JP2000321571A - 液晶表示装置とバックライト輝度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画面内に明るい範囲や暗い範囲があった場合
でも、その範囲を見易くなるように輝度調整できる液晶
表示装置と輝度調整方法を提供する。 【解決手段】 アンテナ１０１で受信された放送波は復
調回路１０２で復調され映像信号が分割回路１０３と液
晶表示回路１０７とに入力される。分割回路１０３では
入力した映像信号の映像期間を、バックライトの光源１
０６の配置に応じて水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分
割し、分割された映像信号はＡＰＬ（平均輝度）検出回
路１０４に入力され、映像信号のそれぞれの平均輝度
（ＡＰＬ）を検出して信号処理回路１０９に出力し、各
領域のＡＰＬの検出結果および各領域のそれぞれの相関
を用いて、ＡＰＬの高低に応じたゲインの調整を行う演
算を行い、インバータ制御回路１０５で、それぞれの光
源１０６のインバータのデューティー比を制御し、光源
１０６の明るさを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特にＡＰＬにより液晶ディスプレイのバックライト
の輝度を制御する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年陰極線管（ＣＲＴ）に代わって液晶
表示装置がテレビジョン受像機や、コンピュータの画像
表示に広く使われるようになってきた。液晶表示装置で
は電極の設けられた２枚の透明基板の間に液晶を封入
し、マトリックス状に配置された駆動電極単位に電圧を
制御することによって液晶分子の集団や配向を制御し、
透明基板の背面に設けられたバックライトからの照射光
の透過率を変化させることによって液晶ディスプレイに
画面を表示することが行われている。

【０００３】液晶表示装置の画面のコントラストやバッ
クライトの輝度は、一般に操作者が調整して画面を見易
い状態にすることが可能であるが、テレビジョン受像機
などに用いた場合、受信する番組の内容によりビデオ信
号のレベルが異なってくる。日中の屋外のような場合に
はビデオ信号のレベルが高くなり表示画面全体が明るく
なり過ぎ、夜景のような場合にはビデオ信号のレベルが
低くなり表示画面全体が暗くなり過ぎ、表示画面全体が
見にくくなるという問題点があった。

【０００４】この問題を解決するための方法が提案され
ており、特開平６−２２２３２８号公報で開示された技
術では、表示画像の平均的な明るさのレベル（ＡＰＬ）
をビデオ信号から検出し、設定レベルと比較することに
よって液晶ディスプレイパネルの共通電極側に印加する
コモンレベル電圧を黒表示に適した黒コモンレベル電圧
と白表示に適した白コモンレベル電圧とに切り換えるこ
とによりビデオ信号のレベルを調節している。

【０００５】また、特開平８−２０１８１２号公報で開
示された技術では、ビデオ信号の平均レベル（ＡＰＬ）
を検出する手段を設け、検出した平均レベルが大きくな
るとバックライトの輝度を下げる制御器を設けて表示画
像の明るさを調節している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−２
２２３２８号公報や特開平８−２０１８１２号公報で開
示された従来の技術では、画面全体の明るさの制御はで
きていたが、画像の明るさのレベルが部分的に異なった
場合に画面の部分に関して制御することはできなかっ
た。 画面に部分的に明るいところがあったり暗いとこ
ろがあった場合には制御はビデオ信号の平均レベルで行
われるのでその部分に対応した調整は行われずそのため
その部分の画像の見にくさは解消されず、例えば画面の
半分が明るく、半分が暗いといった場合に検出したＡＰ
Ｌは高くも低くもならないので調整が行われず、明るい
部分でも暗い部分でも見にくいという現象が現れ、特に
画面が大きくなるに従って問題となってきた。

