液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示品质良好的液晶显示装置。
背景技术：
以下说明现有的液晶显示装置。
迄今，作为显示装置主要采用阴极射线管(以下称“CRT”)，但近年来，有源矩阵型的液晶显示装置(以下称“LCD”)正在普及。该LCD是利用液晶的光透射性的显示装置，自己不发光，而是使位于背面的背照光透过-遮断，进行显示。
另外，迄今作为LCD的背照光多半使用荧光管之类的东西，但近年来为了提高显示图像的色再现性，有将发光二极管(以下称“LED”)用于背照光的报告，例如记载在下述的非专利文献1中。
该非专利文献1中记载的LED背照光，由于红色(以下称“R”)的LED的温度特性与绿色(以下称“G”)的LED和蓝色(以下称“B”)的LED的温度特性不同，所以为了长时间显示同一颜色，有必要设置适当的背照光电路。
与此不同，例如，如下述的非专利文献2所述，报告了用三色背照光传感器构成背照光电路，通过调节各色光的发光期间来进行色调整的方式。
迄今的液晶显示装置的适用产品主要有笔记本个人计算机的画面或台式个人计算机用监视器，但近年来，也开始作为TV接收机使用。作为TV接收机的视频显示装置，不仅需要真实地再现显示物，而且进行优美显示也很重要，作为其一例，在CRT中，利用白色峰值显示特性，在全面显示时的反差比以上的动态范围内实现显示。
即使在液晶显示装置中，为了进行这样的更优美的显示，如下述的专利文献1所述，根据输入的视频信号，进行动态的反差调整及背照光的亮度调节，扩大动态范围，另外，有这样的例子，即，如下述的专利文献2所述，测定外部环境，改变画面亮度，提高识别性。
现有的液晶显示装置中，液晶响应电压变化，显示状态从黑变成白、或者从白变成黑的响应时间为10～30毫秒比较慢。另外，从白变成中间色调或从黑变成中间色调的响应时间为20～50毫秒更慢，在进行TV视频等中间色调显示多、呈动态显示的情况下，会发生拖延到后面的残余图像这样的现象。
这些现有的液晶显示装置中的显示方式，都是在作为视频信号的1周期的1帧期间，连续输出同一图像的称为“保持型”的显示方式。
在该保持型的液晶显示装置中，如果显示TV等动画，则本应依次变动的图像在1帧期间却显示在同一位置。即，作为显示，在1帧中的某一瞬间显示位于正确位置的图像，而在其他时间显示实际上位于与该时刻存在的位置不同的场所的图像。因为人平均化地看这些图像，所以图像变得模糊。在下述的非专利文献5、6中详细地说明了这些问题。
这些问题中，关于响应速度，例如，将来自视频信号源的视频信号与1帧前的视频信号进行比较，在视频信号有变化的情况下，变换视频信号，以便使变化更大，在下1帧之前使该像素的显示变化成与当初的视频信号对应的值，这样的技术记载在例如下述的非专利文献3中。利用该技术，中间色调的响应速度变得与白色显示或黑色显示的响应速度大致相同，动画显示时的残余图像得以改善。
另外，作为由保持型发光造成的动画模糊的对策，例如，对液晶面板总体进行扫描，使液晶响应，此后通过点亮照明装置，消除上述平均化造成的模糊，这样的技术记载在例如下述的非专利文献4中。
日本专利第3215400号[专利文献2]日本专利申请特开平6-214508号[非专利文献1]SID’02 Digest，p.1154[非专利文献2]SID’03 Digest，p.1254 SID’92 Digest，p.601(1992)，H.Okumura等[非专利文献4]IDRC’97 p.203(1997)，Sueoka等[非专利文献5]电气情报通信协会 技术报告，EID99-10，pp.55-60(1999-06)[非专利文献6]SID’01 Digest，p.986(2001)可是，使用液晶显示装置的TV接收机，为了使所谓的液晶TV提高图像质量，有必要同时解决上述背景技术中的全部课题。即，在上述背景技术中，为了在液晶TV上显示品质高、清晰的图像，存在不能同时满足的三个问题，即1)动态范围广，以便进行有层次的显示，2)色再现范围广，以便呈现鲜艳的颜色，3)进行鲜明的显示，动画不模糊。

发明内容
本发明的目的就是要解决这样的问题、课题。即，本发明的目的在于提供一种动态范围广，在宽广的色再现范围内，能进行鲜明的显示，动画不模糊的液晶显示装置。
为了达到上述目的，本发明是一种液晶显示装置，包括具有多个子像素结构的液晶显示部；以及能控制各种颜色地发出各种颜色的光，照射液晶显示部的背照光部，上述液晶显示部由一对基板、夹在上述一对基板之间的液晶层、将电场加在上述液晶层上用的多个电极组、连接在上述电极组上的多个有源元件构成，该液晶显示装置的特征在于具有根据来自检测上述背照光部的发光的光传感器的输出信号、以及为了在上述液晶显示部上显示而输入的各种颜色的图像信号，同时控制上述液晶显示部的每一种颜色的显示数据的变更和上述背照光部的每一种颜色的发光量的控制器。
另外，上述控制器也可以根据来自检测上述背照光部的发光的光传感器的输出信号、为了在上述液晶显示部上显示而输入的图像信号、以及来自检测外部环境光的外部光传感器的输出信号，同时控制液晶显示部的每一种颜色的显示数据的变更和背照光部的每一种颜色的发光量。
在本发明的液晶显示装置中，由于根据来自检测上述背照光部的发光的光传感器的输出信号、为了在上述液晶显示部上显示而输入的图像信号、以及来自检测外部环境光的外部光传感器的输出信号，同时控制液晶显示部的每一种颜色的显示数据的变更和背照光部的每一种颜色的发光量，所以能减少不需要的颜色的背照光量，因而实际的动态范围扩大，而且色再现范围也扩大，另外，还能减少动画模糊。另外，能提供一种在任意的照明环境中、对任意的图像内容都能进行高质量的显示的液晶电视和液晶监视器。


图1是实施例1的液晶显示装置的框2是图1中的控制器110的内部框3是图1中的液晶显示部130和背照光部131的结构4是图1中的液晶显示部130的分光特性曲线5是表示显示数据变换的现有例和本发明的比较之一例6是表示液晶显示中的单色(红、绿、蓝)的色度坐标的灰度依赖关系7是液晶显示中的动画显示时的动画模糊的发生原理8是考虑了液晶显示中的液晶响应特性的情况下的动画模糊的发生原理9是液晶显示中的动画模糊量与液晶响应速度及帧周期的关系10是帧内的一部分期间不发光的情况下的动画模糊的发生原理11是IPS方式和VA方式的液晶光闸显示原理12是表示液晶显示部130的分光透射率的灰度依赖关系13是实施例2的液晶显示装置的框14是图13中的控制器110的内部框15是表示液晶显示部130的灰度和色差视野角特性曲线16是表示液晶显示部130的灰度和色差视野角特性曲线17是表示显示数据变换之一例18是表示液晶显示部130的灰度和色差视野角特性曲线19是液晶显示部130和背照光部131的另一结构图。
图20图19中的背照光部131的结构21是实施例9的控制器110的内部框22是表示实施例9的液晶显示装置和背照光的输入输出特性曲线23是表示实施例9的变换最大灰度点MAX的选择方法的例24是实施例9的背照光传感器的结构25是实施例9的外部光传感器的结构26是实施例10的控制器110的内部框27是表示实施例10的MAX的选择方法的例28是表示实施例11的显示数据变换例的29是实施例12的控制器110的内部框30是表示实施例12的没有MAX变化量限制的情况下的显示例31是表示实施例12的有MAX变化量限制的情况下的显示例32是表示实施例12的考虑了场景变换的MAX变化量限制的图具体实施方式
