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顯示裝置的制作方法

文檔序號:2817132閱讀:144來源:國知局
專利名稱:顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及顯示裝置,特別涉及進(jìn)行背光源的亮度控制和圖像的灰度變換的顯示
直O(jiān)
背景技術(shù)
在液晶顯示裝置等包括背光源的顯示裝置中,通過根據(jù)輸入圖像來進(jìn)行背光源的 亮度控制,從而能夠削減背光源的功耗。另外,通過進(jìn)行背光源的亮度控制,并對輸入圖像 進(jìn)行補(bǔ)償背光源的亮度下降量的灰度變換,從而能夠既顯示與未進(jìn)行亮度控制時同樣的圖 像,又削減背光源的功耗。下文中示出了進(jìn)行背光源的亮度控制和圖像的灰度變換的方法。作為第一方法有 以下的方法即,制成輸入圖像的直方圖,在輸入圖像中所包含的各像素的灰度中,求出從 較小一側(cè)起位于預(yù)定比例的位置(例如90%的位置)的灰度,將比求出的灰度要大的灰度 全部變換為最大灰度。作為第二方法有以下的方法即,基于輸入圖像的直方圖來解析數(shù)據(jù) 分布等,根據(jù)解析結(jié)果來切換Y曲線的Y值(例如,將Y值從2. 2切換為1.8)。另外,在專利文獻(xiàn)1中,記載了一種圖像顯示裝置,該圖像顯示裝置包括檢測出 圖像信號的一個畫面量的最大值的單元;光透射型顯示單元,上述光透射型顯示單元在所 檢測出的最大值時,光透射率一定;以及光源,上述光源可以獲得與所檢測出的最大值成比 例的光輸出。在專利文獻(xiàn)2中記載有以下圖像調(diào)整方法即,對于比最大忠實再現(xiàn)灰度要小 的灰度應(yīng)用一定的增益,對于比最大忠實再現(xiàn)灰度要大的灰度應(yīng)用將灰度的最大值設(shè)為最 終到達(dá)點的滾降曲線。在專利文獻(xiàn)3中記載有以下圖像顯示方法S卩,從顯示數(shù)據(jù)中求出特 性決定量,應(yīng)用在特性決定量的左右變化的增益來進(jìn)行亮度變換。在專利文獻(xiàn)4中記載有 根據(jù)要顯示的圖像來控制從光源射入光調(diào)制顯示部的光的強(qiáng)度的顯示裝置。專利文獻(xiàn)1 日本國專利特開平1-239589號公報專利文獻(xiàn)2 日本國專利特開2006-293328號公報專利文獻(xiàn)3 日本國專利特開2004-54250號公報專利文獻(xiàn)4 美國專利第5717422號說明書

發(fā)明內(nèi)容
然而,上述現(xiàn)有方法中存在以下問題。圖8是表示上述第一方法的灰度變換特性 和顯示亮度特性的圖。在圖8中,CVM表示灰度的最大值,CVth表示在輸入圖像中所包含 的各像素的灰度中、從較小一側(cè)起位于90%的位置的灰度。在該方法中,由于將比CVth要 大的灰度全部變換為CVM,因此在顯示比CVth要大的灰度時的亮度都相同(圖8的Xl部 分)。因此,在第一方法中,發(fā)生以相同亮度顯示某范圍的亮度的“灰度限幅”。圖9是表示上述第二方法的灰度變換特性和顯示亮度特性的圖。在該方法中,灰 度限幅雖然不發(fā)生,但是為了切換Y值,在顯示較小的灰度時的亮度不正確(圖9的X2部 分)。因此,在第二方法中,發(fā)生顯示偏差了的灰度的“灰度偏差”。
在專利文獻(xiàn)1記載的方法中,只要輸入圖像中包含一個灰度的最大值,則背光源 的亮度無法降低。因此,限制了能夠削減背光源的功耗的可能性。在專利文獻(xiàn)2記載的方法中,由于進(jìn)行畫質(zhì)調(diào)整時的亮度下降率未被限制,因此 在例如顯示黑色背景中的白色字符時,字符的亮度大幅下降。另外,由于滾降曲線的最終到 達(dá)點為灰度的最大值,因此即使在輸入圖像中所包含的最大灰度與灰度的最大值不同的情 況下(例如,灰度的最大值為255,輸入圖像中所包含的最大灰度為128的情況),也無法削 減功耗。而且,為了優(yōu)先削減背光源的功耗,有時顯示圖像的畫質(zhì)大幅劣化。在專利文獻(xiàn)3中詳細(xì)記載有在特性決定量的左右使增益進(jìn)行直線性變化的方法, 但是未詳細(xì)記載使增益進(jìn)行曲線性變化的方法。根據(jù)文獻(xiàn)的記載,若在特性決定量的左右 使增益進(jìn)行直線性變化,則在特性決定量的左右有損灰度的連續(xù)性。另外,在專利文獻(xiàn)3記 載的方法中,也無法解決黑色背景中的白色文字的亮度下降的問題。因此,本發(fā)明的目的在于提供一種可以既抑制畫質(zhì)劣化、又削減背光源的功耗的 顯示裝置。