CN101661725A

CN101661725A - 图像显示装置

Info

Publication number: CN101661725A
Application number: CN 200910203048
Authority: CN
Inventors: 田中和彦; 都留康隆; 大木佑哉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2029-05-19
Also published as: CN101661725B; JP2010049125A; US20100045694A1; US8957880B2; JP5250339B2

Abstract

作为削减如液晶那样使用了背景光的显示设备的耗电力的方式，有称作局部变暗化的方式。由可独立控制背景光的多个光源构成，并根据图像的内容来调整各光源的发光强度。将图像分割为与可控制的光源相同数目的区域，并根据各区域的特征量来算出光源的发光强度。但是，在该方式中，若各区域内的背景光亮度分布不均匀，则有图像质量劣化或电力削减效果减少的问题。本发明的图像显示装置中，将图像分割为比可控制的光源数目多的区域，并根据多个区域的特征量决定各光源的发光强度，从而减轻了上述问题。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及显示所输入的图像数据的图像显示装置。

背景技术

在如液晶这种自身不发光，而使用背景光的显示设备中，多数情况下背景光的耗电力占到显示设备的耗电力的一大半。该情况下，减少背景光的耗电力成为减少显示设备整体耗电力的关键。

因此，在暗的影像场景下试着通过进行降低背景光的光量的处理来降低显示设备的耗电力。在单纯将背景光的光量降低为1/N的情况下，这样下去画面的亮度也会变为1/N。但是，若通过使背景光的光量降低为1/N，且校正各像素的像素值，而将各液晶像素的透过率增加到N倍，则可以维持最终的画面亮度。

但是，各液晶像素的透过率不能成为比可由该液晶元件实现的最大透过率大的值。因此，N值存在上限。为了在不引起图像质量劣化的范围内使N最大，可以调整N值，使得与显示图像中最亮的像素对应的液晶像素的透过率为该液晶元件的最大透过率。将这样统一控制画面整体的背景光亮度值的方法称作全局变暗化(global dimming)。

全局变暗化中，画面上只要有一个位置有亮点，N值也被其拖累，而导致背景光整体的亮度提高。因此，根据影像的内容有时很难出现电力削减效果。

因此，近年来，通过将画面分割为小的区域，并准备与各区域一对一地对应的光源，而可独立地控制各光源的发光强度，从而按每个区域来控制背景光的亮度的称作局部变暗化的方式受到关注(“Locally Pixel-compensated backlight dimming on LED-backlit LCDTV”，Hanfeng Chen等，Journal of the SID 2007 pp981-988)。在该方式中，通过与全局变暗化相同的方法对每个区域，根据该区域中的像素值，来决定对应光源的发光强度。通过对画面内的所有区域进行该方法，而决定全部光源的发光强度。使用这些值，来控制各光源，同时，与全局变暗化的情况同样校正输入图像的各像素值，从而可减少耗电力，但影像的质量几乎不会有劣化。

在进行全局变暗化的情况下，最好从各光源发出的光均匀照射在对应的区域内，且从其他光源发出的光对区域内的亮度分布没有影响。但是，实际上，多数情况下从各光源发出的光还会扩展到其他区域中。该情况下，若不仅是对应于该区域的光源，其附近的光源也不发光，有时不能实现该区域本来的背景光亮度。作为即使在这种状况下都可保证需要的背景光亮度的方法，在特开2008-9415号公报中，提出了在使某个光源发光时，通过对其发光强度乘以某个常数后的值使周围的光源发光的方法。

在特开2008-9415号公报的方法中，在与各光源一对一地对应的区域内求出具有最大亮度的像素的像素值，并使用该像素值来决定光源发光强度的初始值。该方法在各区域内从对应的光源发出的光均匀扩散的情况下有效，但是在不是均匀扩散的情况下，有可能带来电力削减量的降低和图像质量的劣化。

发明内容

因此，本发明中，通过在算出各光源的发光强度时，不仅使用该区域内的具有最大亮度的像素的像素值，而且还兼用其位置信息来解决该问题。具体上，将显示画面整体分割为由比可独立控制的光源的系统数更多个数构成的区域，在各个区域中求出区域内的像素的最大值等的特征量，并使用这些特征量来算出各光源的发光强度。

例如，本发明包括：液晶面板，具有配置成矩阵状的多个像素；多个光源，配置在液晶面板的背面侧；以及控制部，控制光源的发光强度。多个光源至少具有：第1光源，配置在液晶面板的水平方向的第1端部侧；以及第2光源，配置在与第1端部不同的第2端部侧，液晶面板具有第1端部侧的第1图像区域、第2端部侧的第2图像区域以及在第1图像区域和第2图像区域之间的第3图像区域，控制部对所述第1光源的发光强度和所述第2光源的发光强度进行控制，由此显示所述第3图像区域的图像。

另外，例如，本发明包括：液晶面板，具有配置成矩阵状的多个像素；以及多个光源，配置在液晶面板的背面侧。光源由通过一个控制信号进行控制的多个小光源构成，液晶面板具有多个图像区域，多个图像区域的数目比所述多个光源的数目多。

