亮度控制装置、使用其的显示装置、亮度控制方法及亮度控制程序的制作方法
专利名称：亮度控制装置、使用其的显示装置、亮度控制方法及亮度控制程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及能通过对液晶面板等的背光源的光源亮度进行控制来降低消耗功率的亮度控制装置、使用该亮度控制装置的显示装置、亮度控制方法以及亮度控制程序。
背景技术：
近年，显示影像的显示面板自身不发光这样类型的显示器(液晶面板等)逐渐普及，为了对该类型的显示器赋予亮度，在显示面板的背面配置有光源。在这样的显示器中， 光源占据了消耗功率的大部分。为此，考虑通过监测输入影像的亮度变动，检测人的视觉特性上难以感知亮度的变化的时机，并配合该时机来降低光源的亮度，从而来将消耗功率抑制到低水平。在专利文献1中，记载了一种显示装置，在图像是即使降低亮度视觉上也没有大的变化的图像的情况下，能在视觉上没有不协调感的范围内减少亮度，从而降低消耗功率。图19是表示平均亮度电平以及峰值亮度电平不同的4个显示图像的例子的图。显示图像101是平均亮度电平高且峰值亮度电平低的显示图像，显示图像102是平均亮度电平高且峰值亮度电平高的显示图像，显示图像103是平均亮度电平低且峰值亮度电平低的显示图像，显示图像104是平均亮度电平低且峰值亮度电平高的显示图像。在专利文献1 的技术中，将这些图像中如同显示图像104那样平均亮度电平低且峰值亮度电平高的显示图像视作即使降低其亮度在显示画面上视觉上也没有大的变化的低变化图像，检测该显示图像并降低亮度。现有技术文献专利文献专利文献1 JP特开2001-755 号公报发明的概要发明要解决的课题然而，在专利文献1的控制中，亮度降低的机会极其有限，只能应用于平均亮度电平低且峰值亮度电平高的显示图像104。这造成消耗功率降低的效果也有限。
发明内容
本发明鉴于上述事实而提出，其目的在于，提供一种亮度控制装置、用其的显示装置、亮度控制方法、以及亮度控制程序，根据显示面板中所显示的影像的亮度的变动性来降低背光源的光源亮度，由此谋求消耗功率的降低。用于解决课题的手段本发明是一种亮度控制装置，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制， 具备影像亮度检测部，其检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储部，其存储一段期间的由所述影像亮度检测部检测出的影像亮度存储；和运算部，其利用所述影像亮度、以及存储于所述影像亮度存储部中的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。另外，在所述变动性比预先设定的第1规定值高的情况下，所述运算部不管所述影像亮度如何而降低光源亮度。另外，在所述变动性比预先设定的第2规定值低的情况下，且在所述影像亮度比第1阈值高的情况下，所述运算部降低光源亮度。另外，本发明具备图像处理部，其得到使影像亮度增加的补偿影像信号，使得对降低了光源亮度的影像补偿光源亮度下降，所述运算部进一步按照所述补偿影像信号的亮度来降低光源亮度。另外，本发明具备同步处理部，其对应光源亮度的控制处理所带来的延迟来使输入影像信号延迟，以与光源亮度控制信号同步。另外，所述运算部计算所述影像亮度的变动的方向性，在变动的方向性呈下降趋势的情况下，增加光源亮度的降低量，而在变动的方向性呈上升趋势的情况下，抑制光源亮度的降低量。另外，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性的推移从上升趋势向下降趋势依次推移的情况下，增加光源亮度的降低量。另外，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性从下降趋势、向无方向性、上升趋势依次推移的情况下，抑制光源亮度的降低量。另外，本发明是一种显示装置具备所述亮度控制装置；和显示部，其具备显示面板、配置于该显示面板附近的光源、以及按照来自所述亮度控制装置的光源亮度控制信号来控制该光源的光源控制部。