本發(fā)明的第一方面是一種顯示裝置,上述顯示裝置進(jìn)行背光源的亮度控制和圖像 的灰度變換,其特征在于,包括顯示面板,上述顯示面板包含多個像素電路;驅(qū)動電路,上述驅(qū)動電路驅(qū)動上述顯示面板;背光源,上述背光源將光照射到上述顯示面板的背面;灰度變換部,上述灰度變換部對輸入圖像進(jìn)行灰度變換,將變換后的圖像輸出到 上述驅(qū)動電路,上述灰度變換是對于比邊界灰度要小的灰度應(yīng)用一定的增益,對于比上述 邊界灰度要大的灰度應(yīng)用隨著灰度的增大而減小的增益;以及,圖像解析部,上述圖像解析部解析上述輸入圖像,決定上述灰度變換部的特性和 上述背光源的亮度,上述圖像解析部基于上述輸入圖像,求出上述邊界灰度和上述輸入圖像中所包含 的最大灰度,基于求出的兩個灰度,決定上述灰度變換部的特性,使得進(jìn)行上述背光源的亮 度控制時的上述最大灰度的亮度下降率成為限制值以下。本發(fā)明的第二方面的特征在于,是在本發(fā)明的第一方面中,上述圖像解析部基于上述最大灰度和上述邊界灰度之差,決定規(guī)定上述灰度變換 部的特性的參數(shù),使得上述亮度下降率成為上述限制值以下。本發(fā)明的第三方面的特征在于,是在本發(fā)明的第二方面中,上述參數(shù)是對于上述最大灰度和上述邊界灰度之差的比例。本發(fā)明的第四方面的特征在于,是在本發(fā)明的第三方面中,將上述邊界灰度設(shè)為CVth,將上述最大灰度設(shè)為CVmax,將上述參數(shù)設(shè)為LGs,將 上述灰度變換部的輸出灰度的最大值設(shè)為CVMJf {CVth+LGs (CVmax-CVth)}設(shè)為CVaJf (CVM/CVa) XCVth 設(shè)為 CVb,這時,上述灰度變化部對于比上述邊界灰度要小的灰度,進(jìn)行增益為(CVM/CVa)的灰 度變換,對于比上述邊界灰度要大的灰度,進(jìn)行特性成為將點(CVth,CVb)設(shè)為起點、將點 (CVa, CVM)設(shè)為控制點、將點(CVmax,CVM)設(shè)為終點的樣條曲線的灰度變換。本發(fā)明的第五方面的特征在于,是在本發(fā)明的第二方面中,
5
上述圖像解析部與上述最大灰度和上述邊界灰度之差對應(yīng)地預(yù)先存儲有使上述 亮度下降量成為上述限制值以下而規(guī)定的上述參數(shù)。本發(fā)明的第六方面的特征在于,是在本發(fā)明的第一方面中,上述灰度變換部對于比上述邊界灰度要大的灰度,進(jìn)行特性成為樣條曲線的灰度 變換。本發(fā)明的第七方面的特征在于,是在本發(fā)明的第一方面中,上述圖像解析部對于比上述邊界灰度要小的灰度,決定上述背光源的亮度,使得 進(jìn)行了上述背光源的亮度控制和利用上述灰度變換部的灰度變換時的顯示亮度和未進(jìn)行 亮度控制和灰度變換時的顯示亮度一致。本發(fā)明的第八方面的特征在于,是在本發(fā)明的第一方面中,上述圖像解析部將上述輸入圖像中所包含的各像素的灰度中的、從較小一側(cè)或較 大一側(cè)起位于預(yù)定比例的位置的灰度,決定作為上述邊界灰度。本發(fā)明的第九方面是一種顯示方法,上述顯示方法用于具有顯示面板、上述顯示 面板的驅(qū)動電路、及背光源的顯示裝置,其特征在于,包括對于輸入圖像進(jìn)行灰度變換的步驟,上述灰度變換是對于比邊界灰度要小 的灰度應(yīng)用一定的增益,對于比上述邊界灰度要大的灰度應(yīng)用隨著灰度的增大而減小的增益;使用上述驅(qū)動電路、基于變換后的圖像來驅(qū)動上述顯示面板的步驟;使用上述背光源、將光照射到上述顯示面板的背面的步驟;以及解析上述輸入圖像、決定灰度變換特性和上述背光源的亮度的步驟,決定上述灰度變換特性的步驟是基于上述輸入圖像,求出上述邊界灰度和上述輸 入圖像中所包含的最大灰度,基于求出的兩個灰度,決定上述灰度變換特性,使得進(jìn)行上述 背光源的亮度控制時的上述最大灰度的亮度下降率成為限制值以下。根據(jù)本發(fā)明的第一或第九方面,通過解析輸入圖像,基于解析結(jié)果來進(jìn)行背光源 的亮度控制,從而能夠根據(jù)輸入圖像的特性,削減背光源的功耗。另外,通過限制進(jìn)行背光 源的亮度控制時的最大灰度的亮度下降率,從而能夠不大幅減低最大灰度或與其相近的灰 度的亮度就進(jìn)行顯示。另外,對于比邊界灰度要小的灰度使用一定的增益,對于比邊界灰度 要大的灰度應(yīng)用單調(diào)遞減的增益,從而能夠抑制灰度限幅,抑制灰度偏差。由此,能夠既抑 制畫質(zhì)劣化,又削減背光源的功耗。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,基于最大灰度和邊界灰度之差,決定規(guī)定灰度變換部的 特性的參數(shù),使得最大灰度的亮度下降率成為限制值以下,從而能夠既抑制畫質(zhì)劣化,又削 減背光源的功耗。根據(jù)本發(fā)明的第三方面,基于最大灰度和邊界灰度之差,決定對于最大灰度和邊 界灰度之差的比例,使得最大灰度的亮度下降率成為限制值以下,使用所決定的比例來決 定灰度變換部的特性,從而能夠既抑制畫質(zhì)劣化,又削減背光源的功耗。根據(jù)本發(fā)明的第四方面,對于比邊界灰度要大的灰度進(jìn)行特性成為樣條曲線的灰 度變換,從而比邊界灰度要大的部分的灰度變換特性進(jìn)行連續(xù)且光滑的變化。