根据本发明，可以抑制耗电力和图像质量劣化。

附图说明

图1是表示了显示单元和侧灯的关系的平面图。

图2是表示了显示单元和侧灯的关系的截面图。

图3是表示了最近光源和对应区域的关系的图。

图4是可忽略光源间的干扰的情况下的亮度分布的截面图。

图5是表示进行局部变暗化时的计算式的图。

图6是不能忽略光源间的干扰的情况下的亮度分布的截面图。

图7是不能忽略光源间的干扰的情况下的亮度分布的截面图(减光时)。

图8是表示了与水平方向的光源干扰对应的区域分割的图。

图9是附记了区域分割后的亮度分布的截面图。

图10是表示不能忽略光源间的干扰的情况下的计算式的图。

图11是各区域的像素值的直方图。

图12是表示了与垂直方向的光源干扰对应的区域分割的图。

图13是表示了与水平垂直方向的光源干扰对应的区域分割的图。

图14是表示了中央附近的光均匀混合时的区域分割的图。

图15是表示了中央附近的光均匀混合时的区域分割的图。

图16是表示基于本发明的第5实施例的左侧侧灯的亮度分布的图。

图17是表示基于本发明的第5实施例的右侧侧灯的亮度分布的图。

图18是表示基于本发明的第5实施例的两侧侧灯的亮度分布的图。

图19是表示本发明的第5实施例的目标亮度分布的图。

图20是表示本发明的第5实施例的图像校正用的计算式的图。

具体实施方式

下面，参考实施例的附图来详细说明本发明的最佳实施方式。

实施例的附图中所示的附图标记是10…左侧的侧灯、11…右侧的侧灯、20…显示单元、21…液晶面板、22…扩散板、23…导光板、24…反射片、30…仅点灯左侧的侧灯时的背景光亮度分布、31…仅点灯右侧的侧灯时的背景光亮度分布、32…点灯两侧的侧灯时的背景光亮度分布、33…图像校正时作为目标的背景光亮度分布、100…左侧侧灯最上面的控制光源、101…从左侧侧灯上面起第二个控制光源、102…从左侧侧灯上面起第三个控制光源、103…左侧侧灯最下面的控制光源、110…右侧侧灯最上面的控制光源、111…从右侧侧灯上面起第二个控制光源、112…从右侧侧灯上面起第三个控制光源、113…右侧侧灯最下面的控制光源。

(实施例1)

在图1表示用于说明本发明的第一实施例的显示设备1的正面图，在图2表示用与y轴方向垂直的某个平面50来截图1的截面图。图1中X方向定义为图的水平方向、Y方向定义为垂直方向、Z方向定义为X，Y方向的两个方向的直角方向。显示设备1由用于显示影像的显示单元20与作为显示单元20的光源使用的左右侧灯10、11构成。左侧的侧灯10由可独立控制发光强度的4个光源100、101、102、103构成，右侧的侧灯11由可独立控制发光强度的4个光源110、111、112、113构成。本实施例中，假定光源100～103与光源110～113的各光源由单个或多个发光二极管构成的情形。各光源可通过对输入电流进行脉冲宽度调制(PWM调制)，而使其发光强度在最大值的0％～100％间自由变化。

另一方面，显示单元20为层状叠加液晶面板21、扩散板22、导光板23、反射片24的结构。该结构是一例，有时还在各层间夹着其他薄片、替换层的顺序或去除不需要的层。由于各层可使用用于一般液晶设备的结构，所以这里省略详细说明，只是简单介绍动作。

来自侧灯10和11的光通过导光板23扩散到显示单元20的整个面上，并通过由反射片24进行反射，而发射到液晶面板21侧、即看画面的人一侧。本说明书内，将侧灯10、11和从显示单元20去除液晶面板21后的部分称作位于液晶面板21后方的光源，而称作背景光。扩散板22通过适度扩散由反射片24反射的光，而具有使背景光的亮度变均匀的作用。

液晶面板21上以二维状配置了与相当于面板析像度的像素数相当的个数的液晶开关。在彩色液晶的情况下，配置像素数×构成各像素的彩色成分数目的开关。该液晶开关广泛使用通过2片透明电极来夹层状夹着称作液晶的物质的物体，通过调整在透明电极间施加的电压，而可使透过液晶开关的光量变化。从背景光照射的光通过该液晶开关使人眼可见。在液晶开关的透过率低的情况下，由于从背景光照射的光多数被截断，所以该液晶开关看上去很暗，相反，在透过率高的情况下，看上去很亮。由于如前述那样，该液晶开关以二维状配置在液晶面板21上，所以可以通过调整向各液晶开关施加的电压，来显示二维物体。另外，侧灯10、11产生白光或按白光看待的光，并通过在各液晶开关上贴付滤色器，而可表现彩色图像。以下为了简化，假设在显示单元20的整个面上存在液晶开关，且可显示与显示单元20相同大小的图像。

首先，假定可忽略光源间的干扰的理想情形来说明局部变暗化的方法。该情况下，如图1所示，将显示单元20上的显示画面整体分割为与光源个数相同的8个区域。各像素属于哪个区域，由最接近该像素的光源是哪个来决定。决定为使得各区域不重叠，且不存在哪个区域都不属于的像素。在图3表示显示单元20可显示的最大图像的析像度为横向1920像素、纵向1080像素的情况下的区域分割的例子。这里，像素的坐标将显示单元20的左上设作原点、即x＝0、y＝0。作为理想的情形，用与Y轴垂直的平面来截显示单元20时的背景光的亮度分布如图4所示。该图中，L100是各光源以100％的强度点灯时的背景光亮度的最大值，在该图的例子中，设背景光亮度与像素的位置无关，全部为L100。来自左侧的侧灯10的光从画面左端到画面中央保持均匀亮度，在中央急剧衰减为0(图4的特性30)。相反，来自侧灯11的光从画面右端到画面中央保持均匀的亮度，在中央急剧衰减为0(图4的特性31)。该情况下，可以认为水平方向上的区域间的光干扰大致为0。同样，在该理想情形下，垂直方向上的区域间的光干扰也大致为0。该情况下，区域(0，0)～(1，3)的各区域中的背景光亮度仅由图3所示的最近光源100～113的发光亮度来唯一决定。