以下，用附图详细说明本发明的最佳形态。
图1是本实施例的液晶显示装置的框图，由控制器110、显示数据变更电路120、背照光量控制电路121、液晶显示部130、背照光部131、背照光传感器122构成。另外，虽然该图中未示出，但液晶显示部130与现有的液晶显示部相同，是一种具有由一对基板、夹在该一对基板之间的液晶层、将电场加在该液晶层上用的多个电极组、连接在上述电极组上的多个有源元件构成、三色以上的子像素结构的液晶显示部。
控制器110根据从个人计算机或TV调谐器输入的图像信号、以及来自测定背照光部131的红、绿、蓝光强度的背照光传感器122的信号，决定变更输入的图像信号的量，同时决定背照光的发光量。
显示数据变更电路120，内部具有红、绿、蓝每一种显示数据色的数据变换电路，根据来自控制器110的输出，对输入的图像信号按照每一种颜色进行数据变换，输出给液晶显示部130。另外，背照光量控制电路121内部也具有红、绿、蓝每一种颜色的发光控制电路，根据来自控制器110的输出，控制背照光部131的每一种颜色的发光。
图2是控制器110的内部框图，控制器110的内部有对输入的图像信号按照红、绿、蓝每一种色信号进行分析的电路，即，有分析红色图像信号数据的显示内容分析电路111、分析绿色图像信号数据的显示内容分析电路112、以及分析蓝色图像信号数据的显示内容分析电路113。另外，还有根据这些每一种颜色的图像信号数据的分析结果，决定数据变换量和背照光发光量的图像质量控制器114。
各色的显示内容分析电路111、112、113由检测一个画面的数据内的最大值及最小值的最大最小检测电路1111、1121、1131、以及保存这些数据的寄存器1112、1122、1132构成。另外，在本实施例中，作为检测电路虽然只检测最大值和最小值，但也可以检测平均值、以及一画面部分的显示数据的分布。表示这些显示内容图像的特性的数据保存在寄存器1112、1122、1132中，对每一帧进行更新。
另一方面，图像质量控制器114由以下部分构成输入来自背照光传感器122的信号的光传感器检测电路1142；保存液晶显示部130的灰度亮度特性和背照光部131的发光特性的控制量数据存储器1143；以及根据来自光传感器检测电路1142和控制量数据存储器1143的信息及输入的内容图像，控制输出的显示数据变更指令信号的量及背照光发光指令信号的量的控制量判断电路1141。
图3是液晶显示部130和背照光部131的结构图，背照光部131这样构成将红色发光二极管1312、两个绿色发光二极管1313和蓝色发光二极管1314作为一组，在液晶显示部130的正下方和背照光框架1311之间夹着光散射片1315，呈平面平行结构，各色发光二极管能独立地控制每一种颜色。另外，控制这些发光二极管的背照光光量控制电路121作为控制发光强度的单元，采用调节发光时间的长度的脉宽调制方式。
如上所述，在本实施例中，由于具有对显示数据的每一种颜色进行显示内容分析的控制器110、显示数据变更电路120和背照光光量控制电路121，所以能选择显示数据的颜色、就是说能选择最适合于红、绿、蓝每一种颜色数据的显示数据和背照光光量的组合。
例如，作为显示数据输入的红色的数据在一个画面部分的信号内，如果为0～255灰度中的128灰度以下，则液晶显示部130的灰度-亮度特性(γ特性)假设为2.2(亮度＝灰度的2.2次方)，那么应显示的最高亮度(128灰度)为255灰度的1/4以下。在此情况下，通过控制背照光部131的光量在1/4以下，将显示数据从128灰度变更为255灰度左右，能使黑色显示附近的亮度为通常显示时的1/4，所以实际上能扩大动态范围。这样，分析输入的图像，根据其结果，同时控制显示数据的变更和背照光的光量调节，提高图像质量的方式已在上述专利文献1等中公开了。
在本实施例中，虽然对显示数据的每一种颜色(红、绿、蓝)都能进行这样的控制，但只准备三个系统的现有的方式，对每三种颜色执行时，发生图像质量劣化。这是因为液晶显示装置中的红、绿、蓝的控制并非完全独立。用图4说明这种情况。
图4表示本实施例的液晶显示部130中使用的红、绿、蓝滤色片的分光透射特性和背照光部131中用的相同的红、绿、蓝发光二极管元件的分光发光分布。另外，还表示液晶层的分光透射特性。横轴表示光的波长，纵轴表示任意单位的透射率或发光强度。
看图4，红色的滤色片(CF(R))将大约580nm以上(即“≥”，下同)的区域作为透射区，绿(CF(G))约470nm以上约620nm以下(即“≤”，下同)，蓝(CF(B))约370nm以上、约540nm以下。另一方面，发光二极管元件的红(LED(R))以约650nm为中心±30nm左右，绿(LED(G))以约545nm为中心±50nm左右，蓝(LED(B))以约475nm为中心±30nm左右。
这里，成问题的是蓝光和绿光不能完全分离。从图4可知，绿色发光二极管发射光的一部分不仅透过绿色的滤色片，而且还透过蓝色的滤色片。另外还示出了相反地蓝色的发光二极管发射光的一部分也透过绿色的滤色片。绿和红几乎不能分离，但绿光和蓝光互相不独立，有相关关系。
当然，该现象依赖于滤色片的分光透射率特性和发光二极管的发光特性，如果滤色片的特性好，则有解决的可能性。可是，现实情况下，由于滤色片是用颜料或染料类的色素制成的，所以制作任意的波长范围的滤色片非常困难。
另外，在本实施例中作为背照光部131的光源用的发光二极管的红、绿、蓝每一种颜色的发光特性的温度依赖性不同，由于点亮后温度变化，所以发光强度变化，每一种颜色呈不同的特性。这种情况如果不用传感器监视背照光部131的发光特性，则往往呈现与设想的不同的显示结果。特别是如上所述，在绿和蓝的情况下，由于不能独立控制，所以不出现设想的颜色的可能性大。由于这样的温度变化，分光发光分布也变化，光源不限于发光二极管，除了激光等以外，多数光源由于温度变化或电压电流变化等，所以分光发光分布变化。
这里，在本实施例中，分析输入的图像信号的电路、变更在液晶显示部上进行显示的数据的电路、以及控制背照光的发光量的电路，对红、绿、蓝每一种颜色独立地准备三个系统，但决定显示数据的变更量和背照光的发光量的控制器为一个，根据三个输入图像信号的分析结果进行控制。因此三个系统的控制互相不独立，能具有相关关系。
另外，检测背照光的红、绿、蓝的发光强度的传感器连接在控制器上，能适宜地而且精密地控制显示数据的变更量和背照光的发光量。
图5中示出了本发明的显示数据的变更和背照光的发光量控制的一例。在该图的左侧，示出了输入的显示数据信息，该信息是在背照光的亮度为一定的条件下输入的数据。
图5的右上方示出了用现有的每个红、绿、蓝三独立系统的方式处理了该数据的情况下的显示数据的变更和背照光的发光量控制的一例。检测对每一种颜色输入的数据内的亮度最大电平(该图中，红色为75％，绿色为100％，蓝色为50％)，变更显示数据，以便使该检测的电平延长到亮度电平为100％。与此同时，控制背照光发光量，以便检测的亮度最大电平与设想的亮度相同。