另外，本发明是一种亮度控制方法，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制，具备检测步骤，检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储步骤，存储一定期间的在所述影像亮度检测步骤中检测出的影像亮度存储；和运算步骤，利用所述影像亮度、以及在所述影像亮度存储步骤中存储的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。另外，本发明是一种亮度控制程序，使控制装置执行所述亮度控制方法。发明效果根据本发明，通过解析影像亮度的变动性，能在视觉上不造成大的变化而降低光源亮度，能较之现有技术增加对光源亮度进行降低的机会，因此能进一步削减消耗功率。特别与现有技术相比，即使对于整体明亮的场景连续的影像，若变动性高，则能降低光源亮度，削减消耗功率。另外，根据本发明，除了该光源亮度控制，还能加上变动的方向性而谋求进一步的亮度的降低，从而能实现消耗功率的削减。另外，通过按照变动的方向性的推移来调整光源亮度的降低，能确保对比度，不损害影像质量地实现易读的显示。
图1是表示De Lange的研究中感知亮度变化的灵敏度和亮度变化的频率之间的关系的图。图2是表示第1实施方式中的显示装置的框图。图3是表示运算部的构成的框图。图4是变动性导出法的说明图。图5是表示各影像亮度的变动中的变动性的判定结果的图。图6是根据当前的影像亮度L和变动累积值V来决定光源亮度倍数α的函数的一例的图。图7是表示第1实施方式中的亮度控制部的控制处理顺序的流程图。图8是将第1实施方式的显示装置的光源亮度控制和现有的显示装置的光源亮度控制进行比较的图。图9表示第2实施方式中的显示装置的框图。图10是表示第2实施方式中的亮度控制部50的控制处理顺序的流程图。图11是将现有的显示装置的光源亮度控制(无光源控制)、进行现有的亮度补偿的显示装置的光源亮度控制、第2实施方式的显示装置的光源亮度控制进行比较的图。图12是表示第3实施方式中的显示装置的框图。图13是说明针对输入图像的光源亮度控制处理的延迟处理的图。图14是表示第3实施方式中的亮度控制部的控制处理顺序的流程图。图15是表示基于最旧的履历值和当前值的、影像亮度的变化的方向性的图。图16是表示第4实施方式中的亮度控制部30的控制处理顺序的流程图。图17是说明基于影像亮度的变动方向性的推移的、光源亮度的控制的图。图18是表示第5实施方式中的亮度控制部的控制处理顺序的流程图。图19是表示现有的亮度控制中的平均亮度电平以及峰值亮度电平不同的4个显示图像的例子的图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施方式。本发明为了抑制消耗功率，对配置于不进行自发光的显示面板附近的背光源用光源的亮度进行降低。此时，解析影像亮度来求取亮度的变动性，并利用该变动性，在视觉上难以感知的范围内降低背光源的光源亮度。一般而言，关于亮度和人对亮度变化的感知，以下的定律和研究是公知的。(1)韦伯-费希纳定律人能够感知的刺激的最小的变化量AS与原始的刺激的大小S成正比。因此，整体的亮度越高，越难以感知微小的亮度下降。Δ S = kS(2) De Lange 的研究图1表示感知亮度变化的灵敏度和亮度变化的频率之间的关系。感知亮度变化的灵敏度是表示人能感知亮度变化的最小量。图1(a)表示显示平均亮度低的情况，亮度的高频(极其快速的)的变动难以感知(难以感知的范围5)。图1 (b)表示显示平均亮度高的情况，在显示平均亮度高的情况下，高频(极其快速的)的变动和低频(极其缓慢的)的变动难以感知(难以感知的范围5)。利用以上原理检测能降低显示亮度的显示影像，进行光源亮度的降低。以下，针对实施方式进行说明。(第1实施方式)图2是表示第1实施方式中的显示装置的框图。显示装置10具备显示部20、以及亮度控制部30。显示部20由显示面板21、光源22、光源控制部23构成。亮度控制部30由影像亮度检测部31、影像亮度存储部32、运算部33构成。显示部20的显示面板21是液晶等非自发光的显示器，对来自光源22的光进行调制来显示影像。配置于显示面板21的背面的光源22 —般称作背光源，只要能调节冷阴极管、LED等的亮度，就可用任何种类。光源控制部23基于光源亮度控制信号来控制光源22 的亮度。光源亮度控制信号例如是PWM(脉宽调制)信号等。亮度控制部30的影像亮度检测部31从影像信号取得平均亮度电平(APL ；平均图像电平)或亮度的频数分布等信息，按单位时间计算表示影像的亮度的信息(亮度信息)。 