作为例子，若着眼于区域(0，3)，则该区域内含有的像素的背景光亮度与区域内的位置无关，而由光源103的发光强度唯一决定。即，若光源103以100％的强度下点灯，则与其他光源的状态无关，像素A、像素B的背景光亮度均为L100。在光源103以C％的强度点灯的情况下的像素A、像素B的背景光亮度为L100×C。

这样，在背景光亮度均匀，而与区域内的位置无关的情况下，可以根据在该区域内具有最大亮度的像素的像素值Pmax，计算最佳的背景光的发光率α。使用图5来说明该顺序。

在一般的液晶显示装置中，调整为使得所输入的像素值与液晶开关的透过率之间称作伽马特性的幂乘特性成立。即，所输入的像素值的γ次幂为液晶开关的透过率。这里，设像素值和液晶开关的透过率使用各自的最大值而标准化为0到1的范围。γ是常数，一般设置为2.2左右的值。

该情况下，人眼可见的像素的明亮度V可用标准化后的像素值P的γ次幂和背景光亮度BL的积来表示。若用8比特来表示像素值，则由于其最大值为255，所以人眼看到调光前的坐标(x，y)的像素时的亮度V0(x，y)可以使用调光前的坐标(x，y)的像素值P0(x，y)和调光前的BL0(x，y)而表示为如式1。同样，若假设调光后的各个值为V1(x，y)、P1(x，y)、BL1(x，y)，则在这些值之间式2的关系成立。这里，为了在调光前后使人眼看到相同的影像，只要在所有坐标(x，y)中，V0(x，y)和V1(x，y)相等即可。该情况下，可从式1和式2导出式3。为了在所有(x，y)上式3成立，还需要在各区域的P0(x，y)的最大值Pmax下该式也成立，这时，若调整P1(x，y)，以使其成为可用8比特表现的最大值的255，则可实现最大的功率削减效果。

若将这些值代入式3，则变为如式4那样。通过对其进行变形，背景光的发光率α变为如式5那样。其意味着可以使像素(x，y)所属区域的光源的明亮度成α倍。这里，α是0～1之间的数。由于各光源由PWM控制，所以光源的明亮度和耗电力大致成比例。即，可以使像素(x，y)所属区域的光源发光强度成α倍，这时，耗电力也变为α倍。

但是，若仅使光源的亮度成α倍，则导致人们看到时的明亮度V1(x，y)也变为α倍，影像发生变化。因此，需要通过使调光后的像素值P1(x，y)增加，来抵消背景光的减光部分。该P1(x，y)的值可以通过对式3进行变形而如式6那样算出。即，按照式5来控制光源，并且，按照式6对图像侧实施校正，从而可防止影像的变化。

另外，若发生由式6算出的P1(x，y)超过可用8比特表现的最大值255的情形，则不能正确显示图像，但是只要式5成立，就不会发生这种情形。

以上是可忽略光源间的干扰的理想情形下的局部变暗化的方法。

实际上存在不能忽略光源间的干扰的情形。使用图6来说明该情况下的问题。这里，假定光源间的干扰仅发生在水平方向，垂直方向的干扰为可忽略的量的情形。例如，在图1的区域(0，3)中的像素(x，y)的处理时，可以仅考虑光源103和光源113。图6中，L100是各光源以100％的强度点灯时的背景光亮度的最大值。来自左侧的侧灯10的光从画面左端向画面中央，到中途为止保持了均匀的亮度，但是若接近中央，则逐渐衰减，超过画面中央后过一会变为0(图6的特性30)。相反，来自侧灯11的光从画面右端向画面中央，到中途为止保持了均匀的亮度，但是若接近中央，则逐渐衰减，超过画面中央后过一会变为0(图6的特性31)。

这里，考虑区域(0，3)的像素最大值Pmax为186、区域(1，3)的像素最大值Pmax为90的情形。为简化说明，在下面的说明中，忽略小数点以下的小数部分。

在不能忽略光源间的干扰的情况下，式5的中央项因坐标而成为不同的值。因此，使用去除式5的中央项后的图10的式7。若将上述Pmax值适用于式7，则光源103的发光率α103约为50％、光源113的发光率α113约为10％。即，光源103为50％点灯、光源113为10％点灯状态。该情况下，区域(0，3)和区域(1，3)中的背景光亮度分布的截面为将图7的30和31相加的特性。

在像素的最大值Pmax＝186的像素位于像素A的位置的情况下，式6中，变为变为约255。由于可用8比特表现255，所以该情况下可以没有问题地显示。

另一方面，在像素的最大值Pmax＝186的像素位于像素B的位置上的情况下，式6中，变为BL0(x，y)/BL1(x，y)＞2。该情况下，由于P1(x，y)为比可用8比特表现的最大值255还大的值，所以不能没有误差地表现像素B的明亮度。其带来了图像质量的劣化。

