專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，尤其涉及一種根據(jù)圖像類型控制背光源的發(fā)光 亮度的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
己經(jīng)有人提出過這樣一種技術(shù)，它能夠根據(jù)所顯示圖像的變化來控制光源 的發(fā)光亮度從而改善顯示圖像的質(zhì)量。該技術(shù)應(yīng)用于一種液晶顯示裝置，該液 晶顯示裝置包括液晶板，該液晶板根據(jù)圖像信號調(diào)制來自光源的光；以及光 源，比如背光源，用于照亮該液晶板。
例如，專利文獻1揭示了一種液晶顯示裝置，它自動地控制對比度和背光 源亮度從而針對所顯示的內(nèi)容來調(diào)節(jié)它們。該液晶顯示裝置在輸入圖像信號的 最大亮度級和最小亮度級之間的差異很大時就降低所顯示的圖像的對比度，并 且在當(dāng)該差異很小時就提高所顯示圖像的對比度。該液晶顯示裝置在輸入圖像 信號的最大亮度級和最小亮度級的平均值很高時就降低背光源的亮度，并且在 該平均值很低時將提高背光源的亮度。由此，該液晶顯示裝置總能提供恒定的 顯示亮度。
此外，該液晶顯示裝置允許設(shè)置任何期望的定時器時間，該時間是從顯示 內(nèi)容的變化點到對比度值或背光源亮度值的控制執(zhí)行點的時間跨度。這防止在 顯示內(nèi)容以復(fù)雜方式變化時會發(fā)生的屏幕閃爍。
專利文獻2揭示了一種圖像顯示裝置，它可以糾正在光源發(fā)光亮度受到控 制以修補因圖像黑色電平突出而導(dǎo)致的顯示質(zhì)量下降時由辨別光源亮度變化 所產(chǎn)生的顯示圖像的奇怪感覺。根據(jù)該液晶顯示裝置，APL檢測部分檢測輸入 圖像信號的APL (平均圖片級(平均亮度級))以將檢測到的APL作為APL 信號加以輸出。中間控制信號制造部分遵循輸入圖像信號的APL變化，從而每 單位場周期就使中間控制信號變化一次。信號變化控制部分基于預(yù)設(shè)的時間常
數(shù)來控制中間控制信號的變化率，將中間控制信號轉(zhuǎn)換成具有更低變化率的信 號，并且將轉(zhuǎn)換后的信號作為光源控制信號加以輸出。
這樣，圖像顯示裝置不管圖像信號的變化，緩慢地改變光源的發(fā)光亮度。 此時，使在向更低的方向控制光源發(fā)光亮度時的變化率高于在向更高的方向控 制發(fā)光亮度時的變化率。這補救了顯示質(zhì)量的下降，比如在圖像場景己變?yōu)榛?暗場景時因更高的光源發(fā)光亮度所導(dǎo)致的黑色調(diào)突出。同時，在從昏暗場景變 為明亮場景時因光源亮度變化所導(dǎo)致的不自然也得到抑制，從而改善了所顯示 圖像整體的質(zhì)量。
專利文獻3揭示了一種液晶顯示裝置，它補救了因缺乏對比效果且黑色調(diào) 突出所導(dǎo)致的顯示圖像質(zhì)量下降，并且它還提高了裝置的可靠性。根據(jù)液晶顯
示裝置，APL檢測部分針對各單位場檢測輸入圖像信號的APL?；贏PL檢 測結(jié)果，光源控制數(shù)據(jù)制造部分制造出最小電平處的光源控制信號，該信號 允許在APL從0%到給定值A(chǔ)l時穩(wěn)定驅(qū)動該光源；最大電平處的光源控制信 號，該信號允許在APL從給定值A(chǔ)2到100%時穩(wěn)定驅(qū)動該光源；以及在APL 從給定值A(chǔ)l到給定值A(chǔ)2時根據(jù)該APL急劇變化的光源控制信號。
光源是基于這些光源控制信號來驅(qū)動的，使得光源控制電平并不遵循APL 中的微小變化。這是因為使光源控制電平遵循APL的每個微小變化會導(dǎo)致破壞 光源可靠性這一缺點，該缺點大于提高對比度這一優(yōu)點，而這一點是不好的。
專利文獻l:日本特開專利公報H05-127608
專利文獻2:日本特開專利公報2002-357810
專利文獻3:日本特開專利公報2003-3606
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
通常，所顯示的圖像具有根據(jù)圖像類型而變化的特征。例如，在電影類型 中，昏暗場景比其它類型要出現(xiàn)得更頻繁。在高爾夫類型中，伴有確定亮度級 的圖像(比如草坪場景)會常常出現(xiàn)，但是在像開球時出現(xiàn)天空圖像這種情況 下可能會發(fā)生亮度突然變化。
關(guān)于根據(jù)所顯示圖像控制光源(背光源)亮度這一情形，上述常規(guī)技術(shù)提
供了如下情況控制光源亮度的變化率，比如相對于所顯示圖像的變化擴展光 源亮度的緩慢變化；或者當(dāng)所顯示圖像的變化低于預(yù)設(shè)的等級時不允許光源亮 度跟著所顯示圖像的變化而變化。
根據(jù)上述常規(guī)情況，光源亮度跟隨所顯示圖像變化的跟隨性是均勻變化 的，而不管所顯示圖像的類型。這使得精確控制光源是不可能的，這種對光源 的精確控制可以是在電影的昏暗場景中，光源亮度隨字幕變化而緩慢變化從 而抑制屏幕亮度的不自然的變化；同時，光源亮度隨高爾夫場景中急劇的亮度 變化而迅速變化從而抑制因屏幕亮度變化而導(dǎo)致的奇怪的感覺。
本發(fā)明正是在考慮到上述這些情況下才得以產(chǎn)生的，因此，本發(fā)明的目的 是提供一種液晶顯示裝置，其背光源控制特性能根據(jù)待顯示圖像的類型實現(xiàn)最 佳質(zhì)量的圖像顯示。
解決問題的手段
為了解決上述問題，第一技術(shù)手段是一種液晶顯示裝置，它包括液晶板， 用于顯示由輸入圖像信號創(chuàng)建的圖像；以及光源，用于向液晶板發(fā)射光線，該 液晶顯示裝置基于輸入圖像信號的特征量來控制光源的發(fā)光亮度，其中該液晶 顯示裝置可變地控制光源發(fā)光亮度在跟隨輸入圖像信號的特征量變化這一方 面的跟隨性，該可變控制是根據(jù)液晶板上所顯示圖像的類型而作出的。
