JP4488803B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置、特に、調光機能を有するバックライトを備えた液晶表示装置に関する。

従来、テレビジョン受像機等のディスプレイとして液晶表示パネルを使用した表示装置が多く利用されている。このような液晶表示装置は、薄型で大画面のものが普及しており、特にテレビジョン受像機として用いた場合は、明るい画像から暗い画像まで広範囲の画像レベルで表示する必要がある。又、液晶表示パネルには、その背面にバックライトを配置し、バックライトからの照明光を照射するようにしている。

又、一般的には、ユーザ操作により（例えばリモコンを利用して）液晶表示パネルに表示された画像の輝度やコントラストを調整し、更にはバックライトからの光を調光することでユーザが自己の好む表示状態に設定できるようにしている。

しかしながら、ユーザが画像の輝度やコントラストを調整したり、バックライトを調光しても、表示される画像はリアルタイムに変化するため、画像の変化に追従して表示画像の輝度やコントラストを変化させることはできず、暗い画面であるにも関わらずグレイレベルになったりすることがあり、明るい画像から暗い画像まで広範囲に亘って階調表現することが難しいという課題があった。

又、特許文献１に記載されている液晶表示装置では、映像信号の平均レベル（ＡＰＬ）を検出し、その検出結果に応答してバックライトからの照射光を制御し、映像信号の平均レベル（ＡＰＬ）が大きくなるとバックライトの輝度を低下させるようにした例が記載されている。しかしながら、この例では映像信号の平均レベル（ＡＰＬ）が変化しても一定の表示輝度を保つことを目的としたものであり、ＡＰＬが大きくなったときにバックライトの輝度を下げてしまうため、十分な明るさが得られず、迫力の欠けた表示画面になってしまう。
特開平８−２０１８１２号公報（第２〜第３頁、図１）

従来の液晶表示装置においては、暗い画面であるにも関わらずグレイレベルになったり、 又、特許文献１に記載されているような液晶表示装置では、映像信号の平均レベル（ＡＰＬ）が大きくなるとバックライトの輝度を低下させるようにしているため、本来、明るい画面が暗くなり十分な明るさが得られず、迫力の欠けた表示画面になってしまうという課題があった。

本発明は、映像信号の平均レベルに応じてバックライトの光量を制御し、ＡＰＬが小さくなったとき、或いは表示画像の黒面積が所定値より大きくなったときはバックライトの光量を下げることにより、暗い画面はより暗くといったリアリティーのある画像表示を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。

又、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置され、前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、映像信号に応じて前記液晶表示パネルを駆動し、前記液晶表示パネルに前記映像信号に基く画像を表示する液晶駆動回路と、 前記液晶表示パネルの各画素に表示される画像の内、明又は暗の少なくとも一方の明るさレベルを有する画素が占める面積比率を検出する面積検出回路と、前記面積検出回路によって検出した面積比率に応答して前記バックライトの光量を制御し、前記面積比率が所定値以上の範囲にあるとき、前記明又は暗の明るさレベルをより助長する方向に前記バックライトの光量を制御する制御回路とを具えたことを特徴とする。

前記面積検出回路は、表示画像の黒面積を検出するものであり、前記制御回路は、黒面積の比率が所定値以上においては、黒面積の増加に追従して前記バックライトの光量を低下するように制御することを特徴とする。

上述の如く本発明によれば、映像信号の平均レベルが低下したとき、又は、表示画像の黒面積が増加したときには、バックライトの光量を低下させるため、暗い画面をより暗く見せることができ、リアリティーのある画像表示を実現することができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る液晶表示装置について詳細に説明する。なお以下全ての図面において、同一の構成要素は同一の符号を付す。

図１は、本発明の液晶表示装置を示すブロック図であり、テレビジョン受像器に適用した場合の実施例を示すものである。図１において、１１はチューナであり、マイクロコンピュータ１０の制御のもとに、アンテナ１２で受信したテレビジョン信号の中から希望するチャンネルの信号を選択し、その選択したチャンネルのテレビジョン信号を復調回路１３に供給する。復調回路１３は、入力されたテレビジョン信号を復調して、映像信号及び音声信号を出力し、映像信号は映像信号処理回路１４に供給され、音声信号は音声信号処理回路（図示せず）を介してスピーカに出力する。

又、映像信号処理回路１４は、コントラストや輝度の調整及びガンマ補正等を行う回路であり、ユーザの操作に応答してコントラストや輝度の調整が行われる。この映像信号処理回路１４からの出力は液晶駆動回路１５に供給され、液晶パネル１６を駆動する。液晶駆動回路１５は、映像信号に応じて、液晶パネル１６の各画素の配向を制御し、映像信号に対応する画像を液晶パネル１６に表示させる。

