光源装置和液晶显示装置的制作方法

专利名称：光源装置和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有可彼此独立地控制的多个局部发光部分的光源装置和使 用这种光源装置的液晶显示单元。
背景技术：
当前，如由液晶TV和等离子显示面板(PDP)代表的，存在显示器更 薄的趋势。特别地，很多移动使用的显示器是液晶系统显示器，期望其实现 精确的色彩再现性。进一步，作为液晶面板的背光，使用荧光管的冷阴极荧 光灯(CCFL)类型是主流。但是，在环境上要求更少的汞，因此作为替代 CCFL的光源，预期发光二极管(LED)等。
作为使用这种LED的背光装置，例如，提出了在专利文献1和2中描述 的背光装置。日本待审查专利申请公开No. 2006 - l45886 [专利文献2]日本待审査专利申请公开No. 2006 - 24328
发明内容
在专利文献1中，提出了通过检测外部光，整个背光装置的亮度级 (luminance level)根据周围环境的亮度(lightness)而改变的背光装置。
但是，在整个背光装置的亮度级改变而没有变化的情况下，有时，不总 是根据显示画面的亮度分布来执行适当的处理。在未执行适当的处理的情况 下，显示画面的外观根据环境光而不同，且有时图像质量恶化。
如上所述，在现有技术中，难以防止不取决于显示画面的内容而由环境 光所引起的图像质量恶化，且存在改进的余地。
作为现有技术，专利文献2公开了改进液晶面板的视频响应的技术，将 光源部分划分为多个局部发光部分(partial lightning section),由多个局部发 光部分顺序地执行发光操作，而不取决于显示画面的亮度分布和环境光，且 由此执行所谓的黑插入处理。考虑前述缺点，本发明的第一目的是提供能够考虑环境光而不取决于显 示画面的内容来调整显示画面的亮度分布的光源装置。
本发明的第二目的是提供能够防止由环境光所引起的不取决于显示画面 的内容的图像质量恶化的液晶显示单元。
将本发明的光源装置应用于包括基于画面信号调制入射光的液晶面板的 液晶显示单元，且本发明的光源装置包括光源部分、驱动部件、接收所述装 置周围的环境光的光接收装置和驱动部件。前述光源部分具有多个局部发光 部分，每个局部发光部分被单独地控制的，且发出要作为到液晶面板的入射 光的光。进一步，驱动部件驱动光源部分以使得每个局部发光部分单独地发 光。另外，前述控制部件根据由光接收装置接收到的环境光的光量和在画面 信号中包含的显示画面的亮度分布来控制驱动部件，并控制每个局部发光部 分的发光量。
本发明的液晶显示单元包括用于发光的照明部件和基于画面信号调制从 照明部件发出的光的液晶面板。前述照明部件具有前述光源部分、前述驱动 部件、前述光接收装置和前述控制部件。
在本发明的光源装置和液晶显示单元中，光接收装置接收所述装置周围 的环境光。然后，根据所接收到的环境光的光量和显示画面的亮度分布来分 别地控制每个局部发光部分的发光量。
在本发明的光源装置中，前述控制部件能够进行控制以便在环境光的光 量小于给定阈值的情况下，以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分的发
光量下降。在该情况下，在环境光的光量小于给定阈值，即装置的周围比 较暗的情况下，降低以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分的发光亮度。 因此，在以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分和在其外围的局部发光 部分之间的边界几乎不可见。
进一步，在环境光的光量大于阈值的情况下，前述控制部件可以进行控 制以便以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分的发光量增大。在该情况 下，在环境光的光量大于阈值，即装置的周围比较亮的情况下，增大以给 定亮度或更高亮度发光的局部发光部分的发光亮度。因此，与现有技术相比 更加防止了在这种环境下对比度的下降。
在本发明的光源装置中，有可能控制部件基于显示画面的亮度分布进行 控制，以便在与画面显示区域中的较高亮度区域对应的区域中局部发光部分的发光量大于其他局部发光部分的发光量，同时控制部件根据环境光的光量 控制每个局部发光部分的发光量。在该情况下，当控制每个局部发光部分的 发光量以便高亮度区域的显示亮度更加增大时，根据环境光的光量控制每个 局部发光部分的发光量。也就是说，有可能当执行所谓的对比度增强处理时， 启用根据周围环境的亮度的局部发光部分的发光量控制。