图5中，例如在输入的数据中红色有最大电平为75％的亮度，但最大使数据延长100％，使背照光发光量为0.75。关于绿色，由于输入最大电平为100％，所以不变更。关于蓝色，由于输入最大电平为50％，所以将数据最大延长100％，使背照光发光量为0.5。
以上是用现有的独立三系统方式进行处理的情况的例。可是，在该处理中，由于未考虑绿和蓝的相关性，所以实际上，由于来自绿色背照光的光的作用，蓝色显示比设想的亮度亮(因为虽然蓝色背照光的发光量下降，但绿色背照光不下降)。另外，反之由于来自蓝色背照光的发光量变少，所以绿色显示比设想的亮度稍暗一些。另一方面，红色完全没有影响，所以RGB的平衡被破坏，不能实现准确的色再现性，图像质量劣化。
在本实施例中，为了对它进行修正，首先，考虑来自绿色背照光的返回，使蓝色背照光发光量从0.5下降到0.4。其次，由于亮度下降了的绿和蓝色的显示因此而一致，所以红色的背照光发光量也从0.75修正到0.72。
另外，由于从绿色背照光返回蓝色显示的光的作用，蓝色显示的色纯度下降，所以使蓝色数据总体延长。上述蓝色背照光发光量0.4是该数据延长前看到的数值。由以上所述，RGB的色平衡与设想的输入的数据大致相同，色纯度的劣化也改善了，不会引起图像质量劣化。
这样，在对每一种颜色能准确地控制显示数据的变更量和背照光的发光量的情况下，作为显示装置除了扩大动态范围的效果以外，还能扩大色再现范围，而且能抑制动画模糊，提高动画质量。
首先，用图6说明色再现性的扩大。另外，在用发光二极管作为光源的情况下，由于红、绿、蓝的色纯度比作为迄今的光源的冷阴极管(荧光灯)高，所以色再现范围宽。在本实施例中它虽然也适合，但至此说明的色再现范围不是该情况，而是低亮度区域的色再现范围。
通常，在能对每一种红、绿、蓝进行背照光的发光控制的情况下，三种颜色大致以相同的程度发光。在这样的状态下，使液晶显示部130的两种颜色的灰度为0，就是说作为黑色显示，用几种灰度只使一种颜色变化，将测定了色度的结果示于图6。横轴为CIE1976的u’，纵轴为v’。
由该图6可知，随着灰度的降低，例如，在7灰度、31灰度时，各色的色纯度劣化，色再现范围变窄。这是因为液晶的灰度为0、就是说黑色显示实际上不仅将全部光遮住，而且使某种程度的光透过，在低亮度区域中能将其忽略。
与此不同，在本实施例中如用图5说明的那样，包括蓝、绿的相关性，能准确地控制背照光的三色的发光量，由于能使背照光发光量降低到必要的最低限度，所以最小限度地使低灰度的不需要的光漏掉，能扩大色再现范围。
其次，说明动画质量的提高。液晶显示装置等在下一次改写一个画面的显示之前，维持相同的图像，在进行(保持)显示的显示(以下称“保持发光型显示”)中，经常动的动画等也发送每一画面改写周期(以下称为“一帧”)的彗形像差进行显示。人的眼睛连续地跟踪观看该每一帧的彗形像差发送，由于视线和显示物不一致，所以在动画的边缘部分发生模糊。
关于它们更详细的说明，在非专利文献5和非专利文献6中进行了记述，用图7简单地说明。如该图左侧所示，考虑在白色背景中黑色四边形从左向右移动。如果考虑从该白变为黑，扩大边缘部，则在一帧中移动了四个像素的情况下，在液晶显示器中在一帧期间进行相同的显示，但视线连续地移动，用积分的亮度识别图像，所以边缘部分发生模糊。
这里，CRT等只在某一瞬间发生(脉冲型显示)，其余为非发光显示，所以视线即使连续的移动，非发光显示也不积分，所以不会发生模糊。
在该图7中液晶的响应是理想的，瞬时从白变成黑进行写入，这时在保持发光型显示器的情况下，也会发生动画模糊。实际上由于液晶的响应需要时间，所以动画模糊变得更大。将其示于图8。
图8是液晶从白变黑的响应约一帧时间结束的情况下的动画模糊的示意图。图7的情况下动画模糊量进一步增大。这样动画模糊量与液晶的响应速度依赖于帧周期。图9中示出了该动画模糊量对液晶响应速度的依赖性和对帧周期的依赖性。
图9的横轴表示液晶响应速度，纵轴表示动画模糊量。帧周期用种类不同的线和块表示(通常帧频率fv＝60Hz，相当于1帧＝16.6毫秒，fv＝120Hz，1帧＝8.3毫秒左右)。如果这样处理，则动画模糊量不仅使响应速度快，而且使帧周期短，可知得以改善。
不缩短帧周期，而代之以在一帧时间内减少发光的比率，也能改善动画模糊量。这意味着使保持型发光接近脉冲型发光，假设发光比率为50％，与将帧周期减半的效果相同，发光比率为25％，可看作与使帧周期为25％等同。作为一例，图10中示出了使图8中的发光比率为50％时的动画模糊的示意图。与图8相比，可知动画模糊量变得非常小。
如上所述，为了改善动画模糊，缩短背照光的发光时间是有效的。与此不同，在本实施例中，能准确地控制背照光的每一种颜色的发光量，作为该控制，通过脉宽调制来调整发光二极管的发光量，所以对于将背照光调整为白色的情况、或只单独地调整红、绿、蓝的情况来说，尽可能减少发光量，能将发光时间调整得更短。
因此，在本实施例中能极大地限制保持型发光显示器的动画模糊的发生，能显示非常鲜明的动画。
其次，说明本实施例中使用的液晶显示部130。在本实施例中作为液晶显示部130中使用的液晶，不加电场时，液晶分子的长轴在与基板平行的平面内取向，使用从只配置在一个基板上的电极组将电场加在这些液晶分子上的方式、所谓的面内开关方式(以下称“IPS”方式)的液晶。
现在，作为液晶TV或图像质量高的液晶监视器，主要采用有大视野角特性的IPS方式和不加电场时液晶分子的长轴沿着与基板垂直的方向取向，从配置在两个基板上的电极组将电场加在这些液晶分子上的垂直取向方式(垂直对准，以下称“VA方式”)。
这两种液晶方式都是利用偏振片和液晶的双折射性，实现光闸功能。图11中示出了这两种方式的不同。这里，IPS方式在表示透射率的式中，用电场使φ的项目变化，改变透射率，与此不同，VA方式利用电场使θ的项目变化，改变透射率。
在IPS方式中所谓使灰度变化，是使φ值变化，在该项目中没有关于波长的项目，所以在IPS方式中有由灰度变化引起的液晶的分光透射率的变化少的特征。将其示于图12中。
图12是本实施例中使用的IPS方式液晶的分光透射率分布的灰度依赖关系曲线。从低灰度到高灰度示出了4个灰度的分光透射率，但各分光透射率的分布大致呈相同的形状。在其他多种液晶方式中，分光透射率的分布形状如此相同的例子很少。
这样的所谓分光透射率分布的灰度变化少，是指在本实施例中，通过控制器110进行控制所显示的图像精度更高、能真实地再现，能构成图像质量更高的液晶显示装置。
如上所述，在本实施例中，具有对每一种色信号分析应在液晶显示部130上显示的输入的图像信号的显示内容分析电路111、112、113；检测背照光部131的发光的背照光传感器122；根据来自显示内容分析电路111、112、113和背照光传感器122的信号，控制显示数据的变更量和背照光的发光量的图像质量控制器114；根据来自图像质量控制器114的输出，变更每一种颜色的显示数据的显示数据变更电路120；根据来自同一图像质量控制器114的输出，通过脉宽调制控制背照光的每一种颜色的发光量的背照光发光控制电路121；以及将红、绿、蓝发光二极管作为光源的背照光131。
即，控制器110根据来自背照光传感器122的输出信号和应显示的输入的每一种颜色的图像信号，考虑各色的相关关系，同时控制液晶显示部130的每一种颜色的显示数据的变更和背照光部131的每一种颜色的发光量。