在此，影像信号是指具有YUV、YCbCr、YPbPr、L*u*v*、I>a*b*等亮度分量(Y分量或L分量) 的影像信号。在为不具有RGB等亮度分量的信号的情况下，在变换成上述影像信号后进行处理。亮度控制部30的影像亮度存储部32是能将一段(数秒 数十秒程度)期间的亮度信息的履历进行积累的存储器。应用若写入新的值则删除最旧的值的结构的FIFO(先入先出)。所述一段期间根据能感知亮度变化的眼睛的适应时间而导出。亮度控制部30的运算部33具有能实现后面详述的算法的运算能力。其处理概略是，通过由影像亮度检测部31检测出的亮度信息、以及存储于影像亮度存储部32中的亮度信息的履历，来解析影像亮度的变动性，并输出用于在难以感知的范围内降低光源亮度的光源亮度控制信号。图3是表示运算部33的构成的框图。运算部33由变动检测部34、以及光源亮度决定部35构成。变动检测部34基于影像亮度检测部31所检测出的当前的影像的亮度信息、以及影像亮度存储部32所存储的影像的亮度信息的履历来进行影像亮度的变动性检测，并作为变动信息输出。光源亮度决定部35基于影像亮度检测部31所检测出的当前的影像的亮度信息、以及变动检测部34所输出的变动信息，来决定光源亮度，并作为光源信息控制信号输出。针对运算部33中的光源亮度的决定处理进行说明。变动检测部34根据影像亮度存储部32所存储的影像的亮度信息的履历来检测当前的影像亮度如何变动，也就是影像亮度的“变动性”，并将其作为变动信息进行输出。即， 变动信息是表示变动性是低、是中等程度、还是高的信息。在此，“变动性”意为亮度变化的剧烈程度、易变化的程度，包含了亮度的变化的比例或亮度变化的频率的概念。因此，“变动性低”意味影像亮度的变化小，以及变动的频率低。“变动性高”意味影像亮度的变化剧烈，以及变动的频率高。而且，“变动性处于中间程度”意味其中间。
作为变动检测部34中的变动性的导出方法，例如计算变动累积值作为以当前的影像亮度电平(用APL或亮度的频数分布来检测)和过去的影像亮度电平的履历为基础来表现变动性的指标。图4是该变动性导出法的说明图。基于帧数来定义时刻，并以其为横轴。以影像亮度为纵轴。以由影像亮度检测部 31检测出的当前时刻为第N帧，按照由影像亮度检测部31检测出的顺序，将相对于此以前的M个帧的影像亮度的信息作为履历容纳在影像亮度存储部32中。在此，以从第N帧起i 帧以前的帧作为第N-i帧，并将该帧的影像亮度设为L[i]。以第N帧的亮度L
为基准来求取第N帧以前的M个帧的变动累积值。首先，求取比第N帧的亮度L
低的亮度的累积值。这是负的差分总和，由于在产生了亮度增加的方向的变动的情况下进行加法运算，因此若将增加部分累积值设为Vi， 则下式成立。数学式1其次，求取比第N帧的亮度L
高的亮度的累积值。这是正的差分总和，由于在产生了亮度减少的方向的变动的情况下进行加法运算，因此若将减少部分累积值设为Vd, 则下式成立。数学式2
M￥d = m iix(L,| i ] - 1,丨()|,0)
ι它们的和成为变动累积值V。数学式3V = Vi+Vd变动检测部34基于这样求得的变动累积值V来针对变动性进行判断，下面说明其一例。 首先，预先求取变动基准单位。变动基准单位能通过下面的式子来求取。变动基准单位=帧速率X积累时间X灰阶数例如，在帧速率为30FPS、积累时间为10秒、灰阶数为256灰阶的情况下，变动基准单位为76800。在此，“变动性小”是指变动累积值V小于基准单位的1 3%程度。在此情况下， 例如，76800(变动基准单位)X 2% N 1500。因此，若将判断为“变动性小”的阈值Vl设为 1500，则在变动累积值V小于阈值Vl的情况下，判断为“变动性小”。图5(a)示出了在“变动性小”的情况下的影像亮度的变动。另外，“变动性大”是指变动累积值V为基准单位的10 15%程度以上。在此情况下，例如，76800(变动基准单位)X13%N 10000。因此，若将判断为“变动性大”的阈值 V2设为10000，则在变动累积值V为阈值V2以上的情况下，判断为“变动性大”。图5(b)示出了在“变动性大”的情况下的影像亮度的变动。