第二技術(shù)手段是如第一技術(shù)手段所定義的液晶顯示裝置，它包括特征量 測量部分，用于測量輸入圖像信號的特征量；以及濾波器，用于控制在特征量 測量部分處測得的特征量的變化率，其中濾波器利用預(yù)定的加權(quán)因子對過去N 個幀中的特征量進行加權(quán)平均(N是自然數(shù)，這其中包括當(dāng)前的幀)，并且該 液晶顯示裝置利用來自濾波器的輸出特征量來執(zhí)行發(fā)光亮度控制。
第三技術(shù)手段是如第二技術(shù)手段所定義的液晶顯示裝置，其中加權(quán)平均所 用的常數(shù)是根據(jù)液晶板上所顯示圖像的類型而變化的。
第四技術(shù)手段是如第三技術(shù)手段所定義的液晶顯示裝置，它具有存儲裝 置，該存儲裝置預(yù)先存儲了針對液晶板上所顯示圖像的各個類型的加權(quán)平均所 用常數(shù)。
第五技術(shù)手段是如第三或第四技術(shù)手段所定義的液晶顯示裝置，其中加權(quán)
平均所用常數(shù)是一個根據(jù)液晶板上所顯示圖像的類型改變N的值的常數(shù)。
第六技術(shù)手段是如第三或第四技術(shù)手段所定義的液晶顯示裝置，其中加權(quán)
平均所用常數(shù)是一個根據(jù)液晶板上所顯示圖像的類型改變加權(quán)因子的常數(shù)。
第七技術(shù)手段是如第一到第六技術(shù)手段中任一個技術(shù)手段所定義的液晶
顯示裝置，其中至少輸入圖像信號的一個幀單位的平均亮度級被用作輸入圖像
信號的特征量。
第八技術(shù)手段是如第一到第七技術(shù)手段中任一個技術(shù)手段所定義的液晶 顯示裝置，其中輸入圖像信號被擴展/壓縮，并且光源的發(fā)光亮度也得到控制。
第九技術(shù)手段是如第一到第七技術(shù)手段中任一個技術(shù)手段所定義的液晶 顯示裝置，其中用于輸入圖像信號的等級轉(zhuǎn)換特征被改變，并且光源的發(fā)光亮 度也得到控制。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，光源發(fā)光亮度在跟隨輸入圖像信號的特征量變化這一方面的 跟隨性是根據(jù)待顯示圖像的類型來進行可變控制的。這實現(xiàn)了最佳質(zhì)量的顯 示。


圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實施方式的液晶顯示裝置的配置的方框圖。
圖2是可應(yīng)用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的背光源單元的典型配置的圖。 圖3是可應(yīng)用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的背光源單元的另一種典型配置的圖。
圖4是根據(jù)數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)指定的類型代碼的示例的圖。 圖5是用于解釋可應(yīng)用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的數(shù)字濾波器的典型配置 的圖。
圖6是逐漸轉(zhuǎn)變到表格數(shù)變化之后所用的表格中所定義的亮度控制特征的 操作流程圖，在改變表格數(shù)時所實現(xiàn)的給定亮度變化次數(shù)期間作出上述轉(zhuǎn)變。 圖7是用于解釋控制背光源發(fā)光亮度所用的亮度變化特征的示例的圖。 圖8是用于解釋控制背光源發(fā)光亮度所用的亮度變化特征的另一個示例的圖。
圖9是當(dāng)給定周期內(nèi)已接收到高爾夫類型的圖像信號時所產(chǎn)生的APL的特 征的示例圖。
圖IO是濾波器15的設(shè)置的示例圖，該設(shè)置是針對高爾夫的類型作出的。 圖11是在電影類型中圖像信號的APL特征的示例圖。 圖12是在其它類型中圖像信號的APL的特征的圖。 圖13是包括各種范圍的APL測量的示例圖。
圖14是通過執(zhí)行光源發(fā)光亮度控制和圖像信號擴展/壓縮從而實現(xiàn)圖像顯 示時所使用的亮度變化表格的示例圖。 圖15是用于解釋灰度特征的圖。
標(biāo)號說明
1…液晶顯示裝置，11…天線，12…調(diào)諧器，13…解碼器，14…APL測量 部分，15…濾波器，16…背光源控制部分，17…背光源單元，18…圖像處理部 分，19…LCD控制器，20…液晶板，21…微型計算機，22…表格儲存存儲器， 23…亮度變化表格，25…遙控光接收部分，27…遙控器，30…殼，31…熒光管， 32…漫射板，41…紅光光源，42…綠光光源，43…藍光光源，51a到51e…延遲 幀，52a到52d…加權(quán)因子乘法器，53…加法器。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的一實施方式，圖像信號在一幀內(nèi)的平均亮度 級(APL:平均圖片級)被用作圖像信號的特征量，并且背光源的發(fā)光亮度是 根據(jù)APL的變化來進行控制的。針對這種控制，液晶顯示裝置保留一個用于定 義亮度變化特征的亮度變化表格，從而根據(jù)該亮度變化表格所定義的亮度控制 特征來控制背光源的發(fā)光亮度。
通過使用數(shù)字濾波器，便可以可變地設(shè)置APL在跟隨變化這一方面的跟隨 性，該APL被用于控制背光源的發(fā)光亮度。g卩，在使用數(shù)字濾波器的情況下， 圖像信號在各個當(dāng)前的幀和一個或多個過去的幀(延遲幀)中的APL被用于實 現(xiàn)針對APL的加權(quán)平均計算，這種加權(quán)平均計算使用了針對各幀設(shè)置的權(quán)重。