【０００７】本発明の目的は、画面内に明るい範囲や暗
い範囲があった場合でも、その範囲を見易くなるように
調整できる液晶表示装置と輝度調整方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、画像を表示する液晶ディスプレイと、液晶ディスプ
レイを背面から照射する複数の光源を有するバックライ
トと、入力したビデオ信号の映像信号を光源の配置に対
応した複数の映像領域に分割する分割回路と、映像領域
ごとに分割された映像信号のそれぞれの平均輝度を検出
するＡＰＬ（平均輝度）検出回路と、各映像領域の映像
信号の平均輝度の検出結果および映像領域のそれぞれの
相関とに応じて、各映像領域のゲインを調整するための
演算を行う信号処理回路と、信号処理回路の演算結果に
基づいて、それぞれの光源の駆動用インバータのデュー
ティー比を制御するインバータ制御回路と、復調回路か
ら出力された映像信号を液晶ディスプレイに画像表示す
るために必要なタイミングパルスを生成し、ＲＧＢの映
像信号とタイミングパルスとを液晶ディスプレイへ出力
する液晶表示回路とを備える分割回路が複数の領域に対
応した複数のブランキング回路を有し、ＡＰＬ検出回路
は複数の領域に対応して複数に分割され、それぞれのブ
ランキング回路には、復調回路から入力するビデオ信号
の映像信号が複数の領域に対応した複数の映像領域に分
割されて並列に入力され、それぞれの分割されたＡＰＬ
検出回路には、対応するブランキング回路より分割され
た映像信号が入力してそれぞれの平均輝度が検出されて
もよく、分割回路が映像信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換回路と、デジタル化された映像信号を記憶す
るメモリとを備え、信号処理回路は、メモリから入力し
たデジタル化された映像信号を複数の領域に対応した複
数の映像領域に分割してＡＰＬ検出回路に出力してもよ
く、Ａ／Ｄ変換回路とメモリとＡＰＬ検出回路とが、信
号処理回路と一体の構成となっていてもよい。

【０００９】光源は蛍光管であっても、エレクトロルミ
ネッセンスパネルであってもよく、光源が液晶ディスプ
レイの周辺に配置され、照射光が導光板で液晶ディスプ
レイのそれぞれの分担領域に導光されているエッジライ
ト方式の構成であってもよく、光源が液晶ディスプレイ
の下面でそれぞれの分担領域に直接配置されている直下
方式の構成であってもよい。

【００１０】また、放送波を受信するアンテナと、受信
した放送波をビデオ信号に変換する復調回路とを有して
いてもよい。

【００１１】本発明の液晶表示装置のバックライト輝度
調整方法は、複数の光源を有するバックライトを備えた
液晶表示装置のバックライト輝度調整方法であって、入
力した映像信号を、バックライトの光源の配置に応じて
複数の領域に分割し、分割された映像信号のそれぞれの
平均輝度（ＡＰＬ）を検出し、検出されたそれぞれの領
域の平均輝度と領域のそれぞれの相関とに応じて、望ま
しい各領域のゲインを演算し、演算されたゲインにより
光源駆動用のインバータのデューティー比を制御してそ
れぞれの光源の明るさを調整する。

【００１２】映像信号が、アンテナで受信された放送波
をビデオ信号に復調し、復調されたビデオ信号に含まれ
る映像信号であってもよい。

【００１３】本発明により、分割された画面ごとにバッ
クライトの輝度調整が行われるので、液晶ディスプレイ
の画面内におけるコントラストがさらに高められる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
の液晶表示装置のブロック構成図である。

【００１５】本発明の実施の形態の液晶表示装置は、液
晶ディスプレイ１０８と、液晶ディスプレイ１０８を背
面から照射するバックライトの光源１０６と、放送波を
受信するアンテナ１０１と、受信した放送波をビデオ信
号に変換する復調回路１０２と、復調回路１０２から出
力されるビデオ信号の映像信号を指示されたタイミング
パルスにより光源（１０６）の配置に対応して水平映像
期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割する分割回路
１０３と、入力されるｍ×ｎ個の分割された映像領域の
映像信号のそれぞれの平均輝度を平均直流電圧レベルと
してｍ×ｎ個検出するＡＰＬ（平均輝度）検出回路１０
４と、光源１０６の配置に応じて水平映像期間をｍ個
に、垂直映像期間をｎ個に分割するタイミングパルスを
生成して分割回路１０３に出力し、ＡＰＬ検出回路１０
４から出力されたｍ×ｎ個の領域のＡＰＬの検出結果お
よびｍ×ｎ個の領域のそれぞれの相関に応じて、ＡＰＬ
が高い場合は全体のゲインを小さくして白側の階調がで
るようにし、またＡＰＬが低い場合は全体のゲインを高
くして黒側の階調が出るようにするように演算を行い、
インバータ制御回路１０５に制御信号を出力する信号処
理回路１０９と、信号処理回路１０９の制御信号を受け
て、それぞれの光源１０６のインバータのデューティー
比を制御し、光源１０６の明るさを調整するインバータ
制御回路１０５と、復調回路１０２から出力されたビデ
オ信号を液晶ディスプレイ１０８に画像表示すために必
要なタイミングパルスなどを生成し、ＲＧＢの映像信号
とタイミングパルスとを液晶ディスプレイ１０８へ出力
する液晶表示回路１０７とを備える。