为了解决该问题，本实施例中，采用如图8所示，将显示画面分割为比可控制的光源数8个多的12个区域，并在各个区域中算出最大值的方法。纵方向的区域分割与之前同样，与最近的光源对应地、如图3所示分割为区域(x，0)、区域(x，1)、区域(x，2)、区域(x，3)4个。这里，x表示横方向的位置，表示0、1、c的其中一个。

横方向的分割方法如图9所示。即，将来自左侧光源的光受支配的区域设作区域(0，y)、将来自右侧光源的光受支配的区域设作区域(1，y)、将左右光源的光混合的区域设作(c，y)。这里，y是表示纵方向的位置的0到3的数值。这些区域的分割位置并不严格，即使有一些来自右边的光源的光影响，也可分配给区域(0，y)等，可灵活地决定。

这里，与之前的说明同样，着眼于画面的最下段的区域(0，3)(c，3)(1，3)和对这些区域有影响的光源103、113来进行说明。为简化说明，假设可忽略光源103，113之外的光源对这些区域的影响。该情况下，如下这样决定光源103和113的发光强度。

(1)搜索区域(0，3)中亮度最高的点。设其亮度值为P03。

(2)搜索区域(1，3)中亮度最高的点。设其亮度值为P13。

(3)搜索区域(c，3)中亮度最高的点。设其亮度值为Pc3。另外，设其亮度最高的像素的坐标为(mx，my)。

(4)设P03的值为Pmax，而使用式7，算出光源103的发光率α103。

(5)设P13的值为Pmax，而使用式7，算出光源113的发光率α113。

(6)求出将光源103以发光率α103点灯、将光源113以发光率α113点灯时的坐标(mx，my)的亮度Pc3e。

(7)这里，在将光源103以发光率α103点灯、将光源113以发光率α113点灯时，坐标(mx，my)的背景光以所需亮度的(Pc3/Pc3e)倍的亮度发光。

(8)若Pc3e≥Pc3，则背景光具有显示区域(c，3)中亮度最高的点的足够的亮度。该情况下，将α103和α113作为光源103和光源113的发光率来使用。

(9)Pc3e＜Pc3时，背景光不具有显示区域(c，3)中显示亮度最高的点的足够的亮度。该情况下，将α103和α113的各自的(Pc3/Pc3e)倍的值作为光源103和光源113的发光率来使用。

通过以这种顺序来决定光源103和光源113的发光率，可以选择影像的劣化变得更小的发光率。另外，在(9)中通过成为(Pc3/Pc3e)倍，而在一个光源的发光率超过了100％的情况下，使该光源的发光率为100％，并且提高另一个光源的发光率，直到Pc3e＝Pc3，从而可进行更适当的控制。

若通过对所有光源适用以上的顺序，而决定所有光源的发光率，则可唯一决定画面内的所有坐标(x，y)的像素值的校正所需的BL0(x，y)/BL1(x，y)的值。因此，根据发光率来控制各光源，并且使用式6来校正所有像素值，从而可减少耗电力。

另外，在该例中，使用各区域的最大值来决定了各光源的发光率。该方法有减少图像质量的劣化的优点，但是容易抑制耗电力的削减量。为了解决该问题，使用直方图来决定各光源的发光率很有效。使用图11来说明该情况。该图以一个区域内的所有像素为对象，并以横轴为像素值、纵轴为出现次数而生成直方图。该区域内的最大像素是在直方图中位于最右侧的点，值为Pmax。通过将该Pmax代入式7，而求出对应光源的发光率α。从式7可知，Pmax的值越小，可以使光源的发光率α越低，电力削减效果越高。这样，若决定Pmax，则在理想的情况下，可以将图像质量的劣化抑制为0。

另一方面，人眼对稍微的图像质量劣化较迟钝。利用这一点来提高电力削减效果的就是使用了直方图的方法。这里，作为例子，对从区域内的所有像素中去除亮度值属于上位5％的像素后的剩余像素求出最大像素。该最大像素值相当于图11的Phist，相对Pmax大幅减小。通过将该值代入式7的Pmax，可提高电力削减效果。但是，该情况下，由于去除的上位5％的像素在图像校正后不能再现出准确值，所以图像质量劣化。这里，可通过调整去除的像素的比率(该例中是5％)，而控制图像质量的劣化和节约电力效果的折衷。

将使用该直方图的方法适用于图8的区域分割的情况下的光源103和113的发光强度的决定方法如下。

(1)从区域(0，3)中去除亮度值属于上位5％的像素后的像素中，搜索亮度最高的像素。设其亮度值为P03。

(2)从区域(1，3)中去除亮度值属于上位5％的像素后的像素中，搜索亮度最高的像素。设其亮度值为P13。

(3)从区域(c，3)中去除亮度值属于上位5％的像素后的像素中，搜索亮度最高的像素。设其亮度值为Pc3。

(4)设P03的值为Pmax，使用式7算出光源103的发光率α103。

(5)设P13的值为Pmax，使用式7算出光源113的发光率α113。

(6)求出将光源103以发光率α103点灯、将光源113以发光率α113点灯时的区域(c，3)的平均亮度，并将该值设为Pc3e。

(7)在Pc3e≥Pc3时，将α103和α113作为光源103和光源113的发光率使用。

(8)在Pc3e＜Pc3时，将α103和α113的各自的(Pc3/Pc3e)倍的值作为光源103和光源113的发光率使用。

另外，在该例的(6)中，将区域(c，3)的平均亮度设为Pc3e，但是这里也可具有裕量，而将区域(c，3)的平均亮度的N倍的值设为Pc3e。N是任意数。若该值小，则耗电力削减效果降低，但是可以进一步抑制图像质量的劣化。相反，若N大，则耗电力的削减效果会提高，但是图像质量的劣化变大。通过这样调整N，可以更接近希望的特性。