通過這種加權(quán)平均計算，計算出了輸出APL。
使用權(quán)重針對各幀而各不相同的加權(quán)平均計算改變了 APL在時間軸方向 上跟隨圖像信號的跟隨性，并且根據(jù)其跟隨性已改變的輸出APL來控制背光源 的發(fā)光亮度。這意味著適當(dāng)改變權(quán)重能允許可變地設(shè)置背光源發(fā)光亮度控制在 時間軸方向上跟隨輸入圖像信號的特征量變化這一方面的跟隨性。
針對各種圖像類型，設(shè)置背光源發(fā)光亮度在跟隨APL變化這一方面的跟隨 性。這允許根據(jù)各種類型專用的圖像特征對背光源進行最佳發(fā)光亮度控制。因 此，可以在不給觀看者以奇怪感覺的情況下實現(xiàn)質(zhì)量得到提高的圖像顯示。
圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明一實施方式的液晶顯示裝置的配置的方框圖。 在液晶顯示裝置1中，調(diào)諧器12將天線11所接收的廣播信號調(diào)諧到選定的信 道。解碼器13對調(diào)諧器12處所調(diào)諧的廣播信號進行解碼以便在多路復(fù)用處理 中劃分該廣播信號，由此輸出用于驅(qū)動液晶板20的圖像信號以及類型信息， 該圖像信號和類型信息都被包含在該廣播信號的電子節(jié)目信息等中。
解碼器13處所劃分的圖像信號在圖象處理部分18處經(jīng)歷各種圖像處理， 然后，被輸入到LCD控制器19，該LCD控制器19驅(qū)動并控制液晶板20。基 于輸入的圖像信號，LCD控制器19將液晶驅(qū)動信號輸出到液晶板20的柵極驅(qū) 動器和源極驅(qū)動器(這兩個驅(qū)動器都未示出)，液晶板20接下來顯示遵循該 圖像信號的圖像。
解碼器13處所劃分的圖像信號還被輸出到APL測量部分14，該部分14 測量針對每一幀由解碼器13輸出的圖像信號的APL。測得的APL被發(fā)送到濾 波器15。根據(jù)本發(fā)明，APL是圖像特征量之一?；诹炼茸兓砀袼o出的亮 度變化特征，實現(xiàn)了根據(jù)APL對背光源進行發(fā)光亮度控制，這在下文中會進行 描述。
根據(jù)圖1所示的示例，在解碼器13處對圖像信號進行解碼處理之后緊接 著對圖像信號測量APL。然而，也可以在圖像信號經(jīng)歷圖象處理部分18的圖 象處理之后再測量APL。然而，圖象處理部分18有可能執(zhí)行像OSD (屏上顯 示)、縮放和信箱顯示(黑色掩模等對圖像面積的限制)等處理。這種情況下， 對剛從解碼器13中輸出的圖像信號(即尚未經(jīng)過圖象處理部分18的圖象處理 的圖像信號)測量APL，這一行為允許根據(jù)不受這些圖象處理影響的真正的圖 像信號來控制背光源的發(fā)光亮度。因此，在圖像處理之前對圖像信號進行APL 測量是較佳的，就像圖1的示例所描繪的那樣。
在根據(jù)APL測量值控制背光源亮度時，濾波器15設(shè)置了圖像信號在跟隨 APL變化這一方面的跟隨性。例如，濾波器15由多級數(shù)字濾波器組成。下文 將描述濾波器15的具體的典型配置以及根據(jù)所顯示圖像的類型設(shè)置濾波器15 的示例。
從濾波器15中輸出的APL被輸入到背光源控制部分16?；趶谋砀翊鎯?器22中選出的亮度變化表格23，背光源控制部分16根據(jù)輸入到背光源控制部 分16的APL，輸出了用于調(diào)節(jié)背光源亮度的背光源亮度調(diào)節(jié)信號。然后，背 光源單元17根據(jù)從背光源控制部分16中輸出的背光源亮度調(diào)節(jié)信號，來控制 背光源的發(fā)光亮度。
如圖2所示，背光源單元17可以由多個等間隔排列在殼30中的毛細管形 熒光管31構(gòu)成，該殼30附著于液晶板20的背面。漫射板32使熒光管31發(fā) 出的照明光均勻地漫射。
在這種情況下，例如，背光源單元17包括光調(diào)節(jié)控制電路(未示出)， 該電路根據(jù)背光源控制部分16所輸入的背光源亮度調(diào)節(jié)信號輸出了脈沖寬度 調(diào)制輸出，其中高電壓電平和低電壓電平之間的方波的信號周期比(占空比) 隨光調(diào)節(jié)信號而變化；以及反相器(未示出)，該反相器接收來自光調(diào)節(jié)控制 電路的光調(diào)節(jié)信號以便產(chǎn)生具有周期的AC電壓以及與光調(diào)節(jié)信號相對應(yīng)的電 壓，該反相器還將所產(chǎn)生的AC電壓加到熒光管31上以便打開熒光管31。反 相器在光調(diào)節(jié)控制電路的輸出處于高電壓電平處時就工作，并且在該輸出處于 低電壓電平處時就停止工作，由此根據(jù)光調(diào)節(jié)控制電路的輸出占空而間歇式地 工作以調(diào)節(jié)光源亮度。
如圖3所示，背光源單元17可以由多個紅綠藍三原色LED光源(即紅光 光源41、綠光光源42和藍光光源43)排列在殼30中而構(gòu)成，該殼30附著于 液晶板20的背面上。通過提供給各LED光源的LED電流，便可以控制LED 光源的發(fā)光亮度。
將上述熒光管和LED組合起來的單元(未示出這種單元)也可以用作背 光源單元17。背光源單元17可以被賦予一種被稱為側(cè)邊型的結(jié)構(gòu)以便照亮液
晶板20。通過使用光引導(dǎo)板，該側(cè)邊型結(jié)構(gòu)使來自像熒光管和LED這樣的光
源的光沿一平面均勻分布。
液晶顯示裝置1具有遙控光接收部分25，該部分25接收從遙控器27處發(fā) 送過來的遙控信號。例如，遙控光接收部分25由多個光接收LED組成，用于 接收由紅外線構(gòu)成的遙控操作信號。
由遙控光接收部分25接收到的遙控操作信號被輸入到微型計算機21中， 該微型計算機21根據(jù)所輸入的遙控操作信號執(zhí)行規(guī)定的控制。