根据本发明的光源装置，光接收装置接收所述装置周围的环境光，且根 据所接收到的环境光的光量和显示画面的亮度分布分别地控制每个局部发光 部分的发光量。因此，能够考虑周围环境的亮度(环境光)而不取决于显示 画面的内容来调整显示画面的亮度分布。
进一步，根据本发明的液晶显示单元，光接收装置接收所迷装置周围的 环境光，且根据所接收到的环境光的光量和显示画面的亮度分布分别地控制 每个局部发光部分的发光量。因此，在照明部件中，能够考虑周围环境的亮 度(环境光)而不取决于显示画面的内容来调整显示画面的亮度分布。因此， 能够防止由周围环境的亮度(环境光)所引起的图像质量恶化而不取决于显 示画面的内容。


图l是图示根据本发明第一实施例的液晶显示单元的整体结构的透
视图；图2是图示在图1中图示的背光装置中的光源部分的单元(局部发 光部分)的结构实例的示意性平面图；图3是图示光源部分中局部发光部分的排列结构实例的示意性平面
图；图4是图示图1中图示的液晶显示单元的整体结构的框图； [图5]图5是图示在图4中图示的光源部分的驱动和控制部分的详细结构 的框图；图6是用于解释光源部分的驱动脉冲信号的时序波形图；图7是用于解释图1中图示的液晶显示面板和背光装置的驱动方法
的实例的时序波形图；图8是解释在画面显示区域和局部发光区域之间的排列关系的实例
的透一见图；[图9]图9是解释在画面显示区域和局部发光区域之间的排列关系的另一 实例的透-见图；图IO是解释在比较实例中在外部光(环境光)的光量和显示图像 质量之间的关系的示意性平面图；图ll是图示根据第一实施例的通过使用外部光的控制操作的实例 的流程图；图12是图示在图11中发光亮度减小的情况下通过使用外部光的 控制操作的实例的时序波形图；图13是图示在图11中发光亮度减小的情况下通过使用外部光的 控制操作的另 一 实例的时序波形图；图14是解释在图11中发光亮度减小的情况下显示图像质量的改 变的示意性平面图；图15是图示在图11中发光亮度增大的情况下通过使用外部光的 控制操作的实例的时序波形图；图16是图示在图11中发光亮度增大的情况下通过使用外部光的 控制操作的另 一 实例的时序波形图；图17是解释在图11中发光亮度增大的情况下显示图像质量的改 变的示意性平面图；图18是解释根据第二实施例的显示画面的亮度增强操作的透视图;图19是图示根据第二实施例的通过使用外部光的控制操作的实例 的流程图；图20是图示在图19中图示的通过使用外部光的控制操作的实例 的时序波形图；和图21是图示在图19中图示的通过使用外部光的控制操作的另一 实例的时序波形图。
具体实施例方式
在下文中将参考附图详细描述本发明的实施例。 [第一实施例]
图1图示根据本发明第一实施例的液晶显示单元(液晶显示单元3)的整体结构。液晶显示单元3是发出透射光作为显示光Dout的所谓的透射液晶 显示单元。液晶显示单元3包括作为根据本发明的第一实施例的光源装置的 背光装置1和透射液晶显示面板2。
液晶显示面板2配置有透射液晶层20、将液晶层20夹在中间的一对基 板(也就是，作为背光装置1侧上的基板的TFT (薄膜晶体管)基板211和 作为与TFT基板211相对的基板的相对电极基板221 )和关于TFT基板211 和相对电极基板221分别在与液晶层20相对的侧上分层的偏振板210和220。
进一步，在TFT基板211中构造矩阵状的像素，且在每个像素中形成包 括比如TFT之类的驱动元件的像素电极212。
背光装置1是其中混合多种颜色光(在该情况下，红光、绿光和蓝光) 以获得作为特定颜色光(在该情况下，白光)的照明光Lout的加色混合 (additive color mixture)类型装置。背光装置1具有包括多个红LED 1R、绿 LED 1G和蓝LED IB的光源部分(之后描述的光源部分10 )。
图2和图3图示在背光装置1中的每种颜色的LED的排列结构的实例。
如图2(A)所示，发光部分的单位单元41和42分别由两组红LED 1R、 两组绿LED 1G和两组蓝LED IB形成。作为发光部分的单元的局部发光部 分4由两个单位单元41和42形成。进一步，在每个单位单元中和在单位单 元41和单位单元42之间，分别串联连接每种颜色的LED。具体地说，如图 2(B)所图示的，连接每个LED的阳极和阴极。
进一步，在光源部分10中以矩阵的状态排列如上构造的各个局部发光部 分4，例如，如图3所示。如在之后描述的，能够彼此独立地控制局部发光 部分4。
接下来，参照图4,将给出上述液晶显示面板2的驱动部分和控制部分 以及光源部分10的结构的详细描述。图4图示液晶显示单元3的模块配置。
