(57)【要約】  少なくとも１つのバックライトランプと表示画面とを含む画像表示装置を駆動するための方法について記述する。その方法は：画像データ信号を受け取るステップ；前記画像データ信号に基づいて、前記バックライトの強さを設定するために前記バックライトランプのコンテンツ関連バックライト制御信号を計算するステップ；前記バックライトランプにより消費される電力の時間平均を表す平均信号を生成するステップ；基準信号と前記平均信号を比較するステップ；前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号に基づいて、前記比較結果を斟酌し、前記バックライトランプ用に実際のバックライト制御信号を生成するステップを含む。
2009537856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのバックライトランプと表示画面とを含む画像表示装置を駆動するための方法であって：
画像データ信号を受け取るステップ；
前記画像データ信号に基づいて、前記バックライトの強さを設定するために前記バックライトランプのコンテンツ関連バックライト制御信号を計算するステップ；
前記バックライトランプにより消費される電力の時間平均を表す平均信号を生成するステップ；
基準信号と前記平均信号を比較するステップ；
前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号に基づいて、前記比較結果を斟酌し、前記バックライトランプのために実際のバックライト制御信号を生成するステップ
を含む方法。
【請求項２】
もし前記画像データ信号が暗い場面を表すなら、前記バックライトは調光され、もし前記画像データ信号が明るい場面を表すなら、前記バックライトは増光され；
前記バックライトランプにより消費される電力の時間平均が所定のレベルを超えないように増光量を制限する請求項１による方法。
【請求項３】
請求項１による方法であって、実際のバックライト制御信号を生成するステップは：
前記バックライト制御信号の最大値を設定するステップ；
第１の遷移値及び前記第１の遷移値に等しいかそれ以上の第２の遷移値を定義するステップ；
ξは所定の因数であって、もし前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号が前記第１の遷移値より小さいなら、前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号のξ倍に等しいバックライト制御信号を生成するステップ；
もし前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号が前記第２遷移値より大きいなら、前記最大値に等しいバックライト制御信号を生成するステップ；
もし前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号が前記第１遷移値と前記第２遷移値との間にあるなら、前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号のξ倍よりも小さく且つ前記最大値よりも小さい値を有するバックライト制御信号を生成するステップ；
を含む方法。
【請求項４】
ξが１に等しい請求項３による方法。
【請求項５】
前記生成されたバックライト制御信号と前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号との間の関係を記述する関数は、前記第１遷移値と前記第２遷移値との間で、常に負である第２次導関数を有する請求項３による方法。
【請求項６】
前記生成されたバックライト制御信号と前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号との間の関係を記述する関数は、連続関数である請求項３による方法。
【請求項７】
前記生成されたバックライト制御信号と前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号との間の関係を記述する関数は、連続的に微分可能である請求項３による方法。
【請求項８】
前記平均信号が前記基準信号より高いなら、前記最大値が減少する請求項３による方法。
【請求項９】
前記平均信号が前記基準信号より低いなら、前記最大値が増加する請求項３による方法。
【請求項１０】
前記最大値が差（基準信号−平均信号）に比例する請求項３による方法。
【請求項１１】
ある時刻において、前記平均信号が、その時刻直前の所定の継続時間に亘って平均された前記バックライトランプにより実際に消費された電力を表す請求項１による方法。
【請求項１２】
画像データ信号に基づき、表示画面の画面制御信号を生成するステップ；
を更に含む請求項１による方法であって：
もし画像の画面制御信号が、最大限に可能な値より低い領域にあるなら、計算されたバックライト制御信号が減少する一方、画面制御信号が増加する方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのバックライトランプと表示画面とを含む画像表示装置を含む表示装置一式であって、その装置一式は：
バックライト制御信号を提供するバックライトランプに結合した光出力；
画素制御信号を提供する表示画面に結合した画素制御出力；