通过采用这种结构，显示图像和侧灯的关系取得与现有技术不同的情形。在图1中，显示图像整个面被涂满浅灰色，仅在像素A的位置上存在如斑点的亮点的情况下，若采用根据区域内的最大亮度点的亮度值来决定光源亮度的方法，则该亮点在图1、图8中都包含在区域(0，3)中。即，无论用图1、图8的哪一种区分来进行区域分割，该情况下都为左侧的光源103很亮地点灯，其余光源由于表现浅灰色而处于勉强点灯的状态。

另一方面，在仅在像素B的位置上存在如斑点的亮点的情况下，若采用根据区域内的最大亮度点的亮度值来决定光源亮度的方法，则该亮点在图1中属于区域(0，3)，在图8中包含在区域(c，3)中。即，在以图1的区分来进行区域分割的情况下，左侧的光源103很亮地点灯，其余光源因表现浅灰色而处于勉强点灯的状态。另一方面，在用图8的图1的区分来进行区域分割的情况下，左侧的光源103很亮地点灯，并且右侧的光源113也比其余光源亮地点灯。

这样，若采用本发明的方式，则在物体在图1的某个区域内移动的情况下，各光源的发光亮度也会变化。在该侧灯的例子中，即使物体在画面左半部分的某个区域内移动，有时画面右半部分的光源的发光亮度也变化。

(实施例2)

实施例1中，假定了光源间的干扰仅发生在水平方向，垂直方向的干扰为可忽略的量的情形，但是根据光学系的特性，还存在光源间的干扰仅发生在垂直方向，水平方向的干扰为可忽略的量的情形。这种情况下，通过将区域(x，y)和区域(x，y+1)的边界附近作为其他区域来处理，而可抑制图像的劣化。使用图12来说明该情形。

在如图1所示，不存在光源间的干扰的情况下，通过光源100来提供用于照射区域(0，0)的光，通过光源101来提供用于照射区域(0，1)的光。但是，若在垂直方向存在光源的干扰，则区域(0，0)和区域(0，1)的边界附近出现由来自光源100和光源101两者的光来照射的区域。图12中，将该区域设作区域(0，01)。该实施例中，为了使各个区域相排斥，而调整原始区域。例如，从图1的区域(0，0)去除相当于图12的区域(0，01)的区域后的位置对应于本实施例的区域(0，0)。

说明该结构中的各光源的发光强度的决定方法的例子。这里，说明根据区域内的最大值来决定的方法，但是决定方法并不限于此，可考虑实施例1中描述的使用直方图的方法等各种方法。

这里，首先，以下面的顺序来决定光源100和光源101的发光率。

(a1)搜索区域(0，0)中亮度最高的点。设其亮度值为P00。

(a2)搜索区域(0，1)中亮度最高的点。设其亮度值为P01。

(a3)搜索区域(0，01)中亮度最高的点。设其亮度值为P001。另外，将该亮度最高的像素的坐标设为(mx，my)。

(a4)将P00的值设为Pmax，使用式7算出光源100的发光率α100。

(a5)将P01的值设为Pmax，使用式7算出光源101的发光率α101。

(a6)求出将光源100以发光率α100点灯、将光源101以发光率α101点灯时的坐标(rnx，my)的亮度P001e。

(a7)若P001e≥P001，则背景光具有显示区域(0，01)中亮度最高的点的足够的亮度。该情况下，将α100和α101原样作为光源100和光源101的发光率使用。

(a8)在P001e＜P001时，背景光不具有显示区域(0，01)中显示亮度最高的点的足够的亮度。该情况下，将α100和α101的各自的(P001/P001e)倍的值作为光源100和光源101的发光率使用。

同样，以下面的顺序来决定光源101和光源102的发光率。

(b1)搜索区域(0，1)中亮度最高的点。设其亮度值为P01。

(b2)搜索区域(0，2)中亮度最高的点。设其亮度值为P02。

(b3)搜索区域(0，12)中亮度最高的点。设其亮度值为P012。另外，将该最高亮度的像素的坐标设为(mx，rny)。

(b4)将P01的值设为Pmax，并使用式7算出光源101的发光率α101。

(b5)将P02的值设为Pmax，并使用式7算出光源102的发光率α102。

(b6)求出将光源101以发光率α101点灯、将光源102以发光率α102点灯时的坐标(mx，my)的亮度P012e。

(b7)若P012e≥P012，则背景光具有显示区域(0，12)中亮度最高的点的足够的亮度。该情况下，将α101和α102原样作为光源101和光源102的发光率使用。

(b8)在P012e＜P012时，背景光不具有显示区域(0，12)中亮度最高的点的足够的亮度。该情况下，将α101和α102的各自的(P012/P012e)倍的值作为光源101和光源102的发光率使用。

若这样依次决定各光源的发光率，则有时存在算出多个发光率的光源。该例子中，光源101的发光率α101被(a1)～(a8)的流程和(b1)～(b8)的流程两者中算出。这种情况下，将各流程中算出的发光率中，最大发光率作为其光源的发光率。

通过重复上述的顺序来决定所有光源的发光率。若决定了所有光源的发光率，则可唯一决定背景光的亮度分布。根据所算出的发光率来控制各光源，并且根据背景光的亮度分布并通过式6进行图像的校正，由此可以在进一步抑制了图像质量的劣化的状态下进行耗电力的削减。