如图4所示，用于驱动液晶显示面板2以显示画面的驱动电路配置有 X驱动器(数据驱动器)51，其将基于画面信号的驱动电压提供到液晶显示 面板2中的各个像素电极212; Y驱动器(栅极驱动器)52,其沿着扫描线 (未图示)线顺序地驱动液晶显示面板2中的各个像素电极212;定时控制 部分(定时发生器)61，其控制X驱动器51和Y驱动器52; RGB处理部分 60(信号发生器)，其处理外部画面信号并产生RGB信号；以及画面存储器 62,其作为存储来自RGB处理部分60的RGB信号的帧存储器。同时，驱动和控制背光装置1的光源部分10的发光操作的部分配置有背
光驱动部分ll、背光控制部分12、照明光传感器13、外部光传感器16、 I/V 转换部分14和17以及A/D转换部分15和18。
照明光传感器13从光源部分10接收照明光Lout以获得光接收信号。照 明光传感器13配置有红光传感器13R，其在由多种颜色的光(在该情况下， 红光、绿光和蓝光)的混合物组成的混合光(在该情况下，白光)当中提取 并选择性地接收红光；绿光传感器13G，其在混合光当中提取并选择性地接 收绿光；以及蓝光传感器13B，其在混合光当中提取并选择性地接收蓝光。 例如，在光源部分10附近(在光源部分10之下或之后)排列照明光传感器 13。
外部光传感器16接收背光装置1周围的外部光(环境光Ls)以获得光 接收信号。在外部光传感器16不受来自光源部分10的照明光Lout影响的位 置(例如，在液晶显示单元3的外壳(未图示)上，或在其侧面)布置外部 光传感器16。
I/V转换部分14对于由照明光传感器13获得的每种颜色的光接收信号 执行I/V (电流/电压)转换，并输出光接收数据作为每种颜色的模拟电压信 号。进一步，1/V转换部分17对于由外部光传感器16获得的光接收信号执行 1/V转换，并输出光接收数据作为模拟电压信号。
A/D转换部分15分别对于从I/V转换部分14输出的每种颜色的光接收 数据执行A/D (模拟/数字)转换，并将光接收数据Dl作为对于每种颜色的 数字电压信号输出到背光控制部分12。进一步，A/D转换部分18对于从I/V 转换部分17输出的光接收数据执行A/D转换，并将光接收数据D2作为数字 电压信号输出到背光控制部分12。
背光控制部分12基于从A/D转换部分15提供的每种颜色的光接收数据 Dl 、从A/D转换部分18提供的光接收数据D2、和从RGB处理部分60提供 的RGB信号，产生并输出之后提到的控制信号D3和D4，并控制背光驱动 部分11的驱动操作。对于背光控制部分12的具体结构，将在之后给出描述 (图5)。
背光驱动部分11基于从背光控制部分12提供的控制信号D3和D4以及 从定时控制部分61提供的控制信号DO,驱动光源部分IO从而以局部发光部 分4为单位执行发光操作。另外，对于背光驱动部分ll的详细结构，也将在之后给出描述(图5)。
接下来，将参考图5给出前述背光驱动部分11和背光控制部分12的详 细结构的描述。图5是图示背光驱动部分11和背光控制部分12的详细结构 以及光源部分10、照明光传感器13、外部光传感器16、 1/V转换部分14和 17、和A/D转换部分15和18的结构的框图。进一步，光接收数据D1配置 有红光接收数据D1R、绿光接收数据DIG和蓝光接收数据D1B。控制信号 D3配置有红色使用控制信号D3R、绿色使用控制信号D3G和蓝色使用控制 信号D3B。另夕卜，为方便起见，在图中，红LED 1R、绿LED 1G和蓝LED IB 在光源部分10中全都串联连接。
背光驱动部分11具有电源部分110;恒流驱动器111R、 111G和111B， 其分别根据从背光控制部分12提供的控制信号D3(红色使用控制信号D3R、 绿色使用控制信号D3G和蓝色使用控制信号D3B )，通过从电源部分110提 供的电源，将电流IR、 IG和IB提供到光源部分10中的红LED 1R、绿LED 1G和蓝LED IB的阳极侧；开关器件112R、 112G和112B,其分别连接在红 LED 1R、绿LED 1G和蓝LED IB的每个阴极与地之间；以及PWM驱动器 113,其分别根据从背光控制部分12提供的控制信号D4和从定时控制部分 61提供的控制信号DO来PWM(脉宽调制)控制开关器件112R、 112G和112B。