一方、復調回路１３の出力は、ＡＰＬ検出回路１７（平均画像レベル検出回路）に供給され、映像信号の平均レベルを検出し、その検出出力をマイコン１０に出力する。

さらに、前記液晶パネル１６には、その背面にバックライト１８が配置され、バックライト１８からの光を液晶パネルの背面に照射するようにしている。このバックライト１８はバックライト調光回路１９によって、光量が制御可能になっており、前記ＡＰＬ検出回路１７からの検出結果に応答して、マイコン１０による制御のもとに光量が制御される。

尚、バックライト１８は、蛍光ランプ等で構成される。

次に図１の液晶表示装置の動作について説明する。この実施例においては、ＡＰＬ検出回路１７の検出結果を受けてマイコン１０は演算処理を行い、バックライト調光回路１９を制御するものであるが、ＡＰＬ検出結果とバックライト１８の調光電圧の関係を図２の特性図を用いて説明する。

図２において、横軸はＡＰＬ検出結果を示しており、平均画像レベル（ＡＰＬ）が予め設定した基準値（ＸRef）以上にある場合は、バックライト１８の調光電圧を例えばＹmax（１００％）として調光し、平均画像レベル（ＡＰＬ）が基準値（ＸRef）以下になった場合は、ＡＰＬの低下に追従してバックライト１８の調光電圧を低下させるようにし、バックライト１８の調光電圧をＹmaxからＹminの範囲内で調光するようにしている。

上記したＡＰＬの基準値（ＸRef）と調光電圧Ｙmax、Ｙminは予めマイコン１０により設定されており、例えば次のように設定されている。

ＡＰＬ＞ＸRefのとき、Ｙmax＝１００％
ＡＰＬ＜ＸRefのとき、Ｙ＝ＡＰＬ／ＸRef×（１００−Ｙmin）＋Ｙmin
このように、ＡＰＬが基準値（ＸRef）よりも低下したときに、それに追従してバックライト１８の調光電圧を低下させることにより、ＡＰＬの低いシーン、例えば闇夜のシーンではバックライト光量の低下により、液晶パネルに表示された画像がより暗くなり、視聴者にとっては、よりリアリティーのある画像となる。

尚、図１においては復調回路１３の出力を用いてＡＰＬを検出しているが、図１の点線で示すように、映像信号処理回路１４の出力をＡＰＬ検出回路１７に供給するようにしても良い。

図３は、本発明の第２の実施例を示すブロック図であり、図１と同じブロックは同じ符号を附している。図１の実施例と異なる点は、前記ＡＰＬ検出回路１７に代えて黒面積検出回路２０を設けた点にある。

黒面積検出回路２０は、表示画像の内、黒レベルが占める割合が所定量を超えたときにバックライト調光回路を制御する信号を生成するものであり、例えば、入力された映像信号の明るさレベルを画素単位で検出し、映像信号の明るさレベルが所定値以下の場合に黒レベルであると判別する機能を有し、かつ黒レベルの画素数を水平・垂直方向にカウントして黒レベルの画素数の総和を基に黒面積を算出するものである。

図４は、黒面積検出回路２０の一例を示すもので、復調回路１３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２１と、デジタル変換された映像信号を格納するメモリ２２と、メモリ２２に格納されたデジタルデータを読出し、黒レベルの画素を検出する黒レベル判別回路２３と、黒レベル画素の総和量をカウントするカウンタ２４とを有している。

前記液晶表示パネルの行方向の画素数をｎ、列方向の画素数をｍとしたとき、前記メモリ２２は、ｎ×ｍの記憶領域を有し、Ａ／Ｄ変換回路２１からのデジタルデータを例えばフィールド単位で記憶可能になっている。又、黒レベル判別回路２３は、メモリ２２に格納されたデジタルデータをフィールド単位で読出し、各画素のレベルを予め設定した基準レベルデータ（Ref２)と比較し、基準レベルデータ（Ref２)以下にある画素については黒レベルであると判断する。

又、カウンタ２４は、黒レベル判別回路２３によって黒レベルであると判断された画素数をカウントし、その総和が予め設定した値（例えば画面全体の２／３以上）を越えた場合には、マイコン１０に対してバックライトの光量を低減するように制御信号を出力する。

これにより、画面全体の黒面積が大きくなるとバックライト調光回路１９は、バックライト１８からの光量を下げ、液晶パネルに表示された画像がより暗くなり、視聴者にとっては、よりリアリティーのある画像となる。

尚、この実施例は、黒面積検出回路２０からの検出結果を受けてマイコン１０がバックライト調光回路１９を制御するものであるが、黒面積の検出結果とバックライト１８の調光電圧の関係を図５の特性図のように制御しても良い。

即ち、図５において、横軸は黒面積の検出結果を示しており、黒レベルの画素数が予め設定した基準値（ＸRef）以下にある場合は、バックライト１８の調光電圧を例えばＹmax（１００％）として調光し、黒レベルの画素数が基準値（ＸRef）以上になった場合は、黒面積の増加に追従してバックライト１８の調光電圧を低下させるようにし、バックライト１８の調光電圧をＹmaxからＹminの範囲内で調光するようにしたものである。