而且，将“变动性小”和“变动性大”之间的程度设为“变动性为中等程度”。因此， “变动性为中等程度”是变动累积值V在上述阈值V1、V2之间的范围。图5(c)示出了在“变动性为中等程度”的情况下的影像亮度的变动。此外，尽管在本实施方式中，根据影像亮度的履历来求取了其变动性，但并不局限于此。例如，可以求取如下的值来判定变动性(1)针对影像亮度的履历值的方差、(2)针对影像亮度的履历值的标准偏差、(；3)对影像亮度的履历值取微分(差分)而得到的变化速度、(4)用DFT、DCT等方法来将影像亮度的履历值变换成频域表现而得到的频率分量等。光源亮度决定部35基于变动检测部34所输出的变动信息来决定光源亮度的削减量，并输出光源亮度控制信号。表1示出了该影像亮度的变动性和光源亮度的削减量之间的关系。这基于上述De Lange的研究。表1
权利要求
1.一种亮度控制装置，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制，其特征在于， 具备影像亮度检测部，其检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储部，其存储一段期间的由所述影像亮度检测部检测出的影像亮度；和运算部，其根据所述影像亮度、以及存储于所述影像亮度存储部中的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。
2.根据权利要求1所述的亮度控制装置，其特征在于，在所述变动性比预先设定的第1规定值高的情况下，所述运算部不管所述影像亮度如何而降低光源亮度。
3.根据权利要求1所述的亮度控制装置，其特征在于，在所述变动性比预先设定的第2规定值低的情况下，且在所述影像亮度比第1阈值高的情况下，所述运算部降低光源亮度。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述亮度控制装置具备图像处理部，其得到使影像亮度增加的补偿影像信号，使得对降低了光源亮度的影像补偿光源亮度下降，所述运算部进一步按照所述补偿影像信号的亮度来降低光源亮度。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述亮度控制装置具备同步处理部，其对应光源亮度的控制处理所带来的延迟来使输入影像信号延迟，以与光源亮度控制信号同步。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述运算部计算所述影像亮度的变动的方向性，在变动的方向性呈下降趋势的情况下，增加光源亮度的降低量，而在变动的方向性呈上升趋势的情况下，抑制光源亮度的降低量。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性的推移从上升趋势向下降趋势依次推移的情况下，增加光源亮度的降低量。
8.根据权利要求1 6中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性从下降趋势、向方向性、上升趋势依次推移的情况下，抑制光源亮度的降低量。
9.一种显示装置，其特征在于，具备根据权利要求1 8中任一项所述的亮度控制装置；和显示部，其具备显示面板、配置于该显示面板附近的光源、以及按照来自所述亮度控制装置的光源亮度控制信号来控制该光源的光源控制部。
10.一种亮度控制方法，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制，其特征在于，具备检测步骤，检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储步骤，存储一段期间的在所述影像亮度检测步骤中检测出的影像亮度；运算步骤，根据所述影像亮度、以及在所述影像亮度存储步骤中存储的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。
11. 一种亮度控制程序，使控制装置执行权利要求10的亮度控制方法。
全文摘要
按照意味着显示面板中所显示的影像的亮度变化的剧烈程度或易变化的程度的变动性，来降低背光源的光源亮度，由此谋求消耗功率的降低。在本发明的亮度控制装置中，当变动性为中等程度时(时刻t0～t1以及t2～t3)，在影像亮度高的情况下降低光源亮度，当变动性高时(时刻t1～t2)，不管影像亮度如何都降低光源亮度，另外，当变动性低时(时刻t3～t4)，在影像亮度高的情况下或者中等程度的情况下，缓慢地降低光源亮度。
文档编号G09G3/20GK102439653SQ20108002225
公开日2012年5月2日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月22日