背光控制部分12具有光量平衡控制部分121和光量控制部分122。光量 平衡控制部分121分别基于从A/D转换部分15提供的光接收数据Dl (红光 接收数据D1R、绿光接收数据DIG和蓝光接收数据DIB )和从A/D转换部 分18提供的光接收数据D2，产生并输出控制信号D3 (红色使用控制信号 D3R、绿色使用控制信号D3G和蓝色使用控制信号D3B )到恒流驱动器lllR、 111G和111B,且由此光量平tf控制部分121进^f亍控制以便改变照明光Lout 的发光量，同时维持来自光源部分10的照明光Lout的彩色平衡(白光的白 平衡)。光量控制部分122基于从A/D转换部分15提供的光接收数据Dl当 中的绿光接收数据DIG和从A/D转换部分18提供的光接收数据D2,产生并 输出控制信号D4到PWM驱动器113，由此光量控制部分122进行控制以便 改变来自光源部分10的照明光Lout的发光量。进一步，光量平衡控制部分 121和光量控制部分122分别输入RGB信号。除基于照明光Lout的光量的光 接收数据Dl和基于环境光Ls的光量的光接收数据D2之外，光量平衡控制 部分121和光量控制部分122还通过使用包含在RGB信号中的显示画面的亮度分布，产生控制信号D3和D4。
背光驱动部分ll对应于本发明中的"驱动部件"的特定实例，背光控制 部分12对应于本发明中的"控制部件"的特定实例，且外部光传感器16对 应于本发明中的"光接收装置"的特定实例。
接下来，将给出具有前述结构的该实施例的背光装置1和液晶显示单元 3的详细操作的描述。
首先，将参考图1到图8给出该实施例的背光装置1和液晶显示单元3 的基本操作的描述。图6是图示背光装置1的光源部分10中的发光操作的时 序波形图。图6 (A)图示流过红LED 1R的电流IR，图6 (B)图示流过绿 LED1G的电流IG，且图6 (C)图示流过蓝LED 1B的电流IB。图7图示了 示意地图示整个液晶显示单元3的操作的时序波形图。图7(A)图示从X驱 动器51施加到液晶显示面板2中的一个像素电极212的电压(像素施加电压 和驱动电压)。图7 (B)图示液晶分子的响应(像素电极212中的实际电势 状态)。图7(C)图示从Y驱动器52施加到液晶显示面板2中TFT器件的 栅极的电压(像素栅极脉沖)。
在背光装置1中，在背光驱动部分11中开关器件112R、 112G和112B 分别变为导通状态的情况下，电流IR、IG和IB分别从恒流驱动器111R、111G 和111B流入光源部分10中的红LED 1R、绿LED 1G和蓝LED 1B。由此， 分別启动红光发射、绿光发射和蓝光发射，且发出作为混合光的照明光Lout。
这时，从定时控制部分61向背光驱动部分11提供控制信号D0。分别从 背光驱动部分11中的PWM驱动器113向开关器件112R、 112G和112B提 供基于控制信号D0的控制信号D5。由此，根据控制信号DO,开关器件112R、 112G和112B在那时变为导通状态。红LED 1R、绿LED 1G和蓝LED IB的 发光时间段与上述同步。换句话说，红LED1R、绿LED 1G和蓝LED 1B是 由控制信号D5而PWM驱动的。
这时，照明光传感器13从光源部分10接收照明光Lout。具体地说，在 照明光传感器13中的红光传感器13R、绿光传感器13G和蓝光传感器13B 中，分别由每种颜色的光电二极管提取来自光源部分10的照明光Lout当中 的每种颜色的光，并产生根据每种颜色光的光量的电流。由此，将电流值的 光接收数据提供给I/V转换部分14。由I/V转换部分14将每种颜色的 流值 的光接收数据分別转换为模拟电压值的光接收数据。进一步，由A/D转换部分15将每种颜色的模拟电压值的光接收数据转换为数字电压值的光接收数 据D1R、 D1G和D1B。
在背光控制部分12中，基于从A/D转换部分15提供的每种颜色的光接 收数据D1R、D1G和D1B,分别从光量平衡控制部分121向恒流驱动器111R、 111G和111B提供控制信号D3R、 D3G和D3B，由此调整电流IR、 IG和IB 的大小AIR、 AIG和AIB(也就是，LED1R、 1G和1B的发光亮度)，以便 维持照明光Lout的亮度和色度(彩色平衡)(参考图6 (A)到图6 (C))。 进一步，在光量控制部分122中，基于从A/D转换部分15提供的每种颜色 的光接收数据D1R、D1G和D1B当中的光接收数据D1G，产生控制信号D4, 且将控制信号D4提供给PWM驱动器113,由此调整开关器件112R、 112G 和112B的导通时间段(也就是，每种颜色的LED 1R、 1G和1B的发光时间 段AT)(参考图6 (A)到6 (C))。因此，基于来自光源部分10的照明光 Lout,控制电流IR、 IG和IB的大小AIR、 AIG和AIB (LED 1R、 1G和1B 的发光亮度)和发光时间段，由此以4个局部发光部分为单位控制照明光Lout 的发光量。另外，光量控制部分122在这里仅输入控制信号D1R、 DIG和 D1B当中的D1G，因为人类对于绿光的可见度最高。但是，可以输入其他控 制信号D1R和D1B。
