[发明专利]用于控制背光的设备和方法以及液晶显示器

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制背光的设备和方法以及液晶显示器，更具体而言，涉及一种能够防止在从倾斜角度观看液晶显示器时该显示器的辉度(luminance)不均匀的背光控制设备和方法，以及液晶显示器。

背景技术

每个液晶显示器(以下称为LCD)包括液晶面板和布置在面板后方的背光(backlight)。液晶面板包括具有红、绿和蓝滤色器图案的滤色器基板和液晶层。

在每个LCD中，通过改变施加到液晶层的电压来控制液晶分子的取向(偏转状态)。来自背光并且根据分子的受控状态而透射通过液晶层的白光经过红、绿和蓝滤色器，以产生红、绿和蓝光束，从而使得图像被显示。

在下面的描述中，上述改变施加的电压以控制液晶分子的偏转状态并改变透射比的控制将被称为“孔径比率(aperture ratio)控制”。此外，从充当光源的背光发出并入射在液晶层上的光的强度将被称为“背光辉度(backlight luminance)”。另外，从液晶面板的前表面射出并被从视觉上识别显示图像的观看者所感知到的光的强度将被称为“显示辉度(displayluminance)”。

在典型的LCD中，虽然液晶面板的整个屏幕被背光以最大背光辉度均匀地照射，但只有液晶面板的每个像素中的孔径比率被控制以在屏幕中的每个像素中获得必要的显示辉度。例如，如果整个屏幕显示暗图像，则背光以最大背光辉度发出光。不利的是，功率消耗很高并且对比率很低。

为了克服上述缺点，例如，日本未实审专利申请公布No.2004-212503和2004-246117公开了将屏幕分区成多个区段(segment)并控制每个区段中的背光辉度的方法。

现在将参考图1至图3描述上述每个区段中的背光控制(以下称之为“背光分区控制”)。

图1示出了LCD上显示的原始图像P1。原始图像P1包括椭圆的暗区域R1，该暗区域R1在图像的基本上中心处具有最低显示辉度。当远离区域R1而朝向图像P1的外围时，图像P1的显示辉度逐渐增大。与图1中图像P1的下部相比，在图1中图像P1的上部，从暗区域R1到外围显示辉度的变化率较大。

图2示意性地示出了背光的结构。

参考图2，背光具有照明区域，其包括布置成6行(在水平方向上延伸)×4列(在垂直方向上延伸)的区段，即24个区段。

当背光发出与原始图像P1相对应的光时，背光根据原始图像P1的区域R1的显示辉度，减小两个阴影区段中每一个中的背光辉度(即使光衰减或减小光量)。

从而，基于图1的原始图像P1，获得了图3所示的背光辉度分布。在该分布中，显示辉度在照明区域的基本中心部分最低，并且朝着外围逐渐增大。如上所述，部分地减小从背光发出的光的量可降低功率消耗，从而增大显示辉度的动态范围。

由于照明区域中的区段的数目一般小于液晶面板中的像素的数目，因此图1中的原始图像P1的显示辉度分布与图3中的背光辉度分布并不一致。存在许多的在背光辉度和显示辉度之间具有差异的像素。例如，虽然布置在图3的线Q-Q′上的像素具有不同的背光辉度，但原始图像P1中的相应像素却具有相同的显示辉度。因此，在背光分区控制中，线Q-Q′上的每个像素的孔径比率被设置为高于没有背光分区控制时的孔径比率，以使得透射光的量大于没有背光分区控制时的量。在下面的描述中，通过孔径比率控制，即改变孔径比率以补偿受控的背光辉度而获得的表观显示辉度将被称为“校正后显示辉度”。

图4是示出在背光分区控制中背光辉度和校正后显示辉度之间的关系的概念图。

用于背光分区控制的背光控制单元控制预定区域中的每个像素的孔径比率，以使得校正后显示辉度分布M_CL与背光辉度分布M_BL相反，以便在预定区域中实现相同的显示辉度T₀。在此例中，取决于孔径比率被改变了多少的校正后显示辉度的水平由图5所示的液晶的透射特性来确定。

当LCD的屏幕被从前方观看时所获得的液晶的透射特性一般被用作基准。图5所示的透射特性也是在从前方观看屏幕时(以下也称之为“从0度角观看时)获得的。此透射特性被预先评定和确定。

发明内容

用户并不总是从前方观看在LCD的屏幕上显示的图像。假定用户从倾斜的角度观看LCD的屏幕。由于液晶具有观看角度特性，因此液晶的透射特性取决于观看屏幕的角度(即观看角度)。图6除了示出从0度角观看时获得的透射特性，还示出了在从相对于屏幕前方在水平方向上偏移45度的观看点观看LCD的屏幕时获得的另一透射特性。