例如，關(guān)于廣播節(jié)目的類型信息作為類型代碼被包含在電子節(jié)目信息(在 下文中被稱為"EPG信息")的一部分之中，它與地面數(shù)字廣播、BS數(shù)字廣 播或CS數(shù)字廣播的廣播信號重疊且被該廣播信號發(fā)送。
如上所述，調(diào)諧器12接收到廣播信號，并且解碼器13對該廣播信號執(zhí)行 解碼處理。作為通過復(fù)用處理從廣播信號中分出的類型信息，從該廣播信號中 產(chǎn)生類型代碼。從調(diào)諧到由調(diào)諧器12選定的信道的廣播信號中獲得/劃分出類 型信息并不是獲得/劃分出類型信息的唯一方式。例如，類型信息可以按這樣一 種方式來獲得，即當(dāng)外部設(shè)備(比如DVD播放器和藍光盤片播放器)連接到 液晶顯示裝置1并且該外部設(shè)備所回放的圖像信息被顯示在液晶顯示裝置1上 時，便檢測用于表示類型的標(biāo)志(例如，表示"電影"的標(biāo)識碼，該標(biāo)志被添 加到像DVD這樣的媒體介質(zhì)上)。
上述廣播信號并不限于數(shù)字廣播信號，還可以是模擬廣播信號，從模擬廣 播信號中也可以獲得類型信息。例如，ADAMS-EPG (朝日電視臺信息和多媒 體服務(wù)電子節(jié)目指南)是與模擬廣播信號重疊且由模擬廣播信號來發(fā)送的EPG
"(曰息。
除了同時輸入類型信息和輸入圖像信號的情況以外，類型信息還可以作為 與圖像信號分離的次級信息被輸入到液晶顯示裝置1。在這種情況下，圖像信 號和類型信息是單獨輸入的，類型信息是鏈接到圖像信號的輸入從而提供由類 型信息所表示的圖像信息的信息。例如，XMLTV是一種自動獲取網(wǎng)頁上公布 的電視節(jié)目表并按XML格式輸出的應(yīng)用程序，并且這可以用于從網(wǎng)絡(luò)中獲取 所顯示圖像的類型信息。
如圖4所示，作為類型信息而提供的類型代碼是根據(jù)地面數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)而
指定的。圖4所示的示例呈現(xiàn)出分為幾個大類的類型，其中包括"新聞/報道"、 "運動"、"信息/簡短播報"、"戲劇"、"音樂"、"雜耍表演"、"電影"、 "卡通/特效"、"紀(jì)錄片/文化"、"舞臺/表演"、"愛好/教育"以及"其它"。 各大類包括多個中級分類。例如，"運動"這一大類包括許多中級分類，
比如"體育新聞"、"棒球"、"足球"、"高爾夫"、"其它球類運動"、 "相撲/搏擊"、"奧林匹克/國際會議"、"馬拉松/田徑/游泳"、"賽車運動"、 "水上/冬季運動"、"賽馬/公共賽跑"以及"其它"。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施方式，當(dāng)根據(jù)APL測量部分14處測得 的圖像信號的APL來控制背光源的發(fā)光亮度時，根據(jù)類型來設(shè)置背光源發(fā)光亮 度控制在跟隨圖像信號特征量這一方面的跟隨性。這允許觀看者在沒有奇怪的 感覺的情況下觀看所顯示的圖像。
具體來講，APL測量部分14處測得的圖像信號的APL被輸入到濾波器15， 并且控制APL沿時間軸的變化率從而控制背光源發(fā)光亮度控制的跟隨性。此 時，與待顯示圖像相對應(yīng)的類型得以確定，并且根據(jù)所確定的類型來改變用于 在濾波器15上進行加權(quán)平均所用的常量。這能夠執(zhí)行針對各種類型使顯示質(zhì) 量達到最佳的背光源發(fā)光亮度控制。
圖5是用于解釋可應(yīng)用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的數(shù)字濾波器的典型配置 的圖。圖5所示的數(shù)字濾波器可以被用作圖1所示的濾波器15。參照圖5， 51a 到51e分別表示一個延遲幀，52a到52d分別表示加權(quán)因子乘法器，而53表示 加法器。
如上所述，從APL測量部分14中取出用于各幀的APL，并且將其輸入到 濾波器15。然后，使用應(yīng)用于當(dāng)前的幀和一個或多個過去的幀(延遲幀)的各 個加權(quán)因子，對輸入的APL實現(xiàn)加權(quán)平均計算，由此計算輸出的APL。因此， 濾波器15利用預(yù)設(shè)的加權(quán)因子對包括當(dāng)前的幀在內(nèi)的過去N個幀(N是自然 數(shù))中的APL實現(xiàn)加權(quán)平均計算以便確定輸出的APL，并且利用輸出的APL 來控制背光源發(fā)光亮度。
當(dāng)前的幀上所反映的數(shù)值N(該數(shù)值N是過去的幀的級數(shù)即延遲幀的級數(shù)) 可以進行可變地設(shè)置，并且各加權(quán)是針對當(dāng)前的幀和過去N個幀(所設(shè)置的級 數(shù)中的幀編號)而進行設(shè)置的。根據(jù)針對各幀設(shè)置的各加權(quán)，當(dāng)前幀中的APL
和待用級數(shù)的延遲幀編號中的APL經(jīng)歷加權(quán)平均計算，以確定輸出的APL。 延遲幀的級數(shù)和加權(quán)因子是濾波器15上用于加權(quán)平均的常數(shù)的示例。設(shè)置延 遲幀的級數(shù)以及加權(quán)因子中的一種或兩者都設(shè)置，以實現(xiàn)上述過程。
根據(jù)圖5所示的示例，延遲幀的級數(shù)被確定為3，并且根據(jù)針對各幀設(shè)置 的加權(quán)因子計算在當(dāng)前幀中的APL和在三個延遲幀中的APL，以確定輸出的 APL。在這種情況下，用于當(dāng)前幀的加權(quán)因子被確定為0.6，并且用于延遲幀的 加權(quán)因子被分別確定為0.2、 0.1和0.1。各幀中的APL與各幀所對應(yīng)的各加權(quán) 因子相乘，并且采用四個幀中的加權(quán)APL之和作為輸出的APL。在這種情況 下，加權(quán)被設(shè)置成一些其量值之和為1的因子。因為這一點，所以通過確定已 與這些因子相乘的加權(quán)APL之和，便給出了輸入的APL的加權(quán)平均。
