of the group m of the auxiliary light source _{L _mmax,} the luminance distribution of _{L mmax f (y-y m} ) a group m , _L b _{(y n)} of the luminance distribution when all groups _lit, the _{L bmin} is the minimum value of _{L b,}
[K] a set of dimming ratio _{k m} of the group m when _{_{(k 1, k 2, ···}} , k m, ···) and,
s _r (y _n ) = s _i (y _n ) × L _bmin / L _b (y _n ),
_{_{L a (y) = Σk m}} L mmax f (y-y m),
_{_{_{_{s a (y n) = s}}}} r (y n) L b (y n) / L a (y n),
Is calculated, and the auxiliary light is set using a set [k] of dimming ratios when s _a (y _n ) is smaller than the maximum value s _max in the input signals of all pixels and the total power consumption of the auxiliary light source is minimum. Control the light output of the light source,
Signal processing method of the image information and obtaining from the signal intensities of all pixels s _{a (y} _n).

請求項１の画像情報の信号処理方法において，
ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）を入力信号の各水平走査ラインの最大信号の分布、Ｌ_ｍｍａｘを補助光源のグループｍの輝度分布の最大値、Ｌ_ｍｍａｘｆ（ｙ−ｙ_ｍ）をグループｍの輝度分布、Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）を全グループ点灯時の輝度分布、Ｌ_ｂｍｉｎをＬ_ｂの最小値とし、
ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）＝ｓ_ｉ（ｙ_ｎ）×Ｌ_ｂｍｉｎ／Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）を計算し、
各グループｍの調光割合ｋ_ｍを，グループｍの中でｓ_ｒ（ｙ_ｎ）の最大値より決定して、補助光源の全消費電力が最小となるように補助光源の光出力を制御し、Ｌ_ａ（ｙ）＝Σｋ_ｍＬ_ｍｍａｘｆ（ｙ−ｙ_ｍ），
ｓ_ａ（ｙ_ｎ）＝ｓ_ｒ（ｙ_ｎ）Ｌ_ｂ（ｙ_ｎ）／Ｌ_ａ（ｙ_ｎ），
を計算し、全ピクセルの信号強度をｓ_ａ（ｙ_ｎ）より求めることを特徴とする画像情報の信号処理方法。The signal processing method for image information according to claim 1,
s _i _{(y n)} distribution of the maximum signal for each horizontal scan line of the input _signal, the maximum value of the luminance distribution of the group m of the auxiliary light source _{L _mmax,} the luminance distribution of _{L mmax f (y-y m} ) a group m , _L b _{(y n)} of the luminance distribution when all groups _lit, the _{L bmin} is the minimum value of _{L b,}
s _r (y _n ) = s _i (y _n ) × L _bmin / L _b (y _n ),
The dimming ratio k _m of each group m, determined from the maximum value of s _{r (y} _n) in the group m, the total power consumption of the auxiliary light source controls the optical output of the auxiliary light source so as to minimize _{, L a (y) = Σk} m L mmax f (y-y m),
_{_{_{_{s a (y n) = s}}}} r (y n) L b (y n) / L a (y n),
And calculating the signal intensities of all the pixels from s _a (y _n ).

請求項１から請求項３の画像情報の信号処理方法において，略一定時間間隔で補助光源のグループごとの光出力を測定して，上記信号処理を行うことを特徴とする画像情報の信号処理方法。4. A signal processing method for image information according to claim 1, wherein said signal processing is performed by measuring a light output of each auxiliary light source group at substantially constant time intervals. .

請求項１から請求項４の画像情報の信号処理方法において，補助光源の各グループを調光割合に応じて，各グループの中で最大輝度が，最大信号レベルまたは元の入力信号レベルより大きくなるように，全ピクセルの信号強度を内挿して計算することを特徴とする画像情報の信号処理方法。In the signal processing method for image information according to any one of claims 1 to 4, the maximum luminance in each group of the auxiliary light sources is higher than the maximum signal level or the original input signal level according to the dimming ratio. A signal processing method for image information, wherein the calculation is performed by interpolating the signal intensities of all pixels.

補助光源を備えた画像情報表示装置において、
補助光源を複数のグループに分け、各グループは少なくとも１個の調光可能な電源を備え，グループごとに光出力を制御する手段を備え、請求項１から請求項５までの少なくとも一つの信号処理方法を備えたことを特徴とする画像情報表示装置。In an image information display device provided with an auxiliary light source,
6. The at least one signal processing device according to claim 1, wherein the auxiliary light source is divided into a plurality of groups, each group including at least one dimmable power supply, and a unit that controls light output for each group. An image information display device comprising a method.

請求項６の画像情報表示装置において、
補助光源のグループごとの光出力を検出する手段を備えたことを特徴とする画像情報表示装置。The image information display device according to claim 6,
An image information display device comprising: means for detecting a light output for each group of auxiliary light sources.

請求項６または請求項７の画像情報表示装置において，補助光源として、蛍光ランプを備えたことを特徴とする画像情報表示装置8. The image information display device according to claim 6, further comprising a fluorescent lamp as an auxiliary light source.

請求項６または請求項７の画像情報表示装置において，補助光源として、発光ダイオードを備えたことを特徴とする画像情報表示装置。8. The image information display device according to claim 6, further comprising a light emitting diode as an auxiliary light source.

請求項６または請求項７の画像情報表示装置において，補助光源として、ＥＬを備えたことを特徴とする画像情報表示装置。8. The image information display device according to claim 6, further comprising an EL as an auxiliary light source.