发明者万羽修, 小山雄辅 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明涉及能通过对液晶面板等的背光源的光源亮度进行控制来降低消耗功率的亮度控制装置、使用该亮度控制装置的显示装置、亮度控制方法以及亮度控制程序。
背景技术：
近年，显示影像的显示面板自身不发光这样类型的显示器(液晶面板等)逐渐普及，为了对该类型的显示器赋予亮度，在显示面板的背面配置有光源。在这样的显示器中， 光源占据了消耗功率的大部分。为此，考虑通过监测输入影像的亮度变动，检测人的视觉特性上难以感知亮度的变化的时机，并配合该时机来降低光源的亮度，从而来将消耗功率抑制到低水平。在专利文献1中，记载了一种显示装置，在图像是即使降低亮度视觉上也没有大的变化的图像的情况下，能在视觉上没有不协调感的范围内减少亮度，从而降低消耗功率。图19是表示平均亮度电平以及峰值亮度电平不同的4个显示图像的例子的图。显示图像101是平均亮度电平高且峰值亮度电平低的显示图像，显示图像102是平均亮度电平高且峰值亮度电平高的显示图像，显示图像103是平均亮度电平低且峰值亮度电平低的显示图像，显示图像104是平均亮度电平低且峰值亮度电平高的显示图像。在专利文献1 的技术中，将这些图像中如同显示图像104那样平均亮度电平低且峰值亮度电平高的显示图像视作即使降低其亮度在显示画面上视觉上也没有大的变化的低变化图像，检测该显示图像并降低亮度。现有技术文献专利文献专利文献1 JP特开2001-755 号公报发明的概要发明要解决的课题然而，在专利文献1的控制中，亮度降低的机会极其有限，只能应用于平均亮度电平低且峰值亮度电平高的显示图像104。这造成消耗功率降低的效果也有限。
发明内容
本发明鉴于上述事实而提出，其目的在于，提供一种亮度控制装置、用其的显示装置、亮度控制方法、以及亮度控制程序，根据显示面板中所显示的影像的亮度的变动性来降低背光源的光源亮度，由此谋求消耗功率的降低。用于解决课题的手段本发明是一种亮度控制装置，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制， 具备影像亮度检测部，其检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储部，其存储一段期间的由所述影像亮度检测部检测出的影像亮度存储；和运算部，其利用所述影像亮度、以及存储于所述影像亮度存储部中的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。另外，在所述变动性比预先设定的第1规定值高的情况下，所述运算部不管所述影像亮度如何而降低光源亮度。另外，在所述变动性比预先设定的第2规定值低的情况下，且在所述影像亮度比第1阈值高的情况下，所述运算部降低光源亮度。另外，本发明具备图像处理部，其得到使影像亮度增加的补偿影像信号，使得对降低了光源亮度的影像补偿光源亮度下降，所述运算部进一步按照所述补偿影像信号的亮度来降低光源亮度。另外，本发明具备同步处理部，其对应光源亮度的控制处理所带来的延迟来使输入影像信号延迟，以与光源亮度控制信号同步。另外，所述运算部计算所述影像亮度的变动的方向性，在变动的方向性呈下降趋势的情况下，增加光源亮度的降低量，而在变动的方向性呈上升趋势的情况下，抑制光源亮度的降低量。另外，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性的推移从上升趋势向下降趋势依次推移的情况下，增加光源亮度的降低量。另外，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性从下降趋势、向无方向性、上升趋势依次推移的情况下，抑制光源亮度的降低量。另外，本发明是一种显示装置具备所述亮度控制装置；和显示部，其具备显示面板、配置于该显示面板附近的光源、以及按照来自所述亮度控制装置的光源亮度控制信号来控制该光源的光源控制部。另外，本发明是一种亮度控制方法，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制，具备检测步骤，检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储步骤，存储一定期间的在所述影像亮度检测步骤中检测出的影像亮度存储；和运算步骤，利用所述影像亮度、以及在所述影像亮度存储步骤中存储的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。