在上述配置中，根據(jù)所顯示圖像的類型，以恰當(dāng)?shù)姆绞娇勺兊卦O(shè)置級數(shù)和 用于濾波器15的加權(quán)。這能夠改變輸出的APL在跟隨APL實際變化這一方面 的跟隨性，還能夠?qū)V波功能的開與關(guān)進行設(shè)置。
上述數(shù)字濾波器可以是一種反饋型濾波器，它將通過加權(quán)乘法所確定的各 延遲幀的各APL值反饋到各個延遲幀中以形成閉環(huán)處理。這允許控制進一步降 低輸出的APL在跟隨APL變化這一方面的跟隨性。
下面將參照圖6描述表格號變化的示例。圖6是逐漸轉(zhuǎn)變到變化的表格號 所表示的表格所定義的亮度控制特征的操作流程圖，該轉(zhuǎn)變過程是在改變表格 號時所實現(xiàn)的給定亮度變化次數(shù)期間完成的。下面參照圖6將描述利用256個 幀改變亮度控制特征的操作。
當(dāng)目前所參照的表格號是P (S11)且檢測到類型代碼的變化(S12)時， 響應(yīng)于該檢測而確定變化的類型代碼所對應(yīng)的使用表格號(在本示例中，表格 的號被確定為Q)。此時，變化次數(shù)c被設(shè)置為1 (S13)。然后，根據(jù)下列方 程(1)在計算過程中對目前的表格P和所確定的使用表格Q進行加權(quán)，從而 確定變化的亮度，由此目前的亮度得到校正(S14)。
修正的亮度P'=P(1—c/256)卞Q'c/256 Q)
接下來，檢查是否滿足c二256 (亮度是否已校正256次，這是預(yù)設(shè)的次數(shù)) (S15)。如果變化的次數(shù)沒有達到預(yù)設(shè)的次數(shù)，則計數(shù)值c增大l (S17)， 并且根據(jù)上述方程(1)將目前的亮度校正為P'。從S14到S15再到S17的操
作循環(huán)重復(fù)給定的次數(shù)。當(dāng)完成256次修正時(這是預(yù)設(shè)的次數(shù))，目前的表 格P最終變?yōu)槭褂帽砀馫 (S16)。上述情況表示用256個幀逐漸校正亮度表 格的情況。然而，利用256個幀的修正不是僅有的選擇。當(dāng)改變類型代碼時， 可以可變地設(shè)置預(yù)設(shè)的次數(shù)從而改變背光源發(fā)光亮度控制特征的變化時間(跟 隨性)。
根據(jù)本實施方式，如上所述，對應(yīng)于輸入圖像信號的APL，執(zhí)行背光源的 發(fā)光亮度控制，此處，根據(jù)加權(quán)通過濾波器15上的加權(quán)平均來控制用于上述 控制的APL。對于所顯示圖像的各種類型，可以單獨地設(shè)置濾波器15上加權(quán) 平均所用的常數(shù)。該常數(shù)(加權(quán)因子和待用的延遲幀的級數(shù))例如被存儲并保 存在未示出的存儲裝置中，比如ROM和RAM，微型計算機21可以對該存儲 裝置進行存取。微型計算機21基于所獲得的圖像類型信息來提取存儲裝置中 所存儲的常數(shù)以便在濾波器15上設(shè)置常數(shù)。
背光源發(fā)光亮度控制基于從表格存儲裝置22中選出的亮度變化表格23， 該控制是通過根據(jù)圖像信號的APL輸出用于調(diào)節(jié)背光源亮度的背光源亮度調(diào) 節(jié)信號而實現(xiàn)的。
下文將描述由亮度變化表格控制的背光源亮度變化特征的設(shè)置示例。圖7 解釋了用于控制背光源發(fā)光亮度的亮度變化特征的示例。根據(jù)本發(fā)明的亮度變 化特征并不限于該亮度變化特征示例。APL由百分比表示。當(dāng)所顯示圖像的全 部都是黑色時，APL是0X，當(dāng)所顯示圖像的全部都是白色時(這意味著APL 達到最大值)，APL是100%。
在圖7中，水平軸表示在APL測量部分處測得的APL (%)。圖7所示垂 直軸表示以百分比表達的背光源發(fā)光亮度，在背光源亮度最大時指示100%， 在背光源關(guān)閉時指示0%。根據(jù)圖7所示的示例，背光源的控制特征是根據(jù)下 列區(qū)域變化的APL較低的區(qū)域，即A-B段給出的區(qū)域；APL中等的區(qū)域，即 B-C段給出的區(qū)域；以及APL較高的區(qū)域，即C-D段給出的區(qū)域。
例如，在輸入圖像信號的APL較低的區(qū)域中(A-B段)，背光源的發(fā)光亮 度被設(shè)為高等級下的一特定的值。低APL區(qū)域意味著昏暗的圖像，屏幕上的眩 目效果較少且對眼睛的刺激也較少。然而，在低APL區(qū)域中，背光源的發(fā)光亮 度被設(shè)置在高等級，使得昏暗圖像中的峰值斑點較突出，并且灰度表達得到改 在輸入圖像信號的APL較高的區(qū)域中(C-D段)，背光源發(fā)光亮度被設(shè)為
低等級下一特定的值，使得屏幕上的眩目效果和對眼睛的刺激均減至最少。
在輸入圖像信號的APL約為中等的區(qū)域中(B-C段)，背光源的發(fā)光亮度 是如此控制的，使得在給定梯度等級所定義的關(guān)聯(lián)中發(fā)光亮度響應(yīng)于APL的增 大而減小。
圖8解釋了利用亮度控制表格控制背光源發(fā)光亮度的另一個示例，從而描 繪了可應(yīng)用于本實施方式的亮度控制特征的圖案的另一個示例。