【００１６】ここで、バックライトは光源１０８の配置
に対応して横方向にｍ個、縦方向にｎ個の独立した領域
に分割されているものとする。

【００１７】次に、本発明の本発明の実施の形態の液晶
表示装置の動作について図１を参照して説明する。

【００１８】アンテナ１０１で放送波を受信し、受信さ
れた放送波は復調回路１０２で復調される。復調された
ビデオ信号の内、映像信号が分割回路１０３と液晶表示
回路１０７とに入力される。分割回路１０３では入力し
た映像信号の映像期間を、バックライトの光源１０６の
配置に応じて水平方向にｍ分割、垂直方向にｎ分割し、
分割された映像信号は、ＡＰＬ（平均輝度）検出回路１
０４に入力される。ＡＰＬ検出回路１０４では、入力さ
れたｍ×ｎ個に分割された映像領域の映像信号のそれぞ
れの平均輝度（ＡＰＬ）を平均直流電圧レベルとしてｍ
×ｎ個検出して信号処理回路１０９に出力する。信号処
理回路１０９において、ＡＰＬ検出回路１０４から出力
されたｍ×ｎ個の領域のＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ
個の領域のそれぞれの相関に応じて、ＡＰＬが高い場合
は全体のゲインを小さくして白側の階調がでるように
し、またＡＰＬが低い場合は全体のゲインを高くして黒
側の階調が出るようにするように演算を行い、インバー
タ制御回路１０５に制御信号を出力する。インバータ制
御回路１０５では、それぞれの光源１０６のインバータ
のデューティー比を制御し、光源１０６の明るさを調整
する。

【００１９】一方、液晶表示回路１０７に入力したビデ
オ信号はＲＧＢ信号に分けられ、タイミングパルス信号
と共に、液晶ディスプレイ１０８へ出力され、液晶ディ
スプレイ１０８で画像表示される。

【００２０】これにより、映像信号制御だけではなく、
実際の輝度となる光源の明るさも画面のｍ×ｎ個のそれ
ぞれの領域内において変わるため、画面全体としてもよ
りコントラストのある画像とすることができる。

【００２１】次に本発明の実施の形態の液晶表示装置の
分割回路１０３とＡＰＬ検出回路１０４の動作をアナロ
グによる分割方式で行った場合について説明する。図２
はアナログによる分割方式を用いた本発明の実施の形態
の液晶表示装置のブロック構成図である。復調回路２０
２から出力されるビデオ信号の映像信号は、信号処理回
路２０９で生成された、光源２０６の配置に応じて水平
映像期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割するタイ
ミングパルスにより分割されて、分割回路であるｍ×ｎ
個のブランキング回路２１０に並列に入力される。ｍ×
ｎ個に分割された画像のビデオ信号は次にｍ×ｎ個のＡ
ＰＬ検出回路２０４に入力される。ＡＰＬ検出回路２０
４の検出結果は信号処理回路２０９に送られ、信号処理
回路２０９にてＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ個の領域
の相関に応じて演算が行われる。この演算結果をもとに
信号処理回路２０９からインバータ制御回路２０５へ制
御信号が送られ、インバータ制御回路２０５では信号処
理回路２０９からの制御信号をもとに各光源２０６を制
御する。復調回路２０２から液晶表示回路２０７に入力
されたビデオ信号はＲＧＢ信号に分けられ、タイミング
パルス信号と共に、液晶ディスプレイ２０８へ出力さ
れ、液晶ディスプレイ２０８で画像表示される。