同时，在该实施例的整个液晶显示单元3中，在液晶层20中由基于图像 信号从X驱动器51和Y驱动器52输出到像素电极212的驱动电压(像素施 加电压)调制来自背光装置1的光源部分10的照明光Lout,并从液晶显示面 板2输出已调制的光作为显示光Dout。如上所述，背光装置l用作液晶显示 单元3的背光(液晶的照明装置)，且由此执行通过显示光Dout的画面显示。
具体地说，例如，如图7(C)所示，从Y驱动器52向液晶显示面板2 中一条水平线的TFT器件的栅极施加像素栅极脉冲。另外，如图7 (A)所 示，从X驱动器51向水平线的像素电极212施加基于画面信号的像素施加 电压。这里，如图7(B)所示，延迟像素电极212对像素施加电压的实际电 势响应(液晶响应)(虽然在定时tll起动^f象素施加电压，-f旦在定时tl2起动 实际电势)。背光装置1在从定时tl2到定时t13的时间段(其中实际电势等 于像素施加电压)中变为发光状态，且由此在液晶显示单元3中执行基于画 面信号的画面显示。进一步，在图7中，从定时tll到定时tl3的时间段对应 于一个水平时间段(l帧时间段)。在从定时t13到定时t15的后续的一个水平时间段中，除了关于公共电势Vcom反转像素施加电压以防止液晶重影 (ghost image )等之外，执行类似于从定时tll到定时t13的一个水平时间段 的操作。
进一步，在这个液晶显示单元3中，通过使用从RGB处理部分60提供 的信号(基于画面信号的信号)，从定时控制部分61向背光驱动部分11中的 PWM驱动器113提供控制信号D0。因此，例如，如图8所示，在光源部分 10中，启用仅点亮液晶显示面板2中与图像显示区域(对显示画面Pa进行 显示的区域)对应的区域的局部发光部分4以形成局部发光区域Pb的操作。
接下来，除了图1到图8,还参考图9到图17,将给出与比较实例相比， 考虑外部光(环境光)作为本发明的特征之一的控制操作(通过使用外部光 的控制操作)的细节的描述。这里，图10图示根据比较实例的现有背光装置 中的局部发光操作的实例。图ll是图示该实施例的背光装置1中的局部发光 操作(通过使用外部光的控制操作的局部发光操作)的流程图。进一步，在
示的区域)的尺寸小于局部发光部分4的尺寸的情况，也就是，相应的局部 发光区域Pd大于例如如图9所示的画面显示区域的情况的描述。
在该情况下，在根据比较实例的现有的背光装置中，显示画面Pc的外观 根据装置周围的亮度而不同，且有时图像质量恶化。特别地，在周围环境比 较暗的情况下，例如，如图IO(A)所示，存在这样的优点因为具有给定 亮度或更小亮度的非发光区域显得暗，所以与固有显示图像的显示对比度相 比，更加提高了显示对比度。但是，因为以给定亮度或更高亮度发光的局部 发光区域显得突然出现(come up)，所以看到在局部发光部分4中的发光区 域与发光区域周围的非发光区域之间的边界，有时导致不自然的画面。进一 步，相反，在周围环境比较亮的情况下，例如，如图10(B)所示，存在这 样的优点在局部发光部分4中的发光区域与发光区域周围的非发光区域之 间的边界几乎看不到。但是，因为非发光区域显得亮，所以与固有显示画面 的显示对比度相比，更加减小了显示对比度，有时导致恶化的显示图像质量。
在该实施例的背光装置1中，执行通过使用外部光的控制操作，例如， 如图11所示。首先，外部光传感器16接收装置周围的外部光(环境光Ls) (图11的步骤S101)。具体地说，在外部光传感器16中的光电二极管(未 图示)中，产生与环境光Ls的光量对应的电流，由此将电流值的光接收数据提供给I/V转换部分17。然后，由I/V转换部分17将电流值的光接收数据转 换为模拟电压值的光接收数据。进一步，由A/D转换部分18将模拟电压值 的光接收数据转换为数字电压值的光接收数据D2,且将转换的数据提供给背 光控制部分12中的光量平衡控制部分121和光量控制部分122。
接下来，光量平衡控制部分121和光量控制部分122根据基于环境光Ls 的光量的光接收数据D2计算光源部分10的发光亮度的改变放大因数a (步 骤S102)。具体地说，计算对于根据基于照明光Lout的光量的光接收数据Dl 设置的光源部分10的发光亮度L (发光光量)的改变放大因数a。光量平衡 控制部分121和光量控制部分122设置控制信号D3和D4，以便光源部分10 的发光亮度变为(L*a)(步骤S103)。基于设置的控制信号D3和D4，背光 驱动部分11中的恒流驱动器111R、 111G和111B和PWM驱动器113驱动光 源部分10 (步骤S104)。