画像データ信号を受け取るための画像入力；
基準値を受け取るための基準入力；
平均信号を受け取るための平均電力入力；
を有する制御器を含み；
その装置一式は、バックライトによる消費電力の時間平均を表す信号を計算する手段を更に含み、前記制御器の前記電力平均入力に結合し；
前記制御器は、請求項１−１２の如何なる方法をも実行するように設計された装置一式。
【請求項１４】
前記平均電力信号を計算するための前記手段が、その入力を前記制御器の光出力に結合させている帰還ループに組み入れられている請求項１３による装置一式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に例えば、テレビ、モニター等内の画像表示装置一式を駆動するための方法及び装置に関する。
【０００２】
一般的に本発明は、バックライト(backlight)を有する数種類のタイプの画像表示装置一式に適用可能である。以下に本発明は、ＬＣＤタイプの画像表示装置について記述されるが、本発明をＬＣＤ画像表示装置に制限することは意図されていないことに注意されなければならない。
【背景技術】
【０００３】
画像表示装置において、１の画像は、多くの画像点(image  points)からなり、各画像点は、特定の濃淡値又は色及び特定の輝度を有する。画像表示装置のある特定種類では、観察者は、その後ろに光源が配置されている、いわゆるバックライト表示画面を見ている。表示画面は、光を通したり阻止したり制御できる複数の画素を含む。特定の実施例において、画素は、液晶セルとして提供される。制御器は、画像データを有するビデオ信号を受け取り、且つこれらの画像データを基礎として液晶セルのために制御信号を生成する。以下においては、画素セルのための制御信号は、ＳＣＰとして表され、最小値０及び最大値１を有すると想定される。
【０００４】
画像データは、完全な黒から完全な白まで変化し得る。画像データは、制御器によって制御信号ＳＣＰの特定の値に変換される。完全な黒の場合、ビデオ信号中の輝度データは、最小値０を有すると想定される。制御信号ＳＣＰ＝０を受け取ると、画素セルは、バックライトからの全ての光を阻止する事に注意する。実際上は、しかし、画素セルは、常にある程度漏れる。完全な白の場合、ビデオ信号中の輝度データは、最大値１を有すると想定される。制御信号ＳＣＰ＝１を受け取ると、画素セルは、バックライトからの全ての光を通す事に注意する。実際上は、しかし、画素セルは、常にある程度反射及び／又は吸収する。故に、一般的にいえば、Ｈとして表される画素セルの透過率は、０＜α＜β＜１の条件下、最小値αから最大値βまで変動する。
【０００５】
実際の画像において、最も暗い部分は、黒よりも明るく、最も明るい部分は、白よりも暗い。このようにして、画像の全ての画素の透過率は、α＜α＊＜β＊＜βの条件下、α＊からβ＊まで変動する。値α＊とβ＊とは、画像のコントラストを決定する：高コントラスト比は、α＊とβ＊との距離が可能な限り長いことを意味する。
【０００６】
実際の伝送率Ｈから離れて、画素から生じる光量ＩＰは、観察者によって見られるように、バックライトの輝度、言い換えると、バックライトによって作られる光の強さＩＢＬに依存する。このことは、次式に表される。
ＩＰ＝Ｈ・ＩＢＬ                                  （１）
このように、バックライトの強さＩＢＬの一定の設定で、画素の輝度ＩＰは、α・ＩＢＬからβ・ＩＢＬまで変動する。
【０００７】
ある状況下、光出力を上げることが望ましい場合がある。例えば周辺光のレベルが比較的に高い場合がこれに当たる。光出力を上げる事は、領域[α＊、β＊]をより高い値に移すか又は少なくともこの領域の上限β＊をより高い値に移すことにより可能である。
【０００８】
他方、他の状況下、光出力を減らすことが望ましいかもしれない。例えば周辺光のレベルが比較的に低い場合がこれに当たる可能性がある。光出力を下げる事は、領域[α＊、β＊]をより低い値に移すか又は少なくともこの領域の下限α＊をより低い値に移すことにより可能である。
【０００９】
しかし、光出力の増減は又、バックライトの強さＩＢＬの増減で達成できる。
【００１０】
式（１）より、同じ画素輝度ＩＰは、バックライトの輝度ＩＢＬの違う設定で達成できる。もしバックライトの輝度ＩＢＬがある因数Ｘ倍になると、同時に画素セルの伝送率Ｈは、同因数Ｘで割り算をされ、その結果積（Ｘ・ＩＢＬ）・（Ｈ／Ｘ）＝ＩＰとなる。この事実は、バックライト増光及びバックライト調光に利用されている。
【００１１】
バックライトを増加させる場合には、バックライトの強さＩＢＬは、増加する。これは、画像の白部分を増やすときに利用できる。バックライトの強さＩＢＬの増加により、観察者にとってこれらの部分は、「より良き白」に見える。画像の灰色部分においては、画素セルの制御信号ＳＣＰを同時に減少させることにより濃淡値を維持でき、結果画素セルは、より少ない光を通過させる。
【００１２】
バックライトを調光する場合には、バックライトの強さＩＢＬは、減少する。これは、画像の黒部分を増やすときに利用できる。バックライトの強さＩＢＬの減少により、観察者にとってこれらの部分は、「より良き黒」に見える。画像の灰色部分においては、画素セルの制御信号ＳＣＰを同時に増加させることにより濃淡値を維持でき、結果画素セルは、より多くの光を通過させる。