另外,由于該 樣條曲線在邊界灰度與比邊界灰度要小的部分的灰度變換特性相切,因此灰度變換特性在 邊界灰度的左右進(jìn)行連續(xù)且光滑的變化。因而,能夠抑制灰度變換部的輸出灰度或顯示亮度成為不連續(xù)的情況,能夠抑制畫質(zhì)劣化。根據(jù)本發(fā)明的第五方面,預(yù)先存儲使最大灰度的亮度下降率成為限制值以下而規(guī) 定的參數(shù),從而能夠容易地求出最大灰度的亮度下降率成為限制值以下的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的第六方面,對于比邊界灰度要大的灰度進(jìn)行特性成為樣條曲線的灰 度變換,從而比邊界灰度要大的部分的灰度變換特性進(jìn)行連續(xù)且光滑的變化。因而,對于比 邊界灰度要大的灰度,能夠抑制灰度變換部的輸出灰度或顯示亮度成為不連續(xù)的情況,能 夠抑制畫質(zhì)劣化。根據(jù)本發(fā)明的第七方面,通過適當(dāng)?shù)乜刂票彻庠吹牧炼龋瑥亩軌驅(qū)τ诒冗吔缁?度要小的灰度以與未進(jìn)行亮度控制和灰度變換時相同的亮度進(jìn)行顯示,能夠顯示與未進(jìn)行 亮度控制和灰度變換時相同的圖像。另外,不是基于灰度的最大值,而是基于輸入圖像中所 包含的最大灰度來決定背光源的亮度,從而能夠更有效地削減背光源的功耗。根據(jù)本發(fā)明的第八方面,通過基于上述比例來決定邊界灰度,從而能夠?qū)斎雸D 像中所包含的預(yù)定比例的像素應(yīng)用一定的增益進(jìn)行灰度變換來顯示。另外,若適當(dāng)?shù)乜刂?背光源的亮度,則能夠?qū)斎雸D像中所包含的預(yù)定比例的像素以與未進(jìn)行亮度控制和灰度 變換時相同的亮度來進(jìn)行顯示。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示圖1所示的液晶顯示裝置的灰度變換特性和顯示亮度特性的圖。圖3是表示圖1所示的液晶顯示裝置的圖像解析部的處理的流程圖。圖4是表示圖1所示的液晶顯示裝置中制成的直方圖的示例圖。圖5是表示圖1所示的液晶顯示裝置的變換表的示例圖。圖6是表示求出圖1所示的液晶顯示裝置的線性增益偏移系數(shù)的處理的流程圖。圖7A是表示圖1所示的液晶顯示裝置的輸入圖像的示例圖。圖7B是表示圖1所示的液晶顯示裝置的輸入圖像的其他例子的圖。圖7C是表示圖1所示的液晶顯示裝置的輸入圖像的其他例子的圖。圖7D是表示圖1所示的液晶顯示裝置的輸入圖像的其他例子的圖。圖8是表示現(xiàn)有的第一方法的灰度變換特性和顯示亮度特性的圖。圖9是表示現(xiàn)有的第二方法的灰度變換特性和顯示亮度特性的圖。附圖標(biāo)記1液晶顯示裝置10液晶面板11掃描信號線驅(qū)動電路12視頻信號線驅(qū)動電路20顯示控制電路21定時控制部22圖像解析部23灰度變換部24 PWM信號生成部
30背光源31背光源電源電路
具體實施例方式圖1是表示本發(fā)明實施方式的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1所示的液晶顯示 裝置1包括液晶面板10、掃描信號線驅(qū)動電路11、視頻信號線驅(qū)動電路12、顯示控制電路 20、背光源30、以及背光源電源電路31。顯示控制電路20包含定時控制部21、圖像解析部 22、灰度變換部23、以及PWM(PulseWidth Modulation 脈沖寬度調(diào)制)信號生成部24。從外部向液晶顯示裝置1輸入表示液晶面板10要顯示的圖像(以下,稱為輸入圖 像)的視頻信號VI,和表示視頻信號Vl的輸入定時的定時控制信號Cl。液晶顯示裝置1 解析輸入圖像,將進(jìn)行了與解析結(jié)果相對應(yīng)的灰度變換的圖像顯示于液晶面板10,并且根 據(jù)解析結(jié)果控制背光源30的亮度。以下,設(shè)輸入圖像包含三個顏色分量(R分量、G分量、 及B分量)。液晶面板10包含m根掃描信號線Gl至Gm、n根視頻信號線Sl至Sn、以及(mXn) 個像素電路P (其中,m和η是2以上的整數(shù))。掃描信號線Gl至Gm彼此平行配置,視頻 信號線Sl至Sn彼此平行而與掃描信號線Gl至Gm相垂直地配置。(mXn)個的像素電路P 對應(yīng)于掃描信號線Gl至Gm和視頻信號線Sl至Sn的各交點而配置成二維狀。掃描信號線 Gl至Gm對于配置于同一行中的像素電路P進(jìn)行公用連接。視頻信號線Sl至Sn對于配置 于同一列中的像素電路P進(jìn)行公用連接。輸入到液晶顯示裝置1的定時控制信號Cl中包含有水平同步信號HSYNC和垂直 同步信號VSYNC等。定時控制部21基于定時控制信號Cl,輸出對掃描信號線驅(qū)動電路11 的定時控制信號C2和對視頻信號線驅(qū)動電路12的定時控制信號C3。