根據(jù)圖8所示的示例，背光源的控制特征是對應(yīng)于下列各區(qū)域而變化的 APL較低的區(qū)域，即A-B段給出的區(qū)域(第一APL區(qū)域)；APL中等的區(qū)域， 即B-C段給出的區(qū)域(第二APL區(qū)域)；以及APL較高的區(qū)域，即C-D段給 出的區(qū)域(第三APL區(qū)域)。在APL處于中等水平的第二 APL區(qū)域中，形成 特征變化點G，在該點G處亮度控制特征的梯度發(fā)生變化。
設(shè)置圖8所示的亮度控制特征的目的是，進一步減小背光源的功耗，同時 保持所顯示圖像的質(zhì)量。在圖8所示的亮度控制特征上，APL最低側(cè)的特征變 化點B被設(shè)置在APL是10%的點處，并且APL最高側(cè)的特征變化點C被設(shè)置 在APL是90%的點處。APL最低側(cè)的特征變化點B是背光源發(fā)光亮度達到最 大值的特征變化點。
95%或更多的廣播圖像信號都屬于APL介于10%-90%的信號區(qū)域中。在 該信號區(qū)域中，按與常規(guī)技術(shù)相同的方式，在較低的APL值處(接近10%) 提高光源發(fā)光亮度從而改善對比效果，并且在較高的APL值處(接近90%) 降低光源發(fā)光亮度從而減少不必要的眩目效果。
具體來講，在APL介于10%-90°%的信號區(qū)域(區(qū)域B-C)中，背光源的 發(fā)光亮度隨著APL增大而減小。另外，在該區(qū)域中設(shè)置特征變化點G,以改變 發(fā)光亮度的變化率。
在APL介于0%-10%這種極低的信號區(qū)域(區(qū)域A-B)中，發(fā)光亮度從 特征變化點B處起隨APL減小而減小，在該點B處背光源的發(fā)光亮度是最大 值。
在APL介于90%-100%的極高信號區(qū)域(區(qū)域C-D)中，背光源的發(fā)光
亮度隨APL進一步增大而減小。
在APL介于90%-100%的極高信號區(qū)域中，圖像信號自身攜帶了足夠的 亮度，使得增大背光源的亮度是無意義的。相反，增大亮度會使觀看者感到屏 幕很眩目，由此可能給觀看者的眼睛帶來不良效果。因此，在該信號區(qū)域中， 背光源發(fā)光亮度的變化率與APL的變化率之比被確定為大于在APL介于10% -90%的信號區(qū)域中發(fā)光亮度的變化率與APL的變化率之比，并且背光源的發(fā) 光亮度得到進一步減小。
關(guān)于上述亮度控制特征，例如，CRT(陰極射線管，這是一種典型的顯示 裝置)具有這樣一種特征，即當(dāng)APL超過50%的等級時屏幕的亮度隨不斷增 大的APL而減小。
根據(jù)亮度控制特征，響應(yīng)于高APL信號區(qū)域(區(qū)域C-D)中的APL的增 大，使背光源的發(fā)光亮度減小，因此，此處亮度控制特征依據(jù)CRT的亮度特征。 這消除了觀看時的奇怪感覺和圖像質(zhì)量惡化。
按上述方式，通過使用亮度變化表格，對應(yīng)于圖像信號的APL，來控制背 光源的發(fā)光亮度。
下文將描述圖像類型所對應(yīng)的背光源控制的具體示例。
如上所述，根據(jù)本實施方式，對應(yīng)于類型，設(shè)置背光源發(fā)光亮度控制在跟 隨輸入圖像信號的特征量這一方面的跟隨性。例如，對于運動節(jié)目，節(jié)目圖像 所創(chuàng)建的拳擊和速度感得到加強。為此，提高背光源發(fā)光亮度控制的跟隨性， 從而使發(fā)光亮度迅速跟隨APL的變化。在這種情況下，由濾波器15進行加權(quán) 平均計算所用的過去的幀數(shù)N的值減小了，或者針對與當(dāng)前幀更接近的幀設(shè)置 更大的加權(quán)因子，或者實現(xiàn)這兩種處理。
對于電影節(jié)目，降低背光源發(fā)光亮度控制的跟隨性，從而使發(fā)光亮度緩慢 地跟隨APL的變化。作出這種控制可以抑制所顯示圖像的不自然感和背光源亮 度過度變化所導(dǎo)致的眼睛疲勞，并且減少了字幕亮度變化所導(dǎo)致的奇怪的感 覺。在這種情況下，由濾波器15進行加權(quán)平均計算所用的過去的幀數(shù)N的值 增大了，或者針對與當(dāng)前幀更接近的幀設(shè)置更小的加權(quán)因子，或者實現(xiàn)這兩種 處理。
這樣，對應(yīng)于所顯示圖像的類型，設(shè)置用于濾波器15的常數(shù)(加權(quán)因子
和將要使用的過去的幀數(shù)N)，從而實現(xiàn)背光源的最佳發(fā)光亮度控制，該發(fā)光 亮度控制適用于明確針對內(nèi)容類型(類型)的圖像特征。
圖9是在給定周期內(nèi)接收到高爾夫類型的圖像信號時所產(chǎn)生的APL的特征 的示例。圖9 (A)是APL的頻率(時間)的直方圖，圖9 (B)是在時間軸方 向上APL的變化的直方圖。高爾夫的類型被分到大類中的"運動"，并且被分 到圖4所示類型代碼的中等分類中。
分到高爾夫類型中的高爾夫節(jié)目給出了 49%的平均APL，但是在擊球后由 地面圖像變?yōu)樘炜請D像時該節(jié)目的APL就突然變化。
在控制這種高爾夫節(jié)目的圖像信號的過程中，用于濾波器15中的延遲幀 的更大的加權(quán)減緩了圖像信號跟隨APL的跟隨性。這使得在從擊球圖像變到天 空圖像從而使APL突然變化時用于顯示天空場景的屏幕亮度逐漸地變化。結(jié) 果，觀看者具有奇怪的感覺。
因此，在控制高爾夫類型的圖像信號的過程中，使背光源亮度迅速地跟隨 圖像信號的APL變化，使得觀看者在APL突然變化時也不會有奇怪的感覺。
圖IO是濾波器15的設(shè)置示例，該設(shè)置是針對高爾夫類型作出的。如圖10 所示，在高爾夫類型的情況下，延遲幀中所用的級數(shù)被確定為1 (在過去的僅 一個幀內(nèi)的APL得到使用)。在這種情況下，用于當(dāng)前幀中的APL的加權(quán)因 子被確定為0.9，并且用于第一延遲幀中的APL的加權(quán)因子被確定為0.1。
該加權(quán)因子設(shè)置允許在圖像信號的APL發(fā)生突然變化時觀看者可以在沒 有奇怪感覺的情況下觀看圖像。