具体地说，在周围环境比较暗的情况下(环境光Ls的光量小于给定阈值 的情况下)，设置改变放大因数a (0<a<l ),以便基于显示画面的亮度分布确 定以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分的发光量减小(发光亮度降低)。 更具体地il,例如，如由图12 (A)到12 (C)中的附图标记P1到P3指示 的，调整控制信号D4以便缩短开关器件112R、 112G和112B的导通状态时 间段(也就是，各个LED 1R、 1G和1B的发光时间段)(在图12中，发光 时间段从TO (从定时t21到定时t22的时间段))減小到Tl (从定时t21到定 时t24的时间段))。进一步，例如，如由图13 (A)到13 (C)中的附图标记 P4到P6指示的，调整控制信号D3以便流过各个LED 1R、 1G和1B的电 流IR、 IG和IB的值减小(在图13中，电流IR的值/人IRO减小到IR1，电 流IG的值从IGO减小到IG1，且电流IB的值从IB0减小到IB1)。另外，即 使分别改变电流IR、 IG和IB的值，也由光量平衡控制部分121维持照明光 Lout的彩色平衡。因此，在周围环境比较暗的情况下，例如，如图14(A) 和14 (B)所示，进行控制以便以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分 (局部发光区域Pd)的发光亮度减小(发光量减小)。由此，如图14 (B) 所示，在局部发光部分4中，与比较实例(图10 (A)和图14(A))相比， 在以给定亮度或更高亮度发光的局部发光区域Pd与在其外围的、以给定亮度 以下的亮度发光的非发光区域之间的边界几乎看不到。
同时，在周围环境比较亮的情况下(在环境光Ls的光量大于给定阈值的情况下)，设置改变放大因数a (l<a)以便基于显示画面的亮度分布确定以 给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分的发光量增加(提高发光亮度)。更 具体地说，例如，如由图15 (A)到15 (C)中的附图标记P10到P12指示 的，调整控制信号D4以便开关器件112R、 112G和112B的导通时间段(也 就是，各个LED1R、 1G和IB的发光时间段)增加(在图15中，发光时间 段从TO (从定时t41到定时t42的时间段)增加到Tl (从定时t41到定时t44 的时间段))。进一步，例如，如由图16 (A)到16 (C)中的附图标记P13 到P15指示的，调整控制信号D3以便流过各个LED 1R、1G和1B的电流IR、 IG和IB的值增加(在图16中，电流IR的值从IR0增加到IR2,电流IG的 值从IG0增加到IG2,且电流IB的值从IB0增加到IB2 )。另外，即使分别改 变电流IR、 IG和IB的值，也由光量平衡控制部分121维持照明光Lout的彩 色平衡。因此，在周围环境比较亮的情况下，例如，如图17(A)和17(B) 所示，进行控制以便以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分(局部发光 区域Pd)的发光亮度增加(发光量增加)。由此，如图17 (B)所示，与比 较实例(图10 (B)和图17 ( A))相比，显示对比度增加(换句话说，与在 比较实例中相比，更加防止了显示对比度的降低)。
如上所述，在该实施例中，外部光传感器16接收装置周围的外部光(环 境光Ls )，并根据所接收到的环境光Ls的光量和在RGB信号中包含的显示 画面的亮度分布，分别控制光源部分10中每个局部发光部分4的发光量。因 此，能够考虑周围环境的亮度(环境光)而不取决于显示画面的内容来调整 显示画面的亮度分布(能够执行发光操作)。
具体地说，在周围环境比较暗的情况下(在环境光Ls的光量小于给定阈 值的情况下)，以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分(局部发光区域 Pd)的发光量减小(发光亮度降低)。因此，与现有技术相比，在以给定亮度 或更高亮度发光的局部发光区域Pd与在其外围上的、以给定亮度以下的亮度 发光的非发光区域之间的边界几乎不能看到。
同时，在周围环境比较亮的情况下(在环境光Ls的光量大于给定阈值的 情况下)，以给定亮度或更高亮度发光的局部发光部分(局部发光区域Pd) 的发光量增加(提高发光亮度)。因此，与现有技术相比能够更加提高显示对 比度(换句话说，与现有技术相比更加防止了显示对比度的降低)。