圖像解析部22解析 輸入圖像,基于解析結(jié)果決定灰度變換部23的特性和背光源30的亮度(在后文中詳細(xì)敘 述)?;叶茸儞Q部23對視頻信號Vl進(jìn)行具有由圖像解析部22決定的特性的灰度變換,將 變換后的視頻信號V2輸出到視頻信號線驅(qū)動電路12。PWM信號生成部24輸出具有與圖像 解析部22決定的亮度相對應(yīng)的寬度的PWM信號C4。掃描信號線驅(qū)動電路11和視頻信號線驅(qū)動電路12是液晶面板10的驅(qū)動電路。掃 描信號線驅(qū)動電路11根據(jù)定時控制信號C2,依次選擇掃描信號線Gl至Gm。視頻信號線驅(qū) 動電路12根據(jù)定時控制信號C3,將與視頻信號V2相對應(yīng)的電壓施加到視頻信號線Sl至 Sn。由此,對于與所選擇的掃描信號線相連接的像素電路P,能夠?qū)⑴c視頻信號V2相對應(yīng)的 電壓經(jīng)由視頻信號線進(jìn)行寫入。液晶面板10的像素的透射率由寫入像素電路P的電壓決 定。因而,使用掃描信號線驅(qū)動電路11和視頻信號線驅(qū)動電路12,能夠?qū)⒒谝曨l信號V2 的圖像顯示于液晶面板10。背光源30包含多個光源(未圖示),將光(背光源光)照射到液晶面板10的背 面。背光源電源電路31僅在PWM信號C4為預(yù)定電平(例如,高電平)的期間,向背光源30 提供電源電壓。因而,使用PWM信號生成部24和背光源電源電路31,能夠使背光源30的亮 度與圖像解析部22決定的亮度一致。圖2是表示液晶顯示裝置1的灰度變換特性和顯示亮度特性的圖。在圖2中,將 原點設(shè)為0,橫軸設(shè)為χ軸,縱軸設(shè)為y軸?;叶茸儞Q部23的輸入輸出的灰度的最小值為0,最大值為CVM。在例如Sbit的視頻信號的情況下,灰度的最大值CVM成為255?;叶茸?換特性表示灰度變換部23的輸入灰度和輸出灰度的關(guān)系,在圖2中由線段OPl和曲線P1P2 所示。顯示亮度特性表示灰度變換部23的輸入灰度和液晶面板10的亮度(設(shè)最大亮度為 100%時的相對亮度)的關(guān)系,在圖2中由曲線OQl和曲線Q1Q2所示。圖2所示的CVM以外的三個值(最大灰度CVmax、邊界灰度CVth及線性增益偏移 系數(shù)LGs)由圖像解析部22求出。此外,最大灰度CVmax—般不同于灰度的最大值CVM, 0 ( CVth ( CVmax ( CVM成立。線性增益偏移系數(shù)LGs取0以上1以下的值。在圖2中, 作為參考,記載有灰度變換部23進(jìn)行增益1的灰度變換時的灰度變換特性(線段0P4)和 顯示亮度特性(曲線OQl和曲線Q1P4 Y值為2. 2的γ曲線)。圖2所示的灰度變換特性由最大灰度CVmax、邊界灰度CVth及線性增益偏移系數(shù) LGs決定。灰度變換特性基于這三個值,由以下方法決定。首先,使用下式(1),求出比邊界 灰度CVth要大最大灰度和邊界灰度之差的LGs倍的灰度CVa。CVa = CVth+LGs (CVmax-CVth)(1)接著,將連接原點0和點P3 (CVa, CVM)的線段和直線χ = CVth的交點設(shè)為Pl。線 段OPl由下式⑵表示,點Pl的y坐標(biāo)CVb由下式(3)提供。y = (CVM/CVa) Xx (其中,0 彡 χ 彡 CVth) (2)CVb = (CVM/CVa) X CVth (3)曲線P1P2是以點Pl (CVth, CVb)為起點、以點P3 (CVa, CVM)為控制點、以點 P2 (CVmax, CVM)為終點的二次樣條曲線。曲線P1P2上的點(x,y)使用參數(shù)t (0彡t彡1), 由下式⑷和(5)來表示。χ = (l-t)2XPlx+2(l-t)tXP3x+t2XP2x (4)y= (l-t)2XPly+2(l-t)tXP3y+t2XP2y (5)其中,在式(4)、(5)中,Pix(i = 1至3)是點Pi的χ坐標(biāo),Piy是點Pi的y坐標(biāo)。曲線P1P2隨著輸入灰度的增大而遠(yuǎn)離線段P1P3及其延長線。因此,對于大于邊 界灰度CVth的灰度,在灰度越大時,應(yīng)用越小的增益。另外,由于曲線P1P2在點Pl與線段 P1P3相切,因此輸入灰度在邊界灰度CVth的左右進(jìn)行連續(xù)且光滑的變化。另外,由于曲線 P1P2在點P2與線段P2P3相切,因此輸出灰度的變化量在最大灰度CVmax附近大致成為0。由此,灰度變換部23在小于邊界灰度CVth的灰度時,對輸入圖像應(yīng)用一定的增益 (CVM/CVa)進(jìn)行灰度變換,在大于邊界灰度CVth的灰度時,應(yīng)用隨著灰度的增大而減小的 增益進(jìn)行灰度變換(特性成為樣條曲線P1P2的灰度變換)。圖3是表示圖像解析部22的處理的流程圖。圖像解析部22對每一輸入圖像進(jìn)行 圖3所示的處理。如圖3所示的那樣,圖像解析部22首先按照輸入圖像的不同顏色分量來 制成直方圖(步驟Si)。圖4是表示由步驟Sl制成的直方圖的例子的圖。在例如輸入圖像 包含三種顏色分量時,制成三張如圖4那樣的直方圖。接著,圖像解析部22使用制成的直方圖,對各顏色分量求出最大灰度和邊界灰度 (步驟S2)。此處,所謂最大灰度是指一種顏色分量中所包含的最大灰度,所謂邊界灰度是 指一種顏色分量中所包含的各像素的灰度中、從較小側(cè)起位于(100XR) %的位置的灰度。 其中,比例R(0 ^R^l)是基于顯示圖像的畫質(zhì)評價結(jié)果等而預(yù)先決定的。例如在圖4中, 斜線部分占了整體的80%,在比例R為0. 8時,邊界灰度成為160。另外,在圖4中最大灰