通过该控制，能成为显示图像的动态范围宽、而且即使在低灰度区域中色再现范围也宽、还能进行没有动画模糊的鲜明的显示的液晶显示装置。另外，由于液晶显示部中使用IPS方式的液晶，所以即使灰度变化，也能使颜色变化少、图像质量更高。
图13是本实施例的框图，与图1不同的地方在于作为被输入控制器110中的信息，不只是应显示的图像信号和来自背照光传感器122的信号，而且还输入来自检测外部环境的照明状态的外界光传感器123的信号。
图14中示出了本实施例的控制器110的内部框图。与图2不同的地方在于在图像质量控制器114内有输入来自背照光传感器122的信号的背照光传感器检测电路1144、以及输入来自外界光传感器123的信号的外界光传感器检测电路1145，来自两个光传感器的信号相连接。
作为使用液晶电视或液晶监视器的环境，作为熄灯后的深夜的起居室或医疗用设备等的环境光，从1Lx左右的暗的房间，到夕阳照射的起居室或办公室环境等数百Lx以上的明亮的房间，设想各种场面。在明亮的房间中，不能辨别暗的灰度，容易被看成一个亮度，所以进行明亮的显示，在暗的房间中削弱过亮的刺激，通过延伸暗的灰度部分，也能良好地识别暗的部分。
这样检测外部环境光的条件，使用该信息使显示图像变化的事例记载在专利文献2等中，但在本实施例中，根据实施例1那样的每一种颜色的显示数据的分析结果、背照光传感器的输出、以及检测外部环境的照明条件的光传感器的输出，考虑了每一种颜色的相关关系后，对每一种颜色控制显示数据的变更量和背照光的发光量。
由此，由于能更明确地控制显示数据的变更量和背照光的发光量，所以更能扩大显示的动态范围，另外，由于能抑制不需要的背照光的发光量，所以色再现范围大，抑制动画显示时的动画模糊，更能提高动画显示性能。
如上所述，本实施例中具有对每一种色信号分析应在液晶显示部130上显示的输入的图像信号的显示内容分析电路111、112、113；检测背照光部131的发光的背照光传感器122；根据来自显示内容分析电路111、112、113和背照光传感器122的信号，控制显示数据的变更量和背照光的发光量的图像质量控制器114；根据来自图像质量控制器114的输出，变更每一种颜色的显示数据的显示数据变更电路120；根据来自同一图像质量控制器114的输出，通过脉宽调制控制背照光的每一种颜色的发光量的背照光发光控制电路121；以及将红、绿、蓝发光二极管作为光源的背照光部131。
即，控制器110根据来自背照光传感器122的输出信号、应显示的输入的每一种颜色的图像信号、以及来自检测外部环境光的外界光传感器123的输出信号，同时控制液晶显示部130的每一种颜色的显示数据的变更和背照光部131的每一种颜色的发光量。
通过该控制，能成为对应于外部环境，显示图像的动态范围宽、而且即使在低灰度区域中色再现范围也宽、还能进行没有动画模糊的鲜明的显示的液晶显示装置。另外，由于液晶显示部中使用IPS方式的液晶，所以即使灰度变化，也能使颜色变化少、图像质量更高。

本实施例除了以下的要件以外，与实施例1相同。在本实施例中作为液晶显示部130中使用的液晶，采用VA方式的液晶。VA方式的液晶在不加电场的状态下，液晶分子的长轴方向沿着基板的垂直方向配置，并非朝向面内的特定方向。因此，为了显示黑色，只要夹着液晶层的上下偏振片的偏振轴正交即可，没有必要使液晶层和偏振片的角度精确地一致，所以与其他液晶方式相比，能降低黑色的透射率。
这样的所谓黑色显示时的透射率低，如在实施例1中所述，红、绿、蓝等发单色光时，能使其他颜色的光的泄漏少，所以低亮度时的色再现性更高。
如上所述，本实施例中利用实施例1的结构，能使显示图像的动态范围宽、而且即使在低灰度区域中色再现范围也宽、还能进行没有动画模糊的鲜明的显示，此外由于液晶显示部中使用VA方式的液晶，所以能使低灰度区域中的色再现范围更宽，更能构成图像质量高的液晶显示装置。
另外，在本实施例中，像实施例2那样，通过增加检测外部环境光的传感器，能更准确地进行与环境一致的显示，这是不言而喻的。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例2相同。在本实施例中，控制器110根据输入的图像信号的每一种颜色的显示内容分析结果、以及来自背照光传感器122和外界光传感器123的信号，控制显示数据的变更量和背照光的发光量时虽然不变，但根据来自控制器110的指示，显示数据变更电路120实际上输出给液晶显示部130的显示数据主要使用灰度特性范围的特定范围。
具体地说，假设液晶显示部130的灰度特性范围从0至255，将输入的图像数据主要变换成100以上范围的图像数据后输出。用图15说明这一点。
图15是表示横轴取作红色灰度(在该图中为单一红色)，纵轴表示在变更横向或斜上方等的角度看到了从正面看液晶显示部130时的颜色的情况下，直至哪个角度范围能看到与正面的颜色相同的颜色的图。
就是说，是在某一图像中，能看到与从正面能看到的颜色相同的颜色的角度范围。它是在从正面测定的CIE1976u’v’色度坐标值和改变角度后测定的u’v’色度坐标值的差的二次方平均值为0.02以下的条件下求得的。以下，将其称为色差视野角特性。
根据该图15，本实施例中用的IPS方式的液晶中，在255灰度区域中，100灰度以上的区域中的色差视野角特性好，在其以下的区域中呈现出特性有所下降。由于这个原因，如本实施例所示，作为液晶显示部130在采用IPS方式的液晶的情况下，作为灰度区域主要使用全部255灰度内的100灰度以上，能在良好的状态下使用色差视野角特性。
这在本实施例中，为了主要使用全部255灰度特性范围的100灰度以上的特定范围，也可以从控制器110输出实际上显示数据变更电路120输出给液晶显示部130的显示数据。
如上所述，在本实施例中，与实施例2相同，对应于外部环境，显示图像的动态范围宽、而且即使在低灰度区域中色再现范围也宽、还能进行没有动画模糊的鲜明的显示，此外由于输出给液晶显示部的变更后的显示数据主要使用灰度特性上的100/255以上的特定区域，所以能扩大能看到与从正面看到的颜色相同的颜色的角度范围，所以能构成图像质量更高的液晶显示装置。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例3相同。在本实施例中，控制器110根据输入的图像信号的每一种颜色的显示内容分析结果、以及来自背照光传感器122和外界光传感器123的信号，控制显示数据的变更量和背照光的发光量时虽然不变，但根据来自控制器110的指示，显示数据变更电路120实际上输出给液晶显示部130的显示数据主要使用灰度特性范围的特定范围。
具体地说，假设液晶显示部130的灰度特性范围从0至255，将输入的图像数据主要变换成将20至80的范围除去了的区域的图像数据后输出。用图16说明这一点。
图16是表示使用VA方式的液晶时的色差视野角特性的灰度依赖性。横轴表示红色灰度(在该图中为单一红色)，纵轴表示实施例4中说明的色差视野角特性。根据该图，在本实施例中使用的VA方式的液晶中，在255灰度区域中的20至80灰度区域中色差视野角特性恶化得非常厉害，在除此以外的区域中呈现良好的特性。