另外，本发明是一种亮度控制程序，使控制装置执行所述亮度控制方法。发明效果根据本发明，通过解析影像亮度的变动性，能在视觉上不造成大的变化而降低光源亮度，能较之现有技术增加对光源亮度进行降低的机会，因此能进一步削减消耗功率。特别与现有技术相比，即使对于整体明亮的场景连续的影像，若变动性高，则能降低光源亮度，削减消耗功率。另外，根据本发明，除了该光源亮度控制，还能加上变动的方向性而谋求进一步的亮度的降低，从而能实现消耗功率的削减。另外，通过按照变动的方向性的推移来调整光源亮度的降低，能确保对比度，不损害影像质量地实现易读的显示。
图1是表示De Lange的研究中感知亮度变化的灵敏度和亮度变化的频率之间的关系的图。图2是表示第1实施方式中的显示装置的框图。图3是表示运算部的构成的框图。图4是变动性导出法的说明图。图5是表示各影像亮度的变动中的变动性的判定结果的图。图6是根据当前的影像亮度L和变动累积值V来决定光源亮度倍数α的函数的一例的图。图7是表示第1实施方式中的亮度控制部的控制处理顺序的流程图。图8是将第1实施方式的显示装置的光源亮度控制和现有的显示装置的光源亮度控制进行比较的图。图9表示第2实施方式中的显示装置的框图。图10是表示第2实施方式中的亮度控制部50的控制处理顺序的流程图。图11是将现有的显示装置的光源亮度控制(无光源控制)、进行现有的亮度补偿的显示装置的光源亮度控制、第2实施方式的显示装置的光源亮度控制进行比较的图。图12是表示第3实施方式中的显示装置的框图。图13是说明针对输入图像的光源亮度控制处理的延迟处理的图。图14是表示第3实施方式中的亮度控制部的控制处理顺序的流程图。图15是表示基于最旧的履历值和当前值的、影像亮度的变化的方向性的图。图16是表示第4实施方式中的亮度控制部30的控制处理顺序的流程图。图17是说明基于影像亮度的变动方向性的推移的、光源亮度的控制的图。图18是表示第5实施方式中的亮度控制部的控制处理顺序的流程图。图19是表示现有的亮度控制中的平均亮度电平以及峰值亮度电平不同的4个显示图像的例子的图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施方式。本发明为了抑制消耗功率，对配置于不进行自发光的显示面板附近的背光源用光源的亮度进行降低。此时，解析影像亮度来求取亮度的变动性，并利用该变动性，在视觉上难以感知的范围内降低背光源的光源亮度。一般而言，关于亮度和人对亮度变化的感知，以下的定律和研究是公知的。(1)韦伯-费希纳定律人能够感知的刺激的最小的变化量AS与原始的刺激的大小S成正比。因此，整体的亮度越高，越难以感知微小的亮度下降。Δ S = kS(2) De Lange 的研究图1表示感知亮度变化的灵敏度和亮度变化的频率之间的关系。感知亮度变化的灵敏度是表示人能感知亮度变化的最小量。图1(a)表示显示平均亮度低的情况，亮度的高频(极其快速的)的变动难以感知(难以感知的范围5)。图1 (b)表示显示平均亮度高的情况，在显示平均亮度高的情况下，高频(极其快速的)的变动和低频(极其缓慢的)的变动难以感知(难以感知的范围5)。利用以上原理检测能降低显示亮度的显示影像，进行光源亮度的降低。以下，针对实施方式进行说明。(第1实施方式)图2是表示第1实施方式中的显示装置的框图。显示装置10具备显示部20、以及亮度控制部30。显示部20由显示面板21、光源22、光源控制部23构成。亮度控制部30由影像亮度检测部31、影像亮度存储部32、运算部33构成。显示部20的显示面板21是液晶等非自发光的显示器，对来自光源22的光进行调制来显示影像。配置于显示面板21的背面的光源22 —般称作背光源，只要能调节冷阴极管、LED等的亮度，就可用任何种类。光源控制部23基于光源亮度控制信号来控制光源22 的亮度。光源亮度控制信号例如是PWM(脉宽调制)信号等。亮度控制部30的影像亮度检测部31从影像信号取得平均亮度电平(APL ；平均图像电平)或亮度的频数分布等信息，按单位时间计算表示影像的亮度的信息(亮度信息)。 在此，影像信号是指具有YUV、YCbCr、YPbPr、L*u*v*、I>a*b*等亮度分量(Y分量或L分量) 的影像信号。