(实施例3)

在实施例1、2中，说明了光源间的干扰仅发生在水平、垂直的其中之一中，另一个为可忽略的量的情况，但是即使两个方向的干扰都为不可忽略的等级的情况下，本发明也有效。使用图13来说明该情况。

该实施例中，与实施例1相同，将在区域(x，y)和(x+1，y)的边界附近用于两者的光源的光干扰的区域重新定义为区域(c，y)，从而对应于水平方向的光的干扰。进一步，与实施例2相同，将在区域(x，y)和(x，y+1)的边界附近用于两者的光源的光干扰的区域重新定义为其他区域而对应于垂直方向的光的干扰。

本实施例的各光源的发光强度的运算例如下。

(1)使用区域(0，0)的像素信息，来决定光源100的发光率α100。所谓像素信息是指区域内的最大亮度值或直方图等的信息。

(2)使用区域(1，0)的像素信息，来决定光源110的发光率α110。

(3)使用区域(0，1)的像素信息，来决定光源101的发光率α101。

(4)使用区域(1，1)的像素信息，来决定光源111的发光率α111。

(5)通过与实施例1相同的顺序，使用区域(c，0)的像素信息，来算出对光源100的发光率α100和光源110的发光率α110的值进行调整后的值。

(6)通过将与(5)同样的方法适用于区域(c，1)区域(0，01)区域(1，01)，而算出调整各光源的发光率后的值。

(7)搜索区域(c，01)中亮度最高的点。并将其亮度值设为Pc01。将该最高亮度的像素的坐标设为(mx，my)。

(8)求出使光源100、110、101、111以(1)～(4)中算出的发光率来点灯时的坐标(mx，rny)的亮度Pc01e。

(9)若Pc01e≥Pc01，则原样使用光源100、110、101、111的发光率。

(10)若Pc01e＜Pc01，则将光源100、110、101、111的发光率的各自的(Pc01/Pc01e)倍的值作为各光源的发光率使用。

这里，仅着眼于画面的上半部分，但是对整个画面进行上述顺序。

对于通过上述顺序在多个位置上算出了发光率的光源，将其中最大的发光率作为该光源的发光率使用。

另外，之前的实施例中使用将各光源放置在显示单元的两侧的所谓侧灯方式的显示设备来进行了说明，但是即使是采用了各光源位于显示单元的下侧的所谓正下型的背景光方式的显示设备也可进行同样的处理。即，本发明不管是对侧灯、正下等的方式，都有效。

(实施例4)

在实施例1的图8中，显示单元20的中央区域由区域(c，0)～(c，3)3个区域构成。但是，根据光学系统的特性，有时在显示单元20的中央附近，来自各光源的光大致均匀混合了。在这种情况下，不将显示单元20的中央区域如区域(c，0)～(c，3)那样分割，而如图14所示，作为区域(c)集中处理时效果更好。图14中，区域(0，0)～(1，3)8个区域和区域(c)彼此不重叠。

该情况下，以下面的顺序来决定各光源的发光率。

(1)使用区域(0，0)的像素信息，来决定光源100的发光率α100。对各光源进行同样的处理，来决定各光源的发光率。

(2)搜索区域(c)中亮度最高的点。并将其亮度值设为Pc。另外，将该亮度最高的像素的坐标设为(mx，my)。

(3)求出将各光源以在(1)中算出的发光率来点灯时的坐标(mx，my)的亮度Pce。

(4)若Pce≥Pc，则原样使用各光源的发光率。

(5)若Pce＜Pc，则将各光源的发光率的各自的(Pc/Pce)倍的值作为各光源的发光率使用。

在上述的例子中，各区域不重叠，但是根据光学系统的特性，有时如图15所示使区域重叠则会更好。在该图中，像素F包含在区域(0，0)和区域(c)两者中。在区域(c)内的各点的光不是来自各光源均匀混合的光，而是最近光源100的影响强一些的情况下，通过这样重叠，可以进行更接近理想值的控制。

(实施例5)

使用图9和图16～图19来说明因光源间的干扰而产生的问题的其他解决方法。这里，为了简化说明，与实施例1同样，假定光源间的干扰仅发生在水平方向，垂直方向的干扰为可忽略的量的情况来进行说明。但是，本发明并不限于该条件。

图9表示左右的侧灯10，11均以100％的发光强度点灯时，即全部点灯时，调整为使得画面整体的亮度分布接近平滑特性的显示设备中的背景光的亮度分布。该图中，L100是作为目标的背景光亮度值。

在接近画面左端的区域中，由于几乎不受右侧的侧灯11的光的影响，所以仅左侧的侧灯100％点灯时的亮度值与L100大致一致。接近画面的右端的区域也同样。

另一方面，在画面中央附近，为了使左右的侧灯两者都100％点灯时的亮度为L100，需要使仅有左右中的某一个侧灯点灯时的亮度为小于L100的值。

因此，在如图1这样分割区域，并根据各区域的最大值来决定各光源的发光强度而进行局部变暗化的情况下，有时在画面中央附近，背景光的亮度达不到需要亮度。

因此，本实施例中，如图16那样设定亮度分布，使得即使在将左侧的侧灯100％点灯、将右侧的侧灯0％点灯的情况下，画面的左半部分也可维持作为目标的亮度值L100。图16的30是这时的亮度分布的一例。亮度分布的设定可通过改变位于导光板23的表面的反射图案的大小和密度等来实现。同样，如图17所示设定亮度分布，使得即使在将右侧的侧灯100％点灯，将左侧的侧灯0％点灯的情况下，画面的右半部分也可维持作为目标的亮度值L100。图17的31是这时的亮度分布的一例。