由于这个原因，如本实施例所示，作为液晶显示部130在采用VA方式的液晶的情况下，作为灰度区域主要使用全部255灰度内的20～80灰度以外的区域，能在良好的状态下使用色差视野角特性。
这在本实施例中，为了主要使用全部255灰度内的20～80灰度以外的特定范围，也可以从控制器110输出数据变更电路120实际上输出给液晶显示部130的显示数据。
如上所述，在本实施例中，与实施例3相同，显示图像的动态范围宽、而且即使在低灰度区域中色再现范围也宽、还能进行没有动画模糊的鲜明的显示，更能扩大低灰度区域中的色再现范围，此外由于输出给液晶显示部的变更后的显示数据主要使用灰度特性上的20～80以外的特定区域，所以能扩大能看到与从正面看到的颜色相同的颜色的角度范围，所以能构成图像质量更高的液晶显示装置。另外，应避免使用的特定区域是由背照光、相位差片、液晶显示部各自的规格决定的区域。通过变更这些规格，在图16中的特性改变了的情况下，变更应避免使用的特定区域即可。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例3相同。在本实施例中，控制器110根据输入的图像信号的每一种颜色的显示内容分析结果、以及来自背照光传感器122和外界光传感器123的信号，控制显示数据的变更量和背照光的发光量时虽然不变，但根据来自控制器110的指示，显示数据变更电路120实际上输出给液晶显示部130的显示数据变更得色间的灰度分布比变更前的各色间的显示数据的分布更小(更一致)。
图17中示出了数据变更的一例。变更前的数据灰度分布每一种颜色都很分散，完全不相关。为了将各色的数据分布集中在同一灰度附近，对它进行了数据变更后的分布是数据变更后的数据分布。用图18说明这样进行数据变更的理由。
图18表示在液晶显示部130中使用VA方式的液晶的情况下，使红色为127/255灰度，蓝色为31/255灰度，使绿色的灰度变化时的色差视野角特性。如果这样处理，则在使绿色的灰度与红色的灰度一致的127灰度附近，呈现良好的色差视野角特性。因此，如本实施例所示，在作为液晶显示部130使用VA方式的液晶的情况下，尽可能地使红、绿和蓝的灰度一致，能在良好的状态下使用色差视野角特性。
这在本实施例中，通过变更并从控制器110输出显示数据变更电路120实际上输出给液晶显示部130的显示数据，以便色间的灰度分布变得比变更前的每一种颜色的显示数据的分布更小(更一致)，在某种程度上能实现。
如上所述，在本实施例中，与实施例3相同，显示图像的动态范围宽、而且即使在低灰度区域中色再现范围也宽、还能进行没有动画模糊的鲜明的显示，更能扩大低灰度区域中的色再现范围，此外由于控制输出给液晶显示部的变更后的显示数据，以便色间的灰度分布变更得比变更前的每一种颜色的显示数据的分布更小(更一致)，所以能扩大能看到与从正面看到的颜色相同的颜色的角度范围，所以能构成图像质量更高的液晶显示装置。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例2相同。在本实施例中，作为背照光部131的光源，使用红、绿、蓝色的发光二极管，与实施例2相同，但其配置方法不是正下方型，如图19所示，将导光片1316配置在液晶显示部130的正下方，将光散射片1315夹在中间，将红色发光二极管元件1312、绿色发光二极管元件1313、蓝色发光二极管元件1314配置在该导光片1316的端部。
发光二极管每个元件中都存在光强度和波长稍微不同等特性上的离散。为了吸收那些单体元件的离散，另外，为了将红、绿、蓝色的单色发光二极管的光很好地混合成白色光，尽可能增长光路是有效的。而且，如本实施例所示，在将发光二极管元件配置在导光片1316的端部的边缘方式中，由于来自发光二极管元件的光在导光片1316内通过长距离，所以容易使特性上的离散或颜色一致。这种情况可以说是一种发光不均匀极少、分光发光特性好的背照光131。
而且，通过使用该不均匀少、分光发光特性好的背照光131，能更明确地控制显示数据的变更量和背照光的发光量，所以更能扩大显示的动态范围，另外，由于能抑制不需要的背照光的发光量，所以色再现范围广，能抑制动画显示时的动画模糊，更能提高动画显示性能。
如上所述，在本实施例中，由于作为背照光使用边缘方式的背照光，所以显示图像的动态范围更广，而且在低灰度区域中色再现范围也广，动画模糊更少，能进行鲜明的显示，成为“显示不均匀”也少的液晶显示装置。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例7相同。在本实施例中，作为背照光部131的光源配置方法为边缘方式，这一点与实施例7相同，但如图20所示，在导光片1316下面将画面总体分割成几个区域，配置分割导光片1317，发射部1318配置在分割导光片1317内，驱动部1319配置在各分割导光片下面，以便各分割导光片1317能与导光片1316紧密接触或隔离。这样构成，从导光片1316的端部入射的光能只从分割导光片1317紧密接触的部分，朝向液晶显示部的方向射出。
在这样的结构中，作为发光二极管的脉宽调制方式，实际上不仅能通过发光二极管的发光、不发光进行控制，而且通过使各分割导光片1317紧密接触或隔离，也能进行脉宽调制。在此情况下，不需要缩短发光二极管的不发光时间，为了确保同一发光量，能减少发光二极管的个数。如果减少发光二极管的个数，则离散必然少，在本实施例中，背照光部131的分光发光特性会更好。另外，由于发光二极管的个数少，所以成本也低。
如上所述，在本实施例中，作为背照光，以边缘方式在在导光片的下面配置能紧密接触或隔离的带有反射部的分割导光片，在面内将背照光分割成几个区域，由于能选择集中地控制发光，所以能减少发光二极管的个数，因此能使背照光的发光特性更好，另外，显示图像的动态范围更广，而且在低灰度区域中色再现范围也广，动画模糊更少，能进行鲜明的显示，成为成本低的液晶显示装置。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例2相同。
图21中示出了本实施例的控制器110的内部框图。与图14不同的地方在于在每一种颜色的显示内容分析电路内，代替最大最小检测电路，变成检测一画面内显示数据的灰度分布的直方图检测电路。
一般说来，如图22所示，图像信号G(0～255)和将最大显示亮度作为1的标准化显示亮度B之间具有以下关系是理想的，B＝(G/255)γ(式1)通常与CRT的特性匹配，γ＝2.2。以下，将该特性称为γ特性。液晶显示装置通常以一定的亮度使背照光发光，通过控制液晶的透射率来显示图像。可是，液晶面板的光遮断性能不充分，最大透射率为1的标准化透射率T和图像信号的关系存在用下式表示的不需要的透射率α，T＝(G/255)γ+α (式1)由于由α引起的漏光，产生出现黑色或低灰度显示的色再现范围下降这样一些不良现象。就是说难以用理想的γ特性进行显示。因此，通过尽可能减少背照光的发光亮度，抑制由α引起的漏光是有效的。另外，通过使RGB三色的每一光源达到必要的最低限度的发光亮度，更能降低由α引起的不良现象。