9度為240。接著,圖像解析部22求出R分量的最大灰度、G分量的最大灰度、及B分量的最大 灰度的最大值(以下,稱為最大灰度CVmax)和R分量的邊界灰度、G分量的邊界灰度、及B 分量的邊界灰度的最大值(以下,稱為邊界灰度CVth),并求出兩者之差D ( = CVmax-CVth) (步驟S3)。接著,圖像解析部22求出與差D相對應(yīng)的線性增益偏移系數(shù)LGs (步驟S4)。圖 像解析部22為了求出線性增益偏移系數(shù)LGs,而內(nèi)置有與差D對應(yīng)存儲線性增益偏移系數(shù) LGs的變換表。圖5是表示變換表的例子的圖。圖像解析部22使用圖5那樣的變換表,來求 出與差D相對應(yīng)的線性增益偏移系數(shù)LGs。決定存儲于變換表中的線性增益偏移系數(shù)LGs, 使得進(jìn)行背光源30的亮度控制時的最大灰度CVmax的亮度下降率成為限制值以下(在后 文中詳細(xì)敘述)。接著,圖像解析部22基于最大灰度CVmax、邊界灰度CVth、及線性增益偏移系數(shù) LGs,利用上述方法,來求出與輸入灰度相對應(yīng)的輸出灰度(步驟S5)。接著,圖像解析部22基于最大灰度CVmax、邊界灰度CVth、及線性增益偏移系數(shù) LGs,來決定背光源30的亮度(步驟S6)。步驟S6中,對于比邊界灰度CVth要小的灰度, 決定背光源30的亮度,使得進(jìn)行了背光源30的亮度控制和利用灰度變換部23的灰度變換 時的顯示亮度和未進(jìn)行亮度控制和灰度變換時的顯示亮度一致。在例如顯示亮度特性成為 Y值=k的γ曲線時,將背光源30的亮度決定為最大亮度的(CVa/CVM)k倍。接著,圖像解析部22將由步驟S5決定的灰度變換特性輸出到灰度變換部23,將 由步驟S6決定的亮度輸出到PWM信號生成部24(步驟S7)。灰度變換部23為了存儲灰度 變換特性,而包含有用于存儲對應(yīng)于輸入灰度的輸出灰度的表格(未圖示)。由步驟S5決 定的灰度變換特性存儲于該表格中。由步驟S6決定的亮度在PWM信號生成部24中變換為 PWM信號C4。由此,圖像解析部22基于輸入圖像,求出邊界灰度CVth和最大灰度CVmax,基于 求出的兩個灰度,決定灰度變換部23的特性,使得進(jìn)行背光源30的亮度控制時的最大灰度 CVmax的亮度下降率成為限制值以下。除此之外,圖像解析部22對于比邊界灰度CVth要小 的灰度,決定背光源30的亮度,使得進(jìn)行了背光源30的亮度控制和利用灰度變換部23的 灰度變換時的顯示亮度和未進(jìn)行亮度控制和灰度變換時的顯示亮度一致。以下,對求出與最大灰度CVmax和邊界灰度CVth之差D相對應(yīng)的線性增益偏移系 數(shù)LGs的方法進(jìn)行說明。圖6是表示求出線性增益偏移系數(shù)LGs的處理的流程圖。在設(shè)計 液晶顯示裝置1時進(jìn)行圖6所示的處理,將由該處理求出的線性增益偏移系數(shù)LGs存儲于 圖像解析部22的變換表(圖5)中。在圖6所示的處理中,首先,決定灰度的分割數(shù)N(步驟Sll)。例如在圖5所示的 例中,將灰度的分割數(shù)N決定為16。在這種情況下,將256個灰度分割為16個等級,將與各 等級相對應(yīng)的灰度(例如,等級內(nèi)的最小灰度、最大灰度、中央灰度)全部決定為16個。接 著,決定背光源的亮度的下限值(步驟S12)。例如將背光源的亮度的下限值決定為最大亮 度的10%。接著,在步驟S13至S21中,對于最大灰度CVmax、邊界灰度CVth、及線性增益偏移 系數(shù)LGs的值的組合,來判定最大灰度CVmax的亮度下降率是否為限制值以下。更具體而
10言,首先,從與各等級相對應(yīng)的N個灰度中,選擇最大灰度CVmax和邊界灰度CVth,使得滿 足CVth ( CVmax,從0以上10以下的整數(shù)中選擇一個整數(shù),將其的0. 1倍設(shè)為線性增益偏 移系數(shù)LGs (步驟S13)。接著,與圖3所示的步驟S6相同,基于最大灰度CVmax、邊界灰度 CVth、及線性增益偏移系數(shù)LGs,來決定背光源的亮度(步驟S14)。接著,求出進(jìn)行亮度控制和灰度變換、顯示最大灰度CVmax時的亮度A (步驟S15), 求出不進(jìn)行亮度控制和灰度變換、而顯示最大灰度CVmax時的亮度B (步驟S16)。其中,在 由步驟S15求出亮度A時,設(shè)背光源的亮度為由步驟S12決定的下限值以上。