圖11是在電影類型中圖像信號的APL特征的示例圖。在圖4所示類型代 碼的分類中，電影的類型被分到大類中的"電影"。
在許多情況下，電影類型的圖像內(nèi)容是昏暗的圖像，示出了整體較低的 APL。然而，這種類型的昏暗圖像包括顯示出高APL的場景，比如爆炸的場景。
在電影類型的情況下，當(dāng)圖像信號跟隨變化的跟隨性被設(shè)置得較高時，字 幕的亮度顯著地變化從而給觀看者以奇怪的感覺，這與上述高爾夫的情況形成 對比。因此，在電影類型的情況下，相對較大地設(shè)置延遲幀的使用級數(shù)和加權(quán) 因子，從而降低光源發(fā)光亮度在跟隨圖像信號的特征量變化這一方面的跟隨 性，由此消除了觀看者的奇怪感覺。
如上所述，可以針對各種類型實現(xiàn)背光源的最佳亮度控制，該亮度控制適 合于各種類型的圖像特征。
圖12是其它類型的圖像信號的APL的特征的圖。圖12 (A)是按類型代 碼的分類被分到大類中的"新聞/報道"中的圖像信號的圖，圖12 (B)是按類 型代碼的分類被分到大類中的"卡通/特效"中的圖像信號的圖，圖12 (C)是 按圖像類型代碼被分到大類中的"運動"且進一步被分到中等類別中的"足球" 中的圖像信號的圖，并且圖12 (D)是按圖像類型代碼被分到大類中的"運動" 且進一步被分到中等類別中的"相撲/搏擊運動"中的圖像信號的圖。
如圖12所示，各圖像信號的APL特征具有與各圖像信號類型相對應(yīng)的特 色，使得可以根據(jù)圖像信號的類型來恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置將要在濾波器15上設(shè)置的跟 隨性(比如加權(quán)因子和延遲幀的使用級數(shù))。這允許用戶在沒有奇怪感覺的情 況下觀看任何類型的圖像，由此提供了質(zhì)量得到提高的液晶顯示。
另外，圖7所示的亮度變化特征是按最佳方式針對各圖像類型單獨設(shè)置的， 并且與濾波器特征的上述最佳設(shè)置組合起來以實現(xiàn)最佳顯示質(zhì)量和較低的功 耗。
關(guān)于上述這種針對各類型對亮度變化特征進行的單獨控制，"大類"和"中 等類型"僅在現(xiàn)有數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)下被指定為類型代碼分類。然而，未來更新的 標(biāo)準(zhǔn)和版本的變更帶來了這樣的預(yù)期，即針對小類來指定標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下， 根據(jù)專門針對各小類的給定條件來控制光源的發(fā)光亮度，便可以實現(xiàn)更精細和 恰當(dāng)?shù)膱D像顯示。
上述對應(yīng)于類型信息的光源發(fā)光亮度控制并不總是可行的，在某些情況下 可能無法獲得類型信息。此外，當(dāng)類型代碼的大類是"其它"時，類型信息實 際上幾乎不可獲得。在這種情況下，參照用戶的觀看歷史，用戶過去常常觀看 的圖像類型被假定為將要顯示的圖像的類型，并且通過使用與所假定的類型相 對應(yīng)的濾波常數(shù)，便獲得了用于控制背光源發(fā)光亮度的APL。
在上述示例中，APL被用作輸入圖像信號的圖像特征量，以根據(jù)該APL 控制濾波器15的跟隨性。圖像特征量并不限于APL，例如， 一幀輸入圖像信 號中的亮度峰值狀態(tài)(有/無或許多/很少)也可以被用作圖像特征量。
在其它情況下， 一幀中給定區(qū)域(周期)內(nèi)的最大亮度級或最小亮度級或
亮度分布條件(直方圖)可以被用作輸入圖像信號的圖像特征量，或者通過組 合上述亮度級和分布條件而確定的圖像特征量被用作以之為基礎(chǔ)對背光源發(fā) 光亮度進行可變控制的圖像特征量。
當(dāng)使用APL時，為了確定APL不需要確定一幀中所有的圖像信號的亮度 級平均值。例如，確定顯示圖像中心附近(而非兩端)的圖像信號的亮度級平 均值，并且所確定的平均值被用作圖像特征量。例如，基于從廣播接收信號中 分離并獲得的類型信息，通過門控制排除預(yù)設(shè)的圖像區(qū)域(其中字符和符號可 能重疊)以測量給定的部分區(qū)域的圖像特征量。圖13描繪了在圖像類型被分 到中等類別"棒球"中的情況下排除圖像區(qū)域的APL測量的概念。在圖13中， 排除區(qū)域可以擴展到所有四個角，包括右上角和左下角。
盡管濾波器15上待設(shè)置的常數(shù)是根據(jù)類型信息自動變化的，但是也允許 用戶用遙控器等從菜單設(shè)置屏幕中選擇上述常數(shù)。這種配置允許用戶使用帶有 用戶所期望的跟隨性的亮度變化特征，由此提高了可用性。
上述亮度變化控制不僅可以應(yīng)用于圖2或3所示的具有背光源單元17的 直接觀看型液晶顯示裝置，還可以應(yīng)用于像液晶投影儀這樣的投影型顯示裝 置。在投影型顯示裝置的情況下，光源從液晶板的背面發(fā)光以作出圖像顯示， 就像直接觀看液晶顯示裝置的情況那樣，并且光源的發(fā)光亮度是通過上述亮度 變化特征來進行控制的。
(第二實施方式)
接下來，將描述本發(fā)明的第二實施方式。第一實施方式的描述涉及這樣的 顯示裝置，它僅實現(xiàn)隨著輸入圖像信號的APL變大而減小光源發(fā)光亮度這樣一 種控制。另一方面，第二實施方式的描述涉及可以和光源控制相組合的附加的 圖像信號處理。
圖14描繪了根據(jù)本發(fā)明用于各個類型(大類)的亮度控制表格的示例。 第二實施方式的亮度變化特征與第一實施方式的亮度變化特征不同，它隨著輸 入圖像信號的特征量APL變大而提高光源的發(fā)光亮度。該亮度變化特征被用于 處理具有低APL的圖像，這種圖像整體被視為昏暗圖像，該處理方式是當(dāng)圖像 信號電平被擴展從而放大動態(tài)范圍時降低光源亮度，使得暗電平得到足夠地抑