本实施例中用的变换方法如下。如后面所述，各色的变换指数设定电路根据各色的显示内容分析电路的输出及外界光传感器检测电路1145的输出，决定各色的输入图像信号中用最大亮度显示的图像信号，将它作为变换最大灰度点MAX。本实施例中用的背照光在各色照明光源中通过使用LED的脉宽调制，控制亮度，如图22所示，设定了将各色照明光源的最大出射亮度作为1的标准化亮度为L，具有如下特性。
L＝(MAX/255)γ(式3)就是说，具有与作为液晶显示装置的输入输出特性的γ特性同样的输入输出特性。因此如果在输入图像信号中，选择出用最大亮度显示的图像信号，将它作为MAX代入式4中，则直接成为必要最低限度的照明光源发光亮度。与其相对应，将液晶的透射率应由最大亮度显示的灰度点MAX变换成对应于最大透射率的图像信号即可。一般说来，根据变换前的显示亮度能在变换后被保持下来的条件，变换后的图像信号G’变换成G’＝(255/MAX)×G 式中G’＝255(G’＞256时) (式4)式3是包含乘方计算的比较复杂的计算，但因为是照明光源的变换式，所以可以帧单位(数十Hz)的计算，能用式4所示的简单的乘法电路进行需要用像素同步脉冲(数十Hz)的速度计算的图像信号变换，所以电路的负担也少。
另外，在到此为止的变换中虽然不考虑在实施例1中说明过的RGB各色之间的相关关系，但在本实施例中，以后也进行在实施例1中说明过的各色背照光亮度输出及显示数据输出的微调整。
其次，说明MAX的设定方法。图23的上段中示出了色度坐标中的色再现范围的面积在NTSC比中确保80％以上的色再现范围所能显示的图像信号的范围和MAX的关系。另外，确保色再现范围所能显示的图像信号的范围与周围环境的亮度有关。一般说来，与暗环境相比，在亮环境中低灰度侧的色再现范围下降。这是因为周围环境的光在液晶面板显示面上反射所致。本实施例是提供一种根据图像信号及周围环境的亮度进行最佳照明光源亮度的设定的图像质量高的图像。在图23的下段中示出了由图像分析电路分析的图像信号的数据量分布。控制量判断电路1141根据外界光传感器检测电路1145的输出，算出确保各MAX值的色再现范围达80％以上所能显示的图像信号的范围，根据显示内容分析电路分析的数据量分布，设定最佳的MAX。
在图23的例中，在周围环境的亮度为10lx的暗环境中，为了进入能表现色再现范围为80％以上的图像信号范围中的数据量达到最大而设定了MAX。另外，在周围环境的亮度为250lx的亮环境中，设定了能用色再现范围为80％进行显示的图像信号全部达到色再现范围为80％以上的MAX。
可是，在本实施例中为了对液晶显示部130进行矩阵驱动，而使用由非晶硅制成的TFT(薄膜晶体管)。而且，在与TFT同一基板上，在液晶显示部130的最外周部，也用同样的非晶硅制成背照光传感器122和外界光传感器123。将该背照光传感器122和外界光传感器123的结构分别示于图24、图25中。
图24是检测来自基板侧的光的背照光传感器。通过将屏蔽电极9施加成负电性，减少流过晶体管的暗电流，能降低噪声。另外，对栅电极3施加正电压，能增加光电流，提高灵敏度。
图25是检测来自相对一侧的光的外界光传感器。将负电压加在栅电极3上，能降低暗电流，减少噪声。
虽然在性能方面都不如一般的光传感器部件，但为了进行本实施例的这么宽的动态范围的外界光环境的传感、或设置在正下方的背照光的发光量的传感，这种程度的性能就足够了，由于部件个数的减少而能低成本化。
如上所述，在本实施例中作为使液晶显示装置的输入输出特性和背照光的输入输出特性相等的γ特性，由于具有显示内容分析电路、控制量判断电路1141和外界光传感器123，所以在各种周围环境光的情况下，都能简单地进行最佳的变换，能提供良好的图像。另外，由于外界光传感器和背照光传感器这两种光传感器都在液晶显示内制成，所以能降低成本。

本实施例除了以下的要件以外，与实施例9相同。
图26中示出了本实施例的控制器110的内部框图。与图21不同的地方在于增加了字幕检测电路1146。
在本实施例中由于具有字幕检测电路，所以更能降低照明光源的亮度，能获得质量高的图像。
在用DVD等看电影的情况下，画面上能出现翻译的字幕。该字幕在大部分情况下，是白色文字、图像信号(R、G、B)＝(255、255、255)亮度最高的信号。如图27所示，为了表现255灰度，虽然有必要使变换最大灰度点MAX为255，但它是以最大亮度显示照明光源的，难以用高质量显示低灰度侧的图像。本实施例通过设置字幕检测电路1146来解决这样的课题。字幕检测电路检测对应于图像信号中的字幕的图像信号，将它发送给控制量判断电路1141。控制量判断电路1141在从字幕检测电路1146接收到了有字幕的信号的情况下，根据字幕以外的图像信号，算出各色的MAX，在RGB各自的MAX中确定最高的MAX，作为全色共同的变换指数。由于用这样的算法，所以能以高质量显示字幕以外的图像，而且能将字幕的颜色维持在白色，使照明光源低亮度化。另外，预先对周围环境和字幕的亮度进行主观评价，对周围的亮度确定能允许字幕的亮度的最低亮度，通过对MAX设定限制范围，以便字幕的亮度在其亮度以上，能显示容易读的字幕。
如上所述，在本实施例中由于设置字幕检测电路，更能降低背照光发光亮度，所以能使图像更美，而且能降低功耗。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例10相同。
本实施例的控制器110的内部框图与实施例10相同，与实施例9相比较，增加了字幕检测电路1146。该字幕检测电路1146检测对应于图像信号中的字幕的图像信号，将它发送给控制量判断电路1141。控制量判断电路1141在从字幕检测电路1146接收到了有字幕的信号的情况下，根据字幕以外的图像信号，设定各色的变换最大灰度点MAX。这里，即使在对每个RGB设定了不同的MAX的情况下，根据式3，字幕被变换成图像信号(255、255、255)，黑图像被变换成(0、0、0)。因此，由于RGB照明光源的亮度不同，所以产生字幕和黑图像上着色的问题。
本实施例通过字幕显示灰度和0灰度的亮度电平变换，解决该课题。如图28所示，假设各色的MAX分别为R230，G200，B186。在此情况下各色的照明光源的相对亮度为R(230/255)2.2＝0.8，同样G0.58，B0.5，由于相对亮度不同，所以白字幕及黑图像由于α的透射率而着色。
因此，通过如下所示的字幕显示灰度的数据变换、以及0灰度的数据变换，解决各自的着色。首先，关于白字幕，使RGB中具有最低的MAX的B的图像信号为255。就是说使液晶的相对透射率为最大1，显示亮度＝照明光源的相对亮度×液晶的相对透射率＝0.5。关于R和G，通过与B的相对显示亮度0.5相等这样的信号变换，确定液晶的透射率。
关于0灰度，使RGB中具有最高的MAX的R的图像信号为0。就是说设液晶的透射率为α，显示亮度＝照明光源的相对亮度×液晶的相对透射率＝0.8×α。关于G及B，通过信号变换，确定液晶的透射率，以便与R的相对亮度0.8×α相等。
通过进行以上这样的信号变换，即使进行了RGB分别不同的照明光源的亮度控制时，也不会发生白字幕及黑图像的着色，能显示高质量的图像。
如上所述，在本实施例中由于具有字幕检测电路，对字幕灰度电平和0灰度电平进行显示数据变换，能减少字幕的着色和作为0灰度的黑色部分显示时的着色，所以能使图像质量更高。
本实施例除了以下的要件以外，与实施例9相同。