接著,基于求 出的兩個亮度A、B,根據(jù)下式(6),求出顯示最大灰度CVmax時的亮度下降率C (步驟S17)。C = (B-A) X100/B (6)接著,判斷亮度下降率C是否為預(yù)定的限制值以下(步驟S18),在亮度下降率C為 限制值以下的情況下將判定結(jié)果設(shè)為1 (步驟S19),在亮度下降率C超過限制值的情況下, 將判定結(jié)果設(shè)為0(步驟S20)。步驟S18所使用的限制值基于顯示圖像的畫質(zhì)評價結(jié)果等 而決定為例如40%。接著,判斷是否處理了最大灰度CVmax、邊界灰度CVth、及線性增益偏 移系數(shù)LGs的值的全部組合(步驟S21),在剩下有未處理的組的情況下,前進(jìn)到步驟S13, 在完成了全部處理的情況下,前進(jìn)到步驟S22。在后者的情況下,從與各等級相對應(yīng)的N個灰度中,選擇最大灰度CVmax和邊界灰 度CVth之差D (步驟S22)。接著,在從與各等級相對應(yīng)的N個灰度中選擇最大灰度CVmax 和邊界灰度CVth而使得滿足D = CVmax-CVth時,將對于任意的值的組合的判定結(jié)果都成 為1的LGs的最小值,選擇作為與差D相對應(yīng)的線性增益偏移系數(shù)LGs (步驟S23)。接著, 判斷是否對于全部的差D都進(jìn)行了處理(步驟S24),在剩下有未處理的差的情況下,前進(jìn)到 步驟S22,在完成了全部處理的情況下,處理結(jié)束。通過進(jìn)行以上的處理(圖6所示的處理),能夠獲得圖像解析部22的變換表(圖 5)。此外,根據(jù)圖6所示的處理,若求出差D較小的情況下的線性增益偏移系數(shù)LGs,則有時 LGs = 0,但若直接使用該值,則會產(chǎn)生灰度限幅。因此,在優(yōu)先抑制灰度限幅的情況下,也 可以將求出的值0校正為例如0. 1或0. 2等。反之,在優(yōu)先削減功耗的情況下,也可以直接 使用求出的值0。根據(jù)圖6所示的處理,能夠決定線性增益偏移系數(shù)LGs,使得最大灰度CVmax的亮 度下降率成為限制值以下(例如,40%以下)。此外,在圖6所示的處理中,也可以任意地 決定灰度的分割數(shù)N、線性增益偏移系數(shù)LGs的步長、最大灰度的亮度下降率的限制值。例 如,若增大灰度的分割數(shù)N,并減小線性增益偏移系數(shù)LGs的步長,則對于具有各種最大灰 度CVmax和邊界灰度CVth的圖像,能夠決定灰度變換特性和背光源的亮度,使得最大灰度 CVmax的亮度下降率更接近限制值,能夠更有效地削減背光源的功耗。圖7A至圖7D是表示液晶顯示裝置1的輸入圖像的示例圖。此處,灰度的最大值 CVM為255。圖7A所示的圖像在包括了黑色區(qū)域(灰度為0)和灰色區(qū)域(灰度為168)的 背景中包含三個白色字符(灰度從左起依次為255、243、230)。圖7B所示的圖像在與圖7A 相同的背景中包含一個白色字符(灰度為230)。圖7C所示的圖像在黑色背景(灰度為0) 中包含一個白色字符(灰度為255)。圖7D所示的圖像是左端為黑色(灰度為0)、右端為 白色(灰度為255)的灰度等級圖像。此外,在圖7A至圖7C所示的圖像中,在圖像整體中 白色字符所占的比例為不到10%。
若使用現(xiàn)有的方法來顯示圖7A至圖7D所示的圖像,則會產(chǎn)生以下的問題。在使 用上述現(xiàn)有的第一方法(圖8)來顯示圖7A所示的圖像的情況下,三個字符全部以與灰色 區(qū)域相同的亮度進(jìn)行顯示,無法區(qū)別字符的上半部分和灰色區(qū)域。即使在顯示圖7B所示的 圖像的情況下,也無法區(qū)別字符的上半部分和灰色區(qū)域。在顯示圖7C所示的圖像的情況 下,字符以與黑色背景相同的亮度進(jìn)行顯示,完全看不見。在顯示圖7D所示的圖像的情況 下,從圖像的右端到預(yù)定的范圍(例如,在將CVth設(shè)為從較小側(cè)起位于90%的位置的灰度 時的10%的范圍)以最大亮度顯示為白色。在現(xiàn)有的第一方法中,盡管能夠大幅削減背光 源的功耗,但是由于以相同亮度顯示某范圍的灰度,即產(chǎn)生灰度限幅,因此無法看見黑色背 景中的白色字符等。若使用以上現(xiàn)有的第二方法(圖9)來顯示圖7A至圖7D所示的圖像,則由于在大 致全部的灰度都產(chǎn)生從原始Y曲線的偏差,因此無法以所希望的亮度顯示字符。在使用專 利文獻(xiàn)1記載的方法來顯示圖7A、圖7C及圖7D所示的圖像的情況下,由于圖像中包含灰度 的最大值255,因此無法完全降低背光源的亮度。在使用專利文獻(xiàn)2及3記載的方法來顯示 圖7A至圖7C所示的圖像的情況下,白色字符的亮度大幅下降。與此相對,若將本實施方式的液晶顯示裝置1的最大灰度的亮度下降率的限制值 設(shè)為40%,來顯示圖7A至圖7D所示的圖像,則可以獲得以下結(jié)果。