【００２２】次に本発明の実施の形態の液晶表示装置の
分割回路１０３と信号処理回路１０９とＡＰＬ検出回路
２０４の動作をデジタルによる分割方式で行った場合に
ついて説明する。図３はデジタルによる分割方式を用い
た本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック構成図
である。図１の分割回路１０３はＡ／Ｄ変換回路３１１
とメモリ３１２とで構成される。

【００２３】復調回路３０２から出力されるビデオ信号
の映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路３１１でデジタルに変換
された後、メモリ３１２に格納される。メモリ３１２に
格納されたデジタルデータを信号処理回路３０９が読み
出し、読み出されたされたデジタルデータは、信号処理
回路３０９で生成された、光源３０６の配置に応じて水
平映像期間をｍ個に、垂直映像期間をｎ個に分割するタ
イミングパルスにより分割されて、分割されたデータを
ＡＰＬ検出回路３０４へ送信する。ＡＰＬ検出回路３０
４で検出されたＡＰＬデータは再び、信号処理回路３０
９に戻り、ＡＰＬの検出結果およびｍ×ｎ個の領域の相
関に応じて演算が行われる。この演算結果をもとに信号
処理回路３０９からインバータ制御回路３０５へ制御信
号が送られ、インバータ制御回路３０５はその制御信号
をもとに光源３０６を制御する。Ａ／Ｄ変換回路３１１
で変換されたデジタルのビデオ信号データは液晶表示回
路３０７へも送られる。そして液晶表示回路３０７か
ら、ＲＧＢのデジタル信号とタイミングパルス信号が液
晶ディスプレイ３０８へ送られ、液晶ディスプレイ３０
８で画像表示される。

【００２４】メモリ３１２とＡＰＬ検出３０４、および
Ａ／Ｄ変換回路３１１を信号処理回路３０９内部にある
ものと考えると図３の破線枠が広義の信号処理回路３０
９＃となり、回路を簡略化することができる。

【００２５】図４は本発明の実施の形態の液晶表示装置
で実際に蛍光管が制御されている状態を示す液晶ディス
プレイの模式図であり、光源１０６を蛍光管として４本
の蛍光管４０６ａ〜４０６ｄをエッジライト方式で液晶
ディスプレイ４０８の４辺のそれぞれの右半分に配置
し、導光板で照射光を液晶ディスプレイ４０８のそれぞ
れの分担領域に導光している。従ってｍ×ｎはここでは
２×２である。信号処理回路４０９で画面全体として問
題がないように演算された結果が各領域の明るさを制御
するインバータ制御回路４０５にフィードバックされ、
４つの領域の平均的な輝度がそれぞれ最適となるように
蛍光管４０６ａ〜４０６ｄが調整されている。

【００２６】本実施の形態では放送波をアンテナで受信
するテレビジョン受像機で説明したが、テレビジョン受
像機に限定されるものではなく映像信号が直接入力する
コンピュータなどのの画像表示にも広く適用できる。

【００２７】ここでは、光源を蛍光管とし、エッジライ
ト方式の配列としたが、光源は蛍光管に限定されるもの
ではなく、エレクトロルミネッセンスパネル（ＥＬ）で
あってもよく、配列も光源を液晶ディスプレイの下面に
配列する直下方式であってもよい。直下方式の方が面の
分割数を増加させることが容易である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、液晶ディ
スプレイなどの画面内における部分的に平均輝度の高い
ところや低いところに対して、映像信号の信号制御だけ
ではなく、それぞれの分割された領域において光源の明
るさも制御することができるので、全画面内において、
よりコントラスト感のある画像を作り出すことができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の液晶表示装置のブロック
構成図である。

【図２】アナログによる分割方式を用いた本発明の実施
の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。

【図３】デジタルによる分割方式を用いた本発明の実施
の形態の液晶表示装置のブロック構成図である。

【図４】本発明の実施の形態の液晶表示装置で実際に蛍
光管が制御されている状態を示す液晶ディスプレイの模
式図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１ アンテナ １０２、２０２、３０２ 復調回路 １０３ 分割回路 １０４、２０４、３０４ ＡＰＬ検出回路 １０５、２０５、３０５、４０５ インバータ制御回
路 １０６、２０６、３０６ 光源 １０７、２０７、３０７ 液晶表示回路 １０８、２０８、３０８、４０８ 液晶ディスプレイ １０９、２０９、３０９、４０９ 信号処理回路 ２１０ ブランキング回路 ３１１ Ａ／Ｄ変換回路 ３１２ メモリ ４０６ａ〜４０６ｄ 蛍光管