图29中示出了本实施例的控制器110的内部框图。与图21不同的地方在于增加了场景变换检测电路1147。
控制量判断电路1141虽然对每一帧设定各色最佳的MAX，但如果只根据一帧单位的画面内信息确定MAX，则有时不合适。
例如在某场景中有成为背景的区域，对应于背景以外的图像的亮度变化，使照明光源的亮度变化。这时，背景区域对应于照明光源的亮度变化，控制液晶的透射率，以便显示亮度不变。可是，如果使用上升下降的响应时间约10ms左右的液晶、以及上升下降的响应为数μs的LED光源，则虽然LED对应于MAX的变化，瞬时达到目标亮度，但由于液晶对作为目标的透射率，对一帧时间(16.6ms)需要不能忽视的时间，所以光源亮度的变换和液晶透射率的变换中实际上产生偏差，有时发生闪烁。
图30是对应于照明光源的亮度变化，显示亮度不变的背景的模样的图。假设MAX从100增大切换到255。照明光源进行脉宽调制，用对应于变换指数255的脉宽发光。为了抑制照明光源的发光量的增大，降低液晶的透射率。由透过液晶的光的亮度和时间的积，给出显示亮度，如果它在全部帧中相等，则能显示亮度不变的背景。图30中的斜线部分表示不改变背景的亮度进行显示用的理想的亮度和时间的面积。
可是，由于液晶的响应速度不十分快，所以显示从斜线部分的面积超出的面积的亮度。这样，MAX的急剧变化，由于光源和液晶的响应速度的不同而发生闪烁。为了抑制这样的闪烁的发生，如图31所示，对应于MAX的急剧变化，在直接变换中不用该MAX，使现在帧的MAX慢慢地接近前一帧中用的MAX是有效的。
即，在本实施例中，预先检查不发生闪烁的帧之间的MAX变化差，沿MAX的时间轴方向设定限制，以便MAX的帧间切换差为不产生闪烁的差以下的变化量。
实际上，在控制量判断电路1141中，对前一帧的MAX和现在帧的MAX进行比较，在不产生闪烁的范围内，使前一帧的MAX值朝向接近现在帧的MAX数值变化。
如上所述，对帧间的MAX变化量设定限制，抑制同一场景内的闪烁是有效的。可是只这样做，不能适应场景变换。就是说，全部输入新的图像时，除了限制MAX的帧间变化量以外，直接使用控制量判断电路1141决定的MAX的方法，能进行没有不舒服感的显示。
因此，在本实施例中，设有场景变换检测电路1147，判断场景的切换，根据其结果切换MAX的帧间变化允许量的多少。
就是说，减少变化允许量，以便同一场景内的MAX的帧间变化不急剧地变化，场景切换时接近只由画面内信息决定的MAX的值或直接使该MAX等变化允许量增多，进行变更。
图32表示控制量判断电路1141根据只由画面内信息初始决定的MAX和来自场景变换检测电路1147的结果，一边切换同一帧内帧间MAX变化允许量少的情况和场景变更时帧间MAX变化允许量多的情况，一边决定的MAX。
另外，同时示出了场景变换检测电路1147输出的场景变更量。这里所谓场景变更量，是计算了图像信号的直方图的帧间差分的量。
在场景变换检测电路1147算出的场景变更量小的情况下(同一场景)，实际输出的MAX相对于只由画面内信息决定的MAX慢慢变化，在场景变换检测电路1147算出的场景变更量大的情况下(场景变换)，直接使用控制量判断电路1141根据画面内信息算出的MAX或接近它的值。
如上所述，在本实施例中有场景变换检测电路、以及限制MAX的帧间变化量，通过场景变换，切换帧间MAX变化允许量的多少，防止闪烁而且能进行能对应于场景变换的变换，能实现更高的图像质量。
另外，本实施例虽然是适用于实施例9的例子，但当然也能适用于实施例10、11及其他实施例。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括具有多个子像素结构的液晶显示部；以及能控制各种颜色地发出各种颜色的光，照射液晶显示部的背照光部，上述液晶显示部由一对基板、夹在上述一对基板之间的液晶层、将电场加在上述液晶层上用的多个电极组、连接在上述电极组上的多个有源元件构成，该液晶显示装置的特征在于具有根据来自检测上述背照光部的发光的光传感器的输出信号、以及为了在上述液晶显示部上显示而输入的各种颜色的图像信号，同时控制上述液晶显示部的每一种颜色的显示数据的变更和上述背照光部的每一种颜色的发光量的控制器。
2.一种液晶显示装置，包括具有多个子像素结构的液晶显示部；以及能控制各种颜色地发出各种颜色的光，照射液晶显示部的背照光部，上述液晶显示部由一对基板、夹在上述一对基板之间的液晶层、将电场加在上述液晶层上用的多个电极组、连接在上述电极组上的多个有源元件构成，该液晶显示装置的特征在于具有对为了在上述液晶显示部上进行显示而输入的图像信号按照每一种色信号进行分析的显示内容分析电路；检测上述背照光部的发光的光传感器；根据来自上述显示内容分析电路和上述光传感器的信号，导出显示数据的每一种颜色的变更量和背照光的每一种颜色的发光量的图像质量控制器；根据来自上述图像质量控制器的信号，将应在上述液晶显示部上进行显示的数据变更成每一种颜色的显示数据变更电路；以及根据来自上述图像质量控制器的信号，控制上述背照光部的每一种颜色的发光量的背照光光量控制电路。
3.一种液晶显示装置，包括具有多个子像素结构的液晶显示部；以及能控制各种颜色地发出各种颜色的光，照射液晶显示部的背照光部，上述液晶显示部由一对基板、夹在上述一对基板之间的液晶层、将电场加在上述液晶层上用的多个电极组、连接在上述电极组上的多个有源元件构成，该液晶显示装置的特征在于具有根据来自检测上述背照光部的发光的光传感器的输出信号、为了在液晶显示部上进行显示而输入的每一种颜色的图像信号、以及来自检测外部环境光的外部光传感器的输出信号，同时控制上述液晶显示部的每一种颜色的显示数据的变更和上述背照光部的每一种颜色的发光量的控制器。
4.一种液晶显示装置，包括具有多个子像素结构的液晶显示部；以及能控制各种颜色地发出各种颜色的光，照射液晶显示部的背照光部，上述液晶显示部由一对基板、夹在上述一对基板之间的液晶层、将电场加在上述液晶层上用的多个电极组、连接在上述电极组上的多个有源元件构成，该液晶显示装置的特征在于具有对为了在上述液晶显示部上进行显示而输入的图像信号按照每一种色信号进行分析的显示内容分析电路；检测上述背照光部的发光的背照光传感器；检测外界环境光的外界光传感器；根据来自上述显示内容分析电路、上述背照光传感器和上述外界光传感器的信号，导出显示数据的每一种颜色的变更量和背照光的每一种颜色的发光量的图像质量控制器；根据来自上述图像质量控制器的信号，将应在上述液晶显示部上进行显示的数据变更成每一种颜色的显示数据变更电路；以及根据来自上述图像质量控制器的信号，控制背照光的每一种颜色的发光量的背照光光量控制电路。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光部采用三原色的发光二极管元件，上述背照光部的发光控制是脉宽调制。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述液晶显示部的多个电极组配置在一个基板上，不施加电场时液晶分子的长轴在与基板平行的平面内取向。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于输出给上述液晶显示部的变更后的显示数据，主要使用上述液晶显示部的灰度特性上的特定部位。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于输出给上述液晶显示部的变更后的显示数据，主要使用上述液晶显示部的灰度特性上的100/255以上的区域。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述液晶显示部的多个电极组配置在每一个基板上，不施加电场时液晶分子的长轴沿着与基板垂直方向取向。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于输出给上述液晶显示部的变更后的显示数据，主要使用上述液晶显示部的灰度特性上的特定部位。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于输出给上述液晶显示部的变更后的显示数据，主要使用上述液晶显示部的灰度特性上的20/255～80/255以外的区域。