在为不具有RGB等亮度分量的信号的情况下，在变换成上述影像信号后进行处理。亮度控制部30的影像亮度存储部32是能将一段(数秒 数十秒程度)期间的亮度信息的履历进行积累的存储器。应用若写入新的值则删除最旧的值的结构的FIFO(先入先出)。所述一段期间根据能感知亮度变化的眼睛的适应时间而导出。亮度控制部30的运算部33具有能实现后面详述的算法的运算能力。其处理概略是，通过由影像亮度检测部31检测出的亮度信息、以及存储于影像亮度存储部32中的亮度信息的履历，来解析影像亮度的变动性，并输出用于在难以感知的范围内降低光源亮度的光源亮度控制信号。图3是表示运算部33的构成的框图。运算部33由变动检测部34、以及光源亮度决定部35构成。变动检测部34基于影像亮度检测部31所检测出的当前的影像的亮度信息、以及影像亮度存储部32所存储的影像的亮度信息的履历来进行影像亮度的变动性检测，并作为变动信息输出。光源亮度决定部35基于影像亮度检测部31所检测出的当前的影像的亮度信息、以及变动检测部34所输出的变动信息，来决定光源亮度，并作为光源信息控制信号输出。针对运算部33中的光源亮度的决定处理进行说明。变动检测部34根据影像亮度存储部32所存储的影像的亮度信息的履历来检测当前的影像亮度如何变动，也就是影像亮度的“变动性”，并将其作为变动信息进行输出。即， 变动信息是表示变动性是低、是中等程度、还是高的信息。在此，“变动性”意为亮度变化的剧烈程度、易变化的程度，包含了亮度的变化的比例或亮度变化的频率的概念。因此，“变动性低”意味影像亮度的变化小，以及变动的频率低。“变动性高”意味影像亮度的变化剧烈，以及变动的频率高。而且，“变动性处于中间程度”意味其中间。
作为变动检测部34中的变动性的导出方法，例如计算变动累积值作为以当前的影像亮度电平(用APL或亮度的频数分布来检测)和过去的影像亮度电平的履历为基础来表现变动性的指标。图4是该变动性导出法的说明图。基于帧数来定义时刻，并以其为横轴。以影像亮度为纵轴。以由影像亮度检测部 31检测出的当前时刻为第N帧，按照由影像亮度检测部31检测出的顺序，将相对于此以前的M个帧的影像亮度的信息作为履历容纳在影像亮度存储部32中。在此，以从第N帧起i 帧以前的帧作为第N-i帧，并将该帧的影像亮度设为L[i]。以第N帧的亮度L
为基准来求取第N帧以前的M个帧的变动累积值。首先，求取比第N帧的亮度L
低的亮度的累积值。这是负的差分总和，由于在产生了亮度增加的方向的变动的情况下进行加法运算，因此若将增加部分累积值设为Vi， 则下式成立。数学式1其次，求取比第N帧的亮度L
高的亮度的累积值。这是正的差分总和，由于在产生了亮度减少的方向的变动的情况下进行加法运算，因此若将减少部分累积值设为Vd, 则下式成立。数学式2
M￥d = m iix(L,| i ] - 1,丨()|,0)
ι它们的和成为变动累积值V。数学式3V = Vi+Vd变动检测部34基于这样求得的变动累积值V来针对变动性进行判断，下面说明其一例。 首先，预先求取变动基准单位。变动基准单位能通过下面的式子来求取。变动基准单位=帧速率X积累时间X灰阶数例如，在帧速率为30FPS、积累时间为10秒、灰阶数为256灰阶的情况下，变动基准单位为76800。在此，“变动性小”是指变动累积值V小于基准单位的1 3%程度。在此情况下， 例如，76800(变动基准单位)X 2% N 1500。因此，若将判断为“变动性小”的阈值Vl设为 1500，则在变动累积值V小于阈值Vl的情况下，判断为“变动性小”。图5(a)示出了在“变动性小”的情况下的影像亮度的变动。另外，“变动性大”是指变动累积值V为基准单位的10 15%程度以上。在此情况下，例如，76800(变动基准单位)X13%N 10000。因此，若将判断为“变动性大”的阈值 V2设为10000，则在变动累积值V为阈值V2以上的情况下，判断为“变动性大”。图5(b)示出了在“变动性大”的情况下的影像亮度的变动。