背光源30的亮度對于 圖7A所示的圖像可以削減大約21%,對于圖7B所示的圖像可以削減大約42%,對于圖7C 所示的圖像可以削減大約40%,對于圖7D所示的圖像可以削減大約31%。在顯示圖7A至 圖7C所示的圖像的情況下,由于對字符以不同于背景的亮度進(jìn)行顯示,因此能夠與背景進(jìn) 行區(qū)別,而且在圖7A的情況下,能夠分別以不同的亮度顯示白色字符X、Y及Z。此時,盡管 字符的亮度下降,但是由于最大灰度的亮度下降率被限制,因此字符的亮度不會下降到限 制以上。在顯示圖7D所示的圖像的情況下,從圖像的右端到預(yù)定的范圍(例如,在將邊界 灰度CVth設(shè)為從較小側(cè)起位于80%的位置的灰度時的20%的范圍)中亮度的分布狀況進(jìn) 行變化,但即使在該范圍中也不產(chǎn)生灰度限幅。另外,在顯示圖7Α至圖7D所示的圖像的情 況下,僅略偏差了顯示亮度的Y曲線。如上所示,根據(jù)本實施方式的液晶顯示裝置1,通過解析輸入圖像,基于解析結(jié)果 來進(jìn)行背光源30的亮度控制,從而能夠根據(jù)輸入圖像的特性,削減背光源30的功耗。另外, 通過限制進(jìn)行背光源30的亮度控制時的最大灰度CVmax的亮度下降率,從而能夠不大幅減 低最大灰度CVmax或與其相近的灰度的亮度就進(jìn)行顯示。另外,對于比邊界灰度CVth要小 的灰度使用一定的增益,對于比邊界灰度CVth要大的灰度應(yīng)用單調(diào)遞減的增益,從而能夠 抑制灰度限幅,抑制灰度偏差。由此,能夠既抑制畫質(zhì)劣化,又削減背光源的功耗。另外,灰度變換部23對于比邊界灰度CVth要大的灰度進(jìn)行特性成為樣條曲線的 灰度變換。因此,比邊界灰度CVth要大的部分的灰度變換特性進(jìn)行連續(xù)且光滑的變化。另 外,由于該樣條曲線在邊界灰度CVth與比邊界灰度CVth要小的部分的灰度變換特性相切, 因此灰度變換特性在邊界灰度CVth的左右進(jìn)行連續(xù)且光滑的變化。因而,能夠抑制灰度變 換部23的輸出灰度或顯示亮度成為不連續(xù)的情況,能夠抑制畫質(zhì)劣化。另外,圖像解析部22預(yù)先將使最大灰度CVmax的亮度下降率成為限制值以下而規(guī) 定的線性增益偏移系數(shù)LGs存儲到變換表中。由此,不需要每次輸入圖像時就進(jìn)行復(fù)雜的 圖像解析運算,能夠容易地求出數(shù)據(jù)最大灰度CVmax的亮度下降率成為限制值以下的線性
12增益偏移系數(shù)LGs。另外,圖像解析部22對于比邊界灰度CVth要小的灰度,決定背光源30的亮度,使 得進(jìn)行了背光源30的亮度控制和利用灰度變換部23的灰度變換時的顯示亮度和未進(jìn)行亮 度控制和灰度變換時的顯示亮度一致。由此,對于比邊界灰度CVth要小的灰度,能夠以與 未進(jìn)行亮度控制和灰度變換時相同的亮度進(jìn)行顯示,能夠顯示與未進(jìn)行亮度控制和灰度變 換時相同的圖像。另外,不是基于灰度的最大值CVM,而是基于輸入圖像中所包含的最大灰 度CVmax來決定背光源30的亮度,從而能夠更有效地削減背光源30的功耗。另外,圖像解析部22將輸入圖像中所包含的各像素的灰度中的、從較小側(cè)起位于 預(yù)定比例的位置的灰度,決定作為邊界灰度CVth。由此,能夠?qū)斎雸D像中所包含的預(yù)定比 例的像素應(yīng)用一定的增益進(jìn)行灰度變換來顯示。另外,若適當(dāng)?shù)乜刂票彻庠?0的亮度,則 能夠?qū)斎雸D像中所包含的預(yù)定比例的像素以與未進(jìn)行亮度控制和灰度變換時相同的亮 度來顯示。此外,對于本實施方式的液晶顯示裝置1,能夠采用各種變形例的結(jié)構(gòu)。例如,圖像 解析部22也可以將輸入圖像中所包含的各像素的灰度中的、從較大側(cè)起位于預(yù)定比例的 位置的灰度,決定作為邊界灰度CVth?;蛘撸瑘D像解析部22也可以基于最大灰度CVmax決 定邊界灰度CVth。另外,也可以不是圖像解析部22,而是灰度變換部23進(jìn)行基于最大灰度 CVmax、邊界灰度CVth、及線性增益偏移系數(shù)LGs來求出與輸入灰度相對應(yīng)的輸出灰度的處 理(圖3的步驟S5)。另外,也可以用上述方法構(gòu)造液晶顯示裝置以外的顯示裝置。根據(jù)這 些變形例的顯示裝置(包含液晶顯示裝置),能夠既抑制畫質(zhì)劣化,又削減背光源的功耗。工業(yè)上的實用性由于本發(fā)明的顯示裝置能夠獲得既抑制畫質(zhì)劣化、又削減背光源的功耗的效果, 因此能夠用于以液晶顯示裝置為首具備背光源的各種顯示裝置。
權(quán)利要求