该情况下，若将左右的侧灯都100％点灯，则如图18的32所示，成为画面中央附近的亮度被强调的亮度分布。该亮度分布相当于图5各式的BL0(x，y)。这里，定义图像校正时目标背景光亮度分布BLT(x，y)。其是如图19的33所示的平滑的亮度分布特性。

若用BLT(x，y)来替换图5的式6的BL0(x，y)，则变为图20的式8。若根据图10的式7来算出光源的发光率α，并基于此来控制各光源的发光亮度，则在所有像素中，式9成立，由于可以使式8的P1(x，y)不超过255，所以可以抑制图像质量的劣化。

Claims

1、一种图像显示装置，包括：液晶面板，具有配置成矩阵状的多个像素；多个光源，配置在所述液晶面板的背面侧；以及控制部，控制所述光源的发光强度，所述图像显示装置的特征在于，

所述多个光源至少具有：第1光源，配置在所述液晶面板的水平方向的第1端部侧；以及第2光源，配置在与所述第1端部不同的第2端部侧，

所述液晶面板具有所述第1端部侧的第1图像区域、所述第2端部侧的第2图像区域以及在所述第1图像区域和所述第2图像区域之间的第3图像区域，

所述控制部对所述第1光源的发光强度和所述第2光源的发光强度进行控制，由此显示所述第3图像区域的图像。

2、根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述多个光源还具有与所述第1光源在垂直方向上相邻的第3光源，

所述液晶面板具有与所述第1图像区域在垂直方向上排列的第4图像区域和在所述第1图像区域与所述第4图像区域之间的第5图像区域，

所述控制部对所述第1光源的发光强度和所述第3光源的发光强度进行控制，由此显示所述第5图像区域的图像。

3、一种图像显示装置，包括：液晶面板，具有配置成矩阵状的多个像素；以及多个光源，配置在所述液晶面板的背面侧，所述图像显示装置的特征在于，

所述光源由通过1个控制信号而被控制的1个或多个小光源构成，

所述液晶面板具有多个图像区域，所述多个图像区域的数目比所述多个光源的数目多。

4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，

在水平方向上排列的所述多个图像区域的数目比在水平方向上排列的所述多个光源的数目多。

5.根据权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，

在垂直方向上排列的所述多个图像区域的数目比在垂直方向上排列的所述多个光源的数目多。

6.一种图像显示装置，其特征在于，

至少由二维图像透过装置和二维光源装置构成，所述二维图像透过装置将所输入的、由纵向X像素、横向Y像素构成的二维图像数据的像素值分布变换为二维的光透过量分布，所述二维光源装置具有二维的亮度分布，

通过具有由所述二维光源装置生成的光透过所述二维图像透过装置的结构，而将所输入的图像数据的像素值分布变换为二维的亮度分布，由此具有将所述图像数据可视化为图像的功能，

所述二维图像透过装置具有将图像透过率变换单元在同一面内按纵向X个、横向Y个排列的结构，并使所输入的图像的各像素的像素值与各像素透过率变换单元的透过率一对一地对应，由此将图像数据的像素值分布表现为光透过量的二维分布，所述图像透过率变换单元是集中一个或多个可根据从外部施加的控制值而使光的透过量变化的透过光量控制单元而构成的，其将与1个像素相当的图像值信息变换为光透过量，

所述二维光源装置装载多个由可与从外部施加的同一控制值联动而控制发光强度的1个或多个发光单元构成的控制光源，各控制光源的发光强度，可通过各个控制值来独立控制，

将所述输入图像数据中包含的X×Y个像素分割为几个图像区域，并且按各个图像区域，根据其中包含的像素值的分布状况，提取各图像区域的特征量，并根据各图像区域的特征量来决定各控制光源的发光强度，

用于提取所述特征量的图像区域的数目比所述控制光源的数目多。

7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，

各图像区域的特征量是该图像区域中包含的所有像素中具有最大亮度的像素的像素值。

8.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，

在提取各图像区域的特征量时，以该图像区域内的像素为对象进行直方图的总计。

9.根据权利要求6至8的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，

仅在与所述二维图像透过装置中的图像显示区域的相对置的两个边接近的位置上配置了控制光源的边缘光型显示装置中，在任意的所述控制光源和与其正对的所述控制光源之间存在3个以上的所述图像区域。

10.根据权利要求6至8的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，

仅在与所述二维图像透过装置中的图像显示区域的相对置的两个边接近的位置上配置了控制光源的边缘光型的显示装置中，沿与所述两个边垂直的方向的所述图像区域的分割数比各边上存在的所述控制光源的数目多。