このように黒面積の大きさに応じてバックライト光量を制御することにより、例えば暗闇のシーン等ではより暗く表現することができ、リアリティーのある画像を表示することができる。

尚、以上の説明では、黒面積を検出してバックライト光量を低下される例について説明したが、逆に白面積を検出してバックライトの光量を制御するようにしても良い。即ち、前記液晶表示パネルに表示される画像の内、所定の明るさレベル以上にある画素数の総和により白面積を検出し、白レベルの画素が所定数を越えたときには、バックライト光量を増加するように制御することにより、画面をより明るくすることができる。又、バックライト光量が強すぎて目に刺激を与えるような場合は、バックライト光量が所定の強さ以上にならないように上限値を設定することが望ましい。

又、黒面積検出回路と白面積検出回路の両者を備え、表示画像の黒面積及び白面積が所定値以下である場合には、バックライトを通常の光量で発光させ、黒面積が所定値よりも大きくなったときには、バックライト光量を低下させ、表示画像の白面積が所定値よりも大きくなったときには、バックライト光量を増加させるようにしても良い。

このように本発明では、前記液晶表示パネルの各画素に表示される画像の内、明又は暗の少なくとも一方の明るさレベル（黒レベル又は白レベル）を有する画素が占める面積比率を検出する面積検出回路（黒面積検出回路又は白面積検出回路）と、前記面積検出回路によって検出した面積比率に応答して前記バックライトの光量を制御し、前記面積比率が所定値以上の範囲にあるとき、前記明又は暗の明るさレベルをより助長する方向（黒面積が大きいときはバックライトを暗くし、又は白面積が大きいときはバックライトを明るくするよう）に光量を制御する制御回路とを具えたことを特徴とする。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形や変更は可能である。例えば、本発明は、テレビジョン受像機以外に、コンピュータ用のディスプレイ装置や、各種制御装置のディスプレイ装置などにも利用することができる。

本発明の液晶表示装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における動作特性を示す特性図である。 本発明の液晶表示装置の第２の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における黒面積検出回路の一例を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態における動作特性を示す特性図である。

符号の説明

１０ マイクロコンピュータ
１２ アンテナ
１１ チャーナ
１３ 復調回路
１４ 映像信号処理回路
１５ 液晶駆動回路
１６ 液晶表示パネル
１７ ＡＰＬ検出回路
１８ バックライト
１９ バックライ調光回路
２０ 黒面積検出回路

Claims (7)

1. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの背面に配置され、前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
   映像信号に応じて前記液晶表示パネルを駆動し、前記液晶表示パネルに前記映像信号に基く画像を表示する液晶駆動回路と、
   前記液晶表示パネルの各画素に表示される画像の内、明又は暗の少なくとも一方の明るさレベルを有する画素が占める面積比率を検出する面積検出回路と、
   前記面積検出回路によって検出した面積比率に応答して前記バックライトの光量を制御し、前記面積比率が所定値以上の範囲にあるとき、前記明又は暗の明るさレベルをより助長する方向に前記バックライトの光量を制御する制御回路と
   を具えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記面積検出回路は、前記液晶表示パネルの各画素に表示される画像の内、所定の明るさレベル以下の画素数を検出する黒面積検出回路を構成し、
   前記制御回路は、前記黒面積検出回路によって検出した黒面積の比率が所定値以上の範囲において、前記黒面積の増加に追従して前記バックライトの光量を低下するように制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記面積検出回路は、前記液晶表示パネルの各画素に表示される画像の内、所定の明るさレベル以上の画素数を検出する白面積検出回路を構成し、
   前記制御回路は、前記白面積検出回路によって検出した白面積の比率が所定値以上の範囲において、前記白面積の増加に追従して前記バックライトの光量を増加するように制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記制御回路は、前記暗の面積比率が所定値以上にあるとき、前記バックライトの光量を低下させ、または、前記明の面積比率が所定値以上にあるとき、前記バックライトの光量を増加させるように制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記制御回路は、前記暗および白の面積比率が所定値以下にあるとき、前記バックライトの光量を、通常の光量で発光させるように制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの背面に配置され、前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
   映像信号に応じて前記液晶表示パネルを駆動し、前記液晶表示パネルに前記映像信号に基く画像を表示する液晶駆動回路と、
   前記液晶表示パネルの各画素に表示される画像の内、所定の明るさレベル以下の画素数が所定数を越えたことを検出する黒面積検出回路と、
   前記黒面積検出回路によって検出した黒面積に応答して前記バックライトの光量を制御し、前記黒面積の比率が所定値以上の範囲において、前記黒面積の増加に追従して前記バックライトの光量を低下するように制御する制御回路とを具えたことを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記制御回路は、
   前記黒面積の比率が前記所定値以下の範囲では、前記バックライトの光量を一定に保つように制御することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。

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