制從而改善對比效果。這樣，亮度變化特征被用于處理具有高APL的圖像，該 處理方式是在提高光源發(fā)光亮度的同時壓縮圖像信號電平，使得通過變白而使 對比度平化的現(xiàn)象得到抑制。
如上所述，本發(fā)明可以應(yīng)用于一種顯示裝置，通過根據(jù)輸入圖像信號的特 征量執(zhí)行光源發(fā)光亮度控制并且還執(zhí)行圖像信號的擴展/壓縮處理，該顯示裝置 便改善了顯示圖像的對比效果。在這種情況下，針對各內(nèi)容類型實現(xiàn)最佳光源 控制，像上述情況那樣，能夠在減小功耗的同時保持對比效果。
在上述實施方式中，光源發(fā)光亮度的適當(dāng)控制可以與灰度變換特征變更的 附加處理(比如伽馬校正和對比度校正)組合起來。例如，對于顯示出較低的
APL的電影圖像，利用圖15中所示曲線D那樣的特征來改變灰度，從而改善 低灰度部分的表示。對于顯示出高APL的運動圖像，利用圖15中所示曲線E 那樣的特征來改變灰度，從而改善高灰度部分的表示。對于新聞/報道圖像，在 不實現(xiàn)灰度變換的情況下利用圖15中直線A所表示的特征來顯示圖像。
因為上述原因，對圖像信號進行灰度變換處理導(dǎo)致可表示的灰度數(shù)減小 了。因此，顯示裝置是如此配置的，以便響應(yīng)于輸入圖像信號來改變用于驅(qū)動 液晶顯示板的參照灰度電壓。具體來講，多條預(yù)定的參照灰度電壓數(shù)據(jù)被存儲 在顯示裝置中，并且在改變參照灰度電壓的過程中根據(jù)待顯示圖像的類型來選 擇所存儲的數(shù)據(jù)。這允許針對各內(nèi)容類型執(zhí)行最佳伽馬校正、對比度校正等。
圖15所示的亮度變化特征的線性(比如特征A、 B和C)或非線性(比如 特征D和E)都不是本發(fā)明的實施方式的實質(zhì)要點。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，它包括用于顯示由輸入圖像信號所創(chuàng)建的圖像的液晶板以及在所述液晶板上發(fā)光的光源，所述液晶顯示裝置基于輸入圖像信號的特征量來控制所述光源的發(fā)光亮度，其中所述液晶顯示裝置可變地控制光源發(fā)光亮度在跟隨輸入圖像信號的特征量變化這一方面的跟隨性，所述可變控制是根據(jù)所述液晶板上所顯示的圖像的類型而作出的。
2. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，包括用于測量輸入圖像信號的特征量的特征量測量部分以及用于控制在所述特征量測量部分處測得的特征量變化率的 濾波器，其中所述濾波器利用預(yù)定的加權(quán)因子對包括當(dāng)前幀在內(nèi)的過去N個幀(N是自然 數(shù))中的特征量進行加權(quán)平均從而確定輸出特征量，以及所述液晶顯示裝置利用來自所述濾波器的輸出特征量來實現(xiàn)發(fā)光亮度控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 用于加權(quán)平均的常數(shù)是根據(jù)所述液晶板上所顯示的圖像的類型來變化的。
4. 如權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，包括存儲器裝置，所述存儲器裝置針 對所述液晶板上所顯示的圖像的各種類型預(yù)先存儲加權(quán)平均所用的常數(shù)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 用于加權(quán)平均的常數(shù)是一種根據(jù)所述液晶板上所顯示的圖像的類型而改變N的值的常數(shù)。
6. 如權(quán)利要求3或4所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 用于加權(quán)平均的常數(shù)是一種根據(jù)所述液晶板上所顯示的圖像的類型而改變所述加權(quán)因子的常數(shù)。
7. 如權(quán)利要求1到6中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 至少所述輸入圖像信號的一幀單位的平均亮度級被用作所述輸入圖像信號的特征量。
8. 如權(quán)利要求1到7中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 所述輸入圖像信號被擴展/壓縮，并且所述光源的發(fā)光亮度也得到控制。
9.如權(quán)利要求1到7中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于， 用于所述輸入圖像信號的灰度變換特征被改動，并且所述光源的發(fā)光亮度也 得到控制。
全文摘要
可以顯示出其顯示分辨率最適合于待顯示視頻內(nèi)容類型的視頻。當(dāng)根據(jù)APL測量部分(14)測得的視頻信號的APL來控制背光源的亮度時，根據(jù)該類型來設(shè)置背光源亮度變化對視頻信號特征值變化的跟隨性，使得可以在沒有任何不舒適感的情況下觀看該顯示視頻。即，APL測量部分(14)所測得的視頻信號的APL被輸入到濾波器(15)中。APL沿時間軸的變化度經(jīng)歷加權(quán)平均控制，以便控制背光源亮度控制的跟隨性。在這種控制中，判斷待顯示視頻的類型，并且根據(jù)所判斷的類型來改變?yōu)V波器(15)的加權(quán)平均所用的常數(shù)。因此，可以使各類型的顯示分辨率達到最佳。
文檔編號G02F1/133GK101099191SQ20068000171
公開日2008年1月2日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者小橋川誠司, 藤根俊之 申請人:夏普株式會社