11.一种图像显示装置，其特征在于，

在决定各控制光源的发光强度时，参考多个图像区域的特征量。

12.根据权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于，

所述多个图像区域彼此不重叠。

13.根据权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于，

所述多个图像区域的一部分彼此重叠。

14.根据权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于，

在所述图像区域中，其特征量对所有控制光源的发光强度的运算有影响。

15.一种图像显示装置，其特征在于，

所述二维光源装置装载多个由可与从外部施加的同一控制值联动而控制发光强度的1个或多个发光单元构成的控制光源，各控制光源的发光强度可通过各个控制值来独立控制，

用于提取所述特征量的图像区域中的一部分彼此重叠。

16.根据权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于，

所谓各图像区域的特征量是指在该图像区域中包含的所有像素中具有最大亮度的像素的像素值。

17.根据权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于，

18.一种图像显示装置，其特征在于，

调整光学特性，使得在所述二维光源装置上，相当于各区域的边界附近的位置的发光亮度比所述二维光源装置的平均亮度高。

19.根据权利要求18所述的图像显示装置，其特征在于，

在用于补偿所述控制光源的减光部分的所述图像数据校正处理中，将在权利要求13中提高了二维光源装置的发光亮度的区域的校正强度设定为相对于除此之外的区域的校正强度弱，从而减少校正后的图像的色阶损失。

20.一种控制光源控制值生成单元，其特征在于，

至少装载：图像输入单元，用于输入图像；N个系统的控制输出产生单元，用于控制N个控制光源的发光强度，

将所输入的图像数据分割为作为比N大的数值的M个区域，从属于M个的各区域的像素值生成M个特征量，并基于这些特征量，生成对所述N个系统的控制输出产生单元输出的值。

21.一种图像显示装置，其特征在于，

至少由二维图像透过装置和二维光源装置构成，所述二维图像透过装置将二维图像数据的像素值分布变换为二维的光透过量分布，所述二维光源装置具有二维的亮度分布，

将所述输入图像数据中包含的X×Y个像素分割为比所述控制光源的数目多的图像区域，

在算出所述二维光源装置中包含的第一控制光源和第二控制光源的亮度时，

按主要通过来自第一控制光源的光来决定对应的二维光源装置的发光亮度的图像区域1、主要通过来自第二控制光源的光来决定对应的二维光源装置的发光亮度的图像区域2、以及主要通过来自第一控制光源和第二控制光源两者的光来决定对应的二维光源装置的发光亮度的图像区域3的各个图像区域，根据其中包含的像素值的分布状况，提取各图像区域的特征量，

基于区域1的特征量来决定第一控制光源的发光强度的初始值，基于区域2的特征量来决定第二控制光源的发光强度的初始值，并根据这些第一和第二控制光源的发光强度的初始值，估计区域3的预测亮度，

对区域3的预测亮度和区域3的特征量进行比较，若区域3的预测亮度相对于区域3的特征量是足够的值，则将第一和第二控制光源的发光强度的初始值作为第一和第二控制光源的发光强度，在不足够的情况下，将对第一和第二控制光源的发光强度的初始值进行了校正后的结果作为第一和第二的控制光源的发光强度，所述校正是基于由区域3的预测亮度和区域3的特征量算出的系数进行的。

22.根据权利要求21所述的图像显示装置，其特征在于，

所述校正是对所述第一和第二控制光源的发光强度的初始值乘以将根据区域3的特征量算出的区域3所需的需要亮度除以区域3的预测亮度后的值的处理。

23.一种图像显示装置，其特征在于，

至少由二维像素值透过率变换单元和二维光源单元构成，

所述二维像素值透过率变换单元，二维配置有多个根据构成图像数据的各像素的像素值而使光的透过率变化的像素值透过率变换单元，从而将二维图像数据的像素值分布表现为二维的透过率分布；

所述二维光源单元，由可独立控制发光强度的二个以上的控制光源、以及将来自所述控制光源的光扩散到所述二维像素值透过率变换单元的图像显示区域的光扩散单元构成，并作为具有二维的亮度分布的光源来作用，

其构成为，按各像素，根据与所述二维像素值透过率变换单元的所述像素对应的位置的透过率和与所述二维光源单元的对应的所述像素对应的位置的亮度值的乘积，决定像素的显示亮度，由此，以人可识别的形式来表现图像数据，

在算出所述二维光源单元中包含的第一控制光源和第二控制光源的亮度时，

按主要通过来自第一控制光源的光来决定对应的二维光源装置的发光亮度的二维像素值透过率变换单元上的图像区域1、主要通过来自第二控制光源的光来决定对应的二维光源装置的发光亮度的二维像素值透过率变换单元上的图像区域2、以及主要通过来自第一控制光源和第二控制光源两者的光来决定对应的二维光源装置的发光亮度的二维像素值透过率变换单元上的图像区域3的各个图像区域，根据其中包含的像素值的分布状况，算出各图像区域的特征量，

具有对区域3的预测亮度和区域3的特征量进行比较的电路。

24.根据权利要求23所述的图像显示装置，其特征在于，

所谓各图像区域的特征量是指该图像区域中包含的所有像素中具有最大亮度的像素的像素值。

25.根据权利要求23所述的图像显示装置，其特征在于，

26.一种图像显示装置，包括：液晶面板，具有配置成矩阵状的多个像素；多个光源，配置在所述液晶面板的背面侧；以及控制部，控制所述光源的发光强度，所述图像显示装置的特征在于，

所述多个光源包括配置在所述液晶面板的水平方向的第1端部侧的多个光源以及配置在与所述第1端部侧不同的第2端部侧的多个光源，

独立控制所述多个光源的发光强度。

27.根据权利要求26所述的图像显示装置，其特征在于，

基于构成所述液晶面板上显示的图像的各像素的值，决定所述多个光源的发光强度。

28.根据权利要求26所述的图像显示装置，其特征在于，

根据所述多个光源的发光强度，对所述液晶面板上显示的图像进行液晶的透过率的校正处理。