而且，将“变动性小”和“变动性大”之间的程度设为“变动性为中等程度”。因此， “变动性为中等程度”是变动累积值V在上述阈值V1、V2之间的范围。图5(c)示出了在“变动性为中等程度”的情况下的影像亮度的变动。此外，尽管在本实施方式中，根据影像亮度的履历来求取了其变动性，但并不局限于此。例如，可以求取如下的值来判定变动性(1)针对影像亮度的履历值的方差、(2)针对影像亮度的履历值的标准偏差、(；3)对影像亮度的履历值取微分(差分)而得到的变化速度、(4)用DFT、DCT等方法来将影像亮度的履历值变换成频域表现而得到的频率分量等。光源亮度决定部35基于变动检测部34所输出的变动信息来决定光源亮度的削减量，并输出光源亮度控制信号。表1示出了该影像亮度的变动性和光源亮度的削减量之间的关系。这基于上述De Lange的研究。表1
权利要求
1.一种亮度控制装置，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制，其特征在于， 具备影像亮度检测部，其检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储部，其存储一段期间的由所述影像亮度检测部检测出的影像亮度；和运算部，其根据所述影像亮度、以及存储于所述影像亮度存储部中的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。
2.根据权利要求1所述的亮度控制装置，其特征在于，在所述变动性比预先设定的第1规定值高的情况下，所述运算部不管所述影像亮度如何而降低光源亮度。
3.根据权利要求1所述的亮度控制装置，其特征在于，在所述变动性比预先设定的第2规定值低的情况下，且在所述影像亮度比第1阈值高的情况下，所述运算部降低光源亮度。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述亮度控制装置具备图像处理部，其得到使影像亮度增加的补偿影像信号，使得对降低了光源亮度的影像补偿光源亮度下降，所述运算部进一步按照所述补偿影像信号的亮度来降低光源亮度。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述亮度控制装置具备同步处理部，其对应光源亮度的控制处理所带来的延迟来使输入影像信号延迟，以与光源亮度控制信号同步。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述运算部计算所述影像亮度的变动的方向性，在变动的方向性呈下降趋势的情况下，增加光源亮度的降低量，而在变动的方向性呈上升趋势的情况下，抑制光源亮度的降低量。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性的推移从上升趋势向下降趋势依次推移的情况下，增加光源亮度的降低量。
8.根据权利要求1 6中任一项所述的亮度控制装置，其特征在于，所述运算部计算所述影像亮度的变化的方向性，在变化的方向性从下降趋势、向方向性、上升趋势依次推移的情况下，抑制光源亮度的降低量。
9.一种显示装置，其特征在于，具备根据权利要求1 8中任一项所述的亮度控制装置；和显示部，其具备显示面板、配置于该显示面板附近的光源、以及按照来自所述亮度控制装置的光源亮度控制信号来控制该光源的光源控制部。
10.一种亮度控制方法，对作为显示面板的背光源的光源的亮度进行控制，其特征在于，具备检测步骤，检测输入的影像信号的亮度；影像亮度存储步骤，存储一段期间的在所述影像亮度检测步骤中检测出的影像亮度；运算步骤，根据所述影像亮度、以及在所述影像亮度存储步骤中存储的所述影像亮度的履历来检测表示所述影像亮度的变动的剧烈程度的变动性，并输出根据所述影像亮度和所述变动性而确定的、决定所述光源的亮度的光源亮度控制信号。
11. 一种亮度控制程序，使控制装置执行权利要求10的亮度控制方法。
全文摘要
按照意味着显示面板中所显示的影像的亮度变化的剧烈程度或易变化的程度的变动性，来降低背光源的光源亮度，由此谋求消耗功率的降低。在本发明的亮度控制装置中，当变动性为中等程度时(时刻t0～t1以及t2～t3)，在影像亮度高的情况下降低光源亮度，当变动性高时(时刻t1～t2)，不管影像亮度如何都降低光源亮度，另外，当变动性低时(时刻t3～t4)，在影像亮度高的情况下或者中等程度的情况下，缓慢地降低光源亮度。
文档编号G09G3/20GK102439653SQ20108002225
公开日2012年5月2日 申请日期2010年5月21日 优先权日2009年5月22日
发明者万羽修, 小山雄辅 申请人:夏普株式会社
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