进一步，因为背光装置1用作液晶显示单元3的背光(液晶的照明设备)，所以能够防止由周围环境的亮度(由于周围环境的亮度，看到在每个局部发
光部分4之间的边界，且因此显示画面变得不自然或显示对比度变低)所引 起的图像质量恶化，且能够提高显示画面的图像质量。
接下来，将给出本发明第二实施例的描述。在该实施例的背光装置1中， 除在第一实施例中描述的外部光(环境光Ls)的光量之外，还通过使用在RGB 信号中包含的画面的亮度信息控制每个局部发光部分4的发光量。对于与第 一实施例中相同的元件，附于其相同的附图标记，且将适当地省略其描述。
因此，能够执行通过使用在第一实施例中描述的外部光的控制操作，同 时执行伪亮度加强处理(对比度增强处理)，在该处理中，在液晶显示面板2 中，与其他局部发光部分Pg的发光量相比，增大与显示画面Pe当中的亮的 (高亮度)部分(高亮度区域)的显示画面Pf对应的区域Pg的局部发光部 分4的发光量，例如，如图18所示，如在使用CRT的显示单元中的所谓的 亮度加强处理(使得显示画面的亮的部分更加亮的对比度增强处理)的情况 下那样。
具体地说，在光量平衡控制部分121和光量控制部分122从RGB处理部 分60获得RGB信号的情况下(图19的步骤S201 )，光量平衡控制部分121 和光量控制部分122基于在RGB信号中包含的画面信号的亮度信息使用增强 处理功能，来计算光源部分10的发光亮度的改变放大因数al (步骤S202)。 具体地说，计算对于根据基于照明光Lout的光量的光接收数据Dl设置的光 源部分10的发光亮度L(发光量)的改变放大因数al。然后，如在第一实施 例中描述的通过使用外部光的控制操作(图11的步骤S101到S104)中那样， 由外部光传感器16检测环境光Ls的光量(步骤S203 )，光量平衡控制部分 121和光量控制部分122根据基于环境光Ls的光量的光接收数据D2计算光 源部分10的发光亮度的改变放大因数a2 (步骤S204)。光量平衡控制部分 121和光量控制部分122设置控制信号D3和D4，以使得光源部分10的发光 亮度变为(L*al *a2 )(步骤S205 )。基于设置的控制信号D3和D4，在背光 驱动部分ll中的恒流驱动器111R、111G和111B和PWM驱动器113驱动光 源部分IO (步骤S206)。
更具体地说，当通过增大各个LED 1R、 1G和1B的发光时间段(在图
120中，发光时间段从TO (从定时t61到定时t62的时间段)增大到T3 (从定 时t61到定时t64的时间段))执行对比度增强处理时，例如，如在图20(A) 到图20 (C)中的附图标记P19到P21指示的那样，调整控制信号D4以便 通过进一步如在图中的箭头指示地那样调整发光时间段，来执行通过使用外 部光的控制操作。进一步，当通过增大流过各个LED 1R、 1G和1B的电流 IR、 IG和IB的值(在图23中，电流IR的值从IR0增大到IR3,电流IG的 值从IG0增大到IG3，且电流IB的值从IB0增大到IB3 )来执行对比度增强 处理时，例如，如图21 (A)到21 (C)中的附图标记P22到P24指示的那 样，调整控制信号D3以便通过进一步如在图中的箭头指示地那样调整电流 值，来执行通过使用外部光的控制操作。进一步，这时，即使分别改变电流 IR、IG和IB的值，也由光量平衡控制部分121维持照明光Lout的彩色平衡。
如上所述，在该实施例中，通过另外使用在RGB信号中包含的画面的亮 度信息，分别控制每个局部发光部分4的发光量，有可能进行控制以使得当 基于亮度信息，与其他局部发光部分的发光量相比更加增大画面显示区域当 中与高亮度区域对应的区域中局部发光部分的发光量时，根据环境光Ls的光 量控制每个局部发光部分4的发光量。也就是说，有可能当控制每个局部发 光部分4的发光量，以使得基于画面的亮度信息更加增大高亮度区域的显示 亮度时，根据环境光Ls的光量控制每个局部发光部分4的发光量。因此，除 第一实施例中的效果之外，有可能当执行所谓的对比度增强处理时，根据周 围环境的亮度控制局部发光部分4的发光量。
如上所述，已经参考第一实施例和第二实施例描述了本发明。但是，本 发明不限于前述实施例，且可以进行各种修改。
例如，在前述实施例中，已经给出了通过调整各个LED 1R、 1G和1B 的发光时间段AT,或调整流过各个LED 1R、 1G和1B的电流IR、 IG和IB 的大小AIR、 AIG和AIB来控制光源部分10中每个局部发光部分4的发光 量(发光亮度)的情况的描述。更一般地说，可以通过调整发光时间段AT 和电流大小AIR、 AIG和AIB中的至少一个来控制光源部分10中每个局部 发光部分4的发光量(发光亮度)。