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA23Z FA42Z FA44Z FD22 GA11 LA18 5C006 AA01 AA22 AF52 AF54 AF63 AF71 AF81 BB11 BB29 BF38 EA01 FA16 FA54 5C080 AA06 AA10 BB05 CC03 DD03 EE28 GG08 JJ02 5G435 AA03 BB12 EE30 GG25

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光源を有するバックライトを備え
   た液晶表示装置であって、該液晶表示装置は、 画像を表示する液晶ディスプレイと、 液晶ディスプレイを背面から照射する複数の光源を有す
   るバックライトと、 入力した前記ビデオ信号の映像信号を前記光源の配置に
   対応した複数の映像領域に分割する分割回路と、 前記映像領域ごとに分割された映像信号のそれぞれの平
   均輝度を検出するＡＰＬ（平均輝度）検出回路と、 各前記映像領域の映像信号の平均輝度の検出結果および
   映像領域のそれぞれの相関に応じて、各前記映像領域の
   ゲインを調整するための演算を行う信号処理回路と、 前記信号処理回路の演算結果に基づいて、それぞれの前
   記光源の駆動用インバータのデューティー比を制御する
   インバータ制御回路と、 前記復調回路から出力された映像信号を前記液晶ディス
   プレイに画像表示するために必要なタイミングパルスを
   生成し、ＲＧＢの映像信号とタイミングパルスとを液晶
   ディスプレイへ出力する液晶表示回路と、を備えること
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記分割回路が前記複数の領域に対応し
   た複数のブランキング回路を有し、前記ＡＰＬ検出回路
   は前記複数の領域に対応して複数に分割され、 それぞれの前記ブランキング回路には、前記復調回路か
   ら入力する前記ビデオ信号の映像信号が前記複数の領域
   に対応した複数の映像領域に分割されて並列に入力さ
   れ、 それぞれの分割された前記ＡＰＬ検出回路には、対応す
   るブランキング回路より分割された映像信号が入力して
   それぞれの平均輝度が検出される、請求項１に記載の液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記分割回路が映像信号をデジタル信号
   に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デジタル化された映像信
   号を記憶するメモリとを備え、 前記信号処理回路は、メモリから入力したデジタル化さ
   れた映像信号を前記複数の領域に対応した複数の映像領
   域に分割して前記ＡＰＬ検出回路に出力する、請求項１
   に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記Ａ／Ｄ変換回路と前記メモリと前記
   ＡＰＬ検出回路とが、前記信号処理回路と一体の構成と
   なっている請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記光源が蛍光管である請求項１に記載
   の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記光源がエレクトロルミネッセンスパ
   ネルである請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記光源が前記液晶ディスプレイの周辺
   に配置され、照射光が導光板で前記液晶ディスプレイの
   それぞれの分担領域に導光されているエッジライト方式
   の構成である請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記光源が液晶ディスプレイの下面でそ
   れぞれの分担領域に直接配置されている直下方式の構成
   である請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 放送波を受信するアンテナと、 受信した前記放送波をビデオ信号に変換する復調回路
   と、を有する請求項１から請求項８のいずれか１項に記
   載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 複数の光源を有するバックライトを備
    えた液晶表示装置のバックライト輝度調整方法であっ
    て、 入力した映像信号を、前記バックライトの前記光源の配
    置に応じて複数の領域に分割し、 分割された映像信号のそれぞれの平均輝度（ＡＰＬ）を
    検出し、 検出されたそれぞれの領域の平均輝度と領域のそれぞれ
    の相関とに応じて、望ましい各領域のゲインを演算し、 演算されたゲインにより前記光源駆動用のインバータの
    デューティー比を制御してそれぞれの前記光源の明るさ
    を調整する、ことを特徴とする液晶表示装置のバックラ
    イト輝度調整方法。
11. 【請求項１１】 前記映像信号が、アンテナで受信され
    た放送波をビデオ信号に復調し、復調されたビデオ信号
    に含まれる映像信号である請求項１０に記載の液晶表示
    装置のバックライト輝度調整方法。