12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于输出给液晶显示部的变更后的各色间的显示数据的灰度分布变得比变更前更小(更一致)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光部将发光二极管元件呈平面地配置在上述液晶显示部的正下方。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光部将导光体配置在上述液晶显示部的正下方，将发光二极管元件配置在上述导光体的端部。
15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光部将其面内分成几个区域，能选择集中地进行发光控制。
16.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于背照光发光量控制中的数据输入-最大亮度标准化输出特性是与液晶显示装置的输入图像信号-最大亮度标准化输出特性相同的输入输出特性，根据为了在液晶显示部上进行显示而输入的每一种颜色的图像信号的分析结果，确定变换最大灰度点MAX，变更显示数据，以便将上述MAX灰度的输入图像信号变换为液晶透射率为最大的灰度，同时进行使背照光亮度输出降落直到上述输入输出特性中MAX表示的亮度电平的控制。
17.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光发光量控制电路中的数据输入-最大亮度标准化输出特性是与液晶显示装置的输入图像信号-最大亮度标准化输出特性相同的输入输出特性，上述图像质量控制器根据为了在液晶显示部上进行显示而输入的每一种颜色的图像信号的分析结果，确定变换最大灰度点MAX，上述显示数据变更电路变更显示数据，以便将上述MAX灰度的输入图像信号变换为液晶透射率为最大的灰度，同时背照光光量控制电路进行使背照光亮度输出降落直到上述输入输出特性中MAX表示的亮度电平的控制。
18.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于背照光发光量控制中的数据输入-最大亮度标准化输出特性是与液晶显示装置的输入图像信号-最大亮度标准化输出特性相同的输入输出特性，根据为了在液晶显示部上进行显示而输入的每一种颜色的图像信号的分析结果和来自外界光传感器的输出信号，确定变换最大灰度点MAX，变更显示数据，以便将上述MAX灰度的输入图像信号变换为液晶透射率为最大的灰度，同时进行使背照光亮度输出降落直到上述输入输出特性中MAX表示的亮度电平的控制。
19.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光发光量控制电路中的数据输入-最大亮度标准化输出特性是与液晶显示装置的输入图像信号-最大亮度标准化输出特性相同的输入输出特性，上述图像质量控制器根据为了在液晶显示部上进行显示而输入的每一种颜色的图像信号的分析结果，确定变换最大灰度点MAX，上述显示数据变更电路变更显示数据，以便将上述MAX灰度的输入图像信号变换为液晶透射率为最大的灰度，同时背照光光量控制电路进行使背照光亮度输出降落直到上述输入输出特性中MAX表示的亮度电平的控制。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于上述背照光发光量控制电路中的数据输入-最大亮度标准化输出特性、以及液晶显示装置的输入图像信号-最大亮度标准化输出特性用输入信号值的γ阶乘(γ是伽马特性值)表示。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于具有检测字幕的有无和画面内的显示位置的字幕检测电路，在有字幕的情况下，通过字幕以外的图像信号的分析，确定上述变换最大灰度点MAX。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于关于输入的图像信号中的每一种颜色的0灰度信号，对于三色中MAX最高的颜色来说，不变换0灰度信号，对于其他颜色来说，变换成与上述MAX最高的颜色中的0灰度亮度电平相等的灰度。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于具有检测字幕的有无和画面内的显示位置的字幕检测电路，关于输入的图像信号内的字幕显示数据信号，对于三色中MAX最低的颜色来说，不变换字幕显示数据信号，对于其他颜色来说，将各种颜色的最大灰度变换成与上述MAX最低的颜色中的最大亮度电平相等的灰度。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于具有检测输入的图像信号的显示场景的变化的场景变换检测电路，根据来自场景变换检测电路的信号，再设定只由画面内的显示数据信息决定的上述变换最大灰度点MAX。
25.根据权利要求24所述的液晶显示装置，其特征在于上述变换最大灰度点MAX受帧间变化量限制，没有场景变换的情况下的可能变换量比有场景变换的情况下的可能变换量少。
全文摘要
提供一种液晶显示装置，同时满足1)动态范围广，以便进行有层次的显示，2)色再现范围广，以便呈现鲜艳的颜色，3)进行鲜明的显示，动画不模糊这样三点，可实现液晶TV的图像高质量化。该液晶显示装置有液晶显示部(130)；以及能控制每一种颜色的发三色以上的光，使光照射液晶显示部的背照光部(131)，还具有控制器(110)，它根据来自检测背照光部(131)的发光的光传感器(122)的输出信号、为了在液晶显示部上显示而输入的图像信号、以及来自检测外部环境光的外界光传感器(123)的输出信号，同时控制液晶显示部(130)的每一种颜色的显示数据的变更、以及背照光部(131)的每一种颜色的发光量。
文档编号G02F1/13357GK1655024SQ20051000798
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月4日 优先权日2004年2月9日
发明者山本恒典, 梶田大介, 桧山郁夫, 绀野哲丰, 犬塚达基, 若木政利 申请人:株式会社日立显示器