进一步，在前述实施例中，通过使用来自一个照明光传感器13和一个外 部光传感16的光接收数据来控制背光驱动部分11。但是，例如，可以通过 在关于例如光源部分10的彼此不同的位置提供多个照明光传感器和多个外部光传感器，并使用来自多个照明光传感器和多个外部光传感器的光接收数 据的平均值等，来控制背光驱动部分ll。
进一步，在前述实施例中，已经给出了光源部分IO配置有红LED 1R、 绿LED 1G和蓝LED IB的情况的描述。但是，除了这些以外(或替代这些)， 光源部分10可以配置有发出其他颜色光的LED。在光源部分10配置有四种 或更多种不同颜色光的情况下，可以扩展色彩再现范围，并表示更多种颜色。
另外，在前述实施例中，已经给出了光源部分10包括多个红LED 1R、 多个绿LED 1G和多个蓝LED 1B，且通过混合多种颜色光(红光、绿光和蓝 光)而获得作为特定颜色光(白色)的照明光Lout的加色混合类型背光装置 1的描述。但是，有可能光源部分配置有一种类型的LED以构造发出同色照 明光的背光装置。在该情况下，也能够以简单结构更加减小照明光的亮度的 改变。
进一步，在前述实施例中，已经给出了液晶显示单元3是包括背光装置 1的透射液晶显示单元的情况的描述。但是，有可能由本发明的光源装置构 造前光装置(front light device )以获得反射液晶显示单元。
权利要求
1.一种应用于液晶显示单元的光源装置，所述液晶显示单元包括基于画面信号调制入射光的液晶面板，其特征在于所述光源装置包括光源部分，具有多个局部发光部分，每个局部发光部分被单独地控制，且发出要作为到所述液晶面板的入射光的光；驱动部件，用于驱动所述光源部分以使得每个局部发光部分单独地发光；光接收装置，接收所述装置周围的环境光；和控制部件，用于根据由所述光接收装置接收到的所述环境光的光量和在所述画面信号中包含的显示画面的亮度分布来控制所述驱动部件，并控制每个局部发光部分的发光量。
2. 如权利要求1所述的光源装置，其特征在于所述控制部件进行控制以 使得在所述环境光的光量小于给定阈值的情况下，以给定亮度或更高亮度发 光的局部发光部分的发光量下降。
3. 如权利要求1所述的光源装置，其特征在于所述控制部件进行控制以 使得在所述环境光的所述光量大于所述阈值的情况下，以给定亮度或更高亮 度发光的局部发光部分的发光量增大。
4. 如权利要求1所述的光源装置，其特征在于所述控制部件进行控制以 使得在所述环境光的光量小于给定阈值的情况下，以给定亮度或更高亮度发 光的局部发光部分的发光量下降，同时所述控制部件进行控制以使得在所述 环境光的光量大于所述阈值的情况下，以给定亮度或更高亮度发光的所述局 部发光部分的发光量增大。
5. 如权利要求1所述的光源装置，其特征在于所述驱动部件通过脉冲信 号驱动所述光源部分的每个局部发光部分，和所述控制部件通过改变所述脉沖信号的宽度或高度或改变二者来控制每 个局部发光部分的发光量。
6. 如权利要求1所述的光源装置，其特征在于所述控制部件基于所述显 示画面的亮度分布进行控制，以使得在与在画面显示区域中的较高亮度区域 对应的区域中局部发光部分的发光量大于其他局部发光部分的发光量，同时 所述控制部件根据所述环境光的光量控制每个局部发光部分的发光量。
7. —种液晶显示单元，具有用于发光的照明部件和基于画面信号调制从照明部件发出的光的液晶面板，其特征在于所述照明部件包括光源部分，具有多个局部发光部分，每个局部发光部分被单独地控制； 驱动部件，用于驱动所述光源部分以使得每个局部发光部分单独地发光； 光接收装置，接收所述装置周围的环境光；和控制部件，用于根据由所述光接收装置接收到的所述环境光的光量和在 所述画面信号中包含的显示画面的亮度分布来控制所述驱动部件，并控制每 个局部发光部分的发光量。
全文摘要
可以提供一种光源装置，其能够通过考虑环境的亮度(环境光)来调整显示图像的亮度分布。外部光传感器(16)接收装置周围的外部光(环境光Ls)。根据所接收到的环境光Ls的光量，背光控制单元(12)控制光源单元(10)中每个局部操作单元的发光量。此外，通过考虑关于从RGB处理单元(60)提供的RGB信号中包含的视频的亮度信息，来控制每个局部操作单元的发光量。本发明可应用于包括背光装置的透射型液晶显示装置。
文档编号G02F1/133GK101622571SQ20088000603
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月23日
发明者冈部充 申请人:索尼株式会社