一種顯示裝置,是進(jìn)行背光源的亮度控制和圖像的灰度變換的顯示裝置,其特征在于包括顯示面板,該顯示面板包含多個像素電路;驅(qū)動電路,該驅(qū)動電路驅(qū)動所述顯示面板;背光源,該背光源將光照射到所述顯示面板的背面;灰度變換部,該灰度變換部對輸入圖像進(jìn)行灰度變換,將變換后的圖像輸出到所述驅(qū)動電路,所述灰度變換是對于比邊界灰度要小的灰度應(yīng)用一定的增益,對于比所述邊界灰度要大的灰度應(yīng)用隨著灰度的增大而減小的增益;以及,圖像解析部,該圖像解析部解析所述輸入圖像,決定所述灰度變換部的特性和所述背光源的亮度,所述圖像解析部基于所述輸入圖像,求出所述邊界灰度和所述輸入圖像中所包含的最大灰度,基于求出的兩個灰度,決定所述灰度變換部的特性,使得進(jìn)行所述背光源的亮度控制時的所述最大灰度的亮度下降率成為限制值以下。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置,其特征在于,所述圖像解析部基于所述最大灰度和所述邊界灰度之差,決定規(guī)定所述灰度變換部的 特性的參數(shù),使得所述亮度下降率成為所述限制值以下。
3.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置,其特征在于,所述參數(shù)是對于所述最大灰度和所述邊界灰度之差的比例。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示裝置,其特征在于,將所述邊界灰度設(shè)為CVth,將所述最大灰度設(shè)為CVmax,將所述參數(shù)設(shè)為LGs,將所述 灰度變換部的輸出灰度的最大值設(shè)為CVMJf {CVth+LGs (CVmax-CVth)}設(shè)為CVaJf (CVM/ CVa) XCVth 設(shè)為 CVb,這時,所述灰度變化部對于比所述邊界灰度要小的灰度,進(jìn)行增益為(CVM/CVa)的灰度變 換,對于比所述邊界灰度要大的灰度,進(jìn)行特性成為將點(CVth,CVb)設(shè)為起點、將點(CVa, CVM)設(shè)為控制點、將點(CVmax,CVM)設(shè)為終點的樣條曲線的灰度變換。
5.如權(quán)利要求2所述的顯示裝置,其特征在于,所述圖像解析部對應(yīng)于所述最大灰度和所述邊界灰度之差,預(yù)先存儲有使所述亮度下 降率成為所述限制值以下而規(guī)定的所述參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置,其特征在于,所述灰度變換部對于比所述邊界灰度要大的灰度,進(jìn)行特性成為樣條曲線的灰度變換。
7.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置,其特征在于,所述圖像解析部對于比所述邊界灰度要小的灰度,決定所述背光源的亮度,使得進(jìn)行 了所述背光源的亮度控制和利用所述灰度變換部的灰度變換時的顯示亮度和未進(jìn)行亮度 控制和灰度變換時的顯示亮度一致。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置,其特征在于,所述圖像解析部將所述輸入圖像中所包含的各像素的灰度中的、從較小一側(cè)或較大一 側(cè)起位于預(yù)定比例的位置的灰度,決定作為所述邊界灰度。
9.一種顯示方法,是用于具有顯示面板、所述顯示面板的驅(qū)動電路、及背光源的顯示裝置的顯示方法,其 特征在于,包括對于輸入圖像進(jìn)行灰度變換的步驟,所述灰度變換是對于比邊界灰度要小的灰 度應(yīng)用一定的增益,對于比所述邊界灰度要大的灰度應(yīng)用隨著灰度的增大而減小的增益; 使用所述驅(qū)動電路、基于變換后的圖像來驅(qū)動所述顯示面板的步驟; 使用所述背光源、將光照射到所述顯示面板的背面的步驟;以及 解析所述輸入圖像、決定灰度變換特性和所述背光源的亮度的步驟, 決定所述灰度變換特性的步驟是基于所述輸入圖像,求出所述邊界灰度和所述輸入圖 像中所包含的最大灰度,基于求出的兩個灰度,決定所述灰度變換特性,使得進(jìn)行所述背光 源的亮度控制時的所述最大灰度的亮度下降率成為限制值以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種顯示裝置。所述顯示裝置的灰度變換部(23)對輸入圖像進(jìn)行灰度變換,所述灰度變換是對于比邊界灰度CVth要小的灰度應(yīng)用一定的增益,對于比邊界灰度CVth要大的灰度進(jìn)行特性成為樣條曲線的灰度變換。圖像解析部(22)為了決定灰度變換部(23)的特性,而基于輸入圖像,求出邊界灰度CVth和最大灰度CVmax,決定線性增益偏移系數(shù)LGs,使得進(jìn)行背光源(30)的亮度控制時的最大灰度CVmax的亮度下降率成為限制值以下。由此,既抑制畫質(zhì)劣化,又削減背光源的功耗。
文檔編號G02F1/133GK101903937SQ20088012214
公開日2010年12月1日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者前田健次, 村井淳人, 見山隆二, 高橋浩三 申請人:夏普株式會社
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