【００１３】
バックライト増光調光を繰り返すことにより、表示装置全体のコントラスト比は、持ち上げられ、エネルギーを節約できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
画像表示装置は、バックライト光源のある公称設定用に設計されている。この公称設定において、そのバックライト光源は、ある電力量を消費し、その後、ある熱量を発生する。画像表示装置は、この熱量を取り扱うように設計されている。画面画素の透過率のコントラスト領域[α＊、β＊]の変化は、バックライトの消費電力量を変えないことは明瞭である。バックライトを調光するときには、エネルギーは、節約されるが、バックライト増の時、バックライト光源は、画像表示装置の設計取り扱い熱量以上の熱量を発生する。もしこの状況がある一定時間続けば、装置は、熱くなりすぎる可能性がある。この問題は、追加の冷却手段を用いることにより軽減できるが、これは、ハードウエアの費用且つ装置のエネルギー請求書を追加させる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、バックライト増光及びバックライト調光を利用した画像表示装置を駆動するための方法及び装置を提案し、そのバックライトによる消費電力量の平均は、所定の電力定格を超えない。より暗い場面においては、バックライトは、調光され、表示制御信号は、増加する。非常に明るい場面では、バックライトを一時的に強めることができる。
【００１６】
所定の電力設定は、公称電力設定に等しくしてもよい；その場合、より明るい画面が、達成できる。しかし、所定の電力設定は又、公称電力設定より低くできる；その場合、その表示装置の全体的電力節約が、達成できる。
【００１７】
バックライト調光は、エネルギーを節約するが、バックライト増光は、より多くのエネルギーを消費する。所定の平均を超えないように、一定時間のバックライト調光後のみバックライト増光をすることが可能である。バックライト調光は、バックライト増光をするために消費することができるエネルギー蓄積を提供するということが言われるかもしれない。しかし、そのような蓄積量は、限られている。本発明は、効率的な方法でエネルギー蓄積を利用するバックライト増光のための方法を提供し、エネルギー蓄積が枯渇した時には、効率的な方法で余分なエネルギー消費を減らす。
【００１８】
これら及び他の側面から、本発明の特徴及び長所は、更に添付図面を参照とともに以下の記述により説明され、その中においては、同じ参照番号は、同じ又は類似の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、画素例えばＬＣＤセルの透過性質を概略的に示す。水平軸は、最小透過０から最大透過１まで変動する制御信号ＳＣＰを表す。垂直軸は、完全透過阻止０から１００％透過１まで変動する画素の透過率Ｈを表す。直線１は、制御信号ＳＣＰ＝０で、透過率Ｈ（０）＝α＞０を示し、画素の最小透過量は、常に０より幾分大きいことを示す。更に直線１は、制御信号ＳＣＰ＝１で、透過率Ｈ（１）＝β＜１を示し、画素の最大透過量は、常に１００％より小さいことを示す。特性線１は、直線として示されているが、これは必須ではない。
【００２０】
図２は、バックライト調光を概略的に示す。下に向かう垂直軸は、制御信号ＳＣＰを表し、水平軸は、画素の透過率Ｈを表すので、このグラフの第４象限は、図１のグラフに対応する。上に向かう垂直軸は、画素から発する光量ＩＰを表し、又画素明暗度（公称バックライト明暗度に正規化される）として示される。画素明暗度ＩＰが、上式（１）に従うことが推定される。このように、直線２で表されるある公称バックライトの強さＩＢＬおいて、もし画素制御信号ＳＣＰが、Ｓ１という値を持つとすれば、画素の透過率Ｈは、値Ｈ１を持ち、且つ画素明暗度ＩＰは、値ＩＰ（ｘ）を持つ。もしバックライトの強さが減少（直線３）し、且つ画素制御信号ＳＣＰが適切に増加し、Ｓ２という値を持てば、同じ値ＩＰ（ｘ）が達成される。その場合、画素の透過率Ｈは増加した値Ｈ２を持つ。
【００２１】
図２から以下のことが解る。もし画素制御信号ＳＣＰが維持されると、バックライトの強さの減少は、画素明暗度ＩＰの減少を生じ、それは特に、「黒」のできばえを高めるのに使うことができる。画素制御信号ＳＣＰが低い値Ｓ４を取ることに関連して、暗い場面を想定すると、公称バックライトの強さＩＢＬ（直線２）で、画素明暗度ＩＰは、相対的に高い値ＩＰ（４）を持つ。減少バックライトの強さＩＢＬ（直線５）で、画素明暗度ＩＰは、実質的に低い値ＩＰ（５）を持つ。
【００２２】
反対に、画素制御信号ＳＣＰが維持されるとき、バックライト増光は、より高い画素明暗度ＩＰという結果を生じ、それは「白」のできばえを高めるのに使うことができる。画素制御信号ＳＣＰが高い値Ｓ６を取ることに関連して、明るい場面を想定すると、公称バックライトの強さＩＢＬ（直線２）で、画素明暗度ＩＰは、相対的に低い値ＩＰ（６）を持つ。増加バックライトの強さＩＢＬ（直線７）で、画素明暗度ＩＰは、実質的に高い値ＩＰ（７）を持つ。
【００２３】
バックライト増光及びバックライト調光は、それら自体知られていることに注意しなければならない。例えばデューティサイクル１以下のバックライトランプを駆動する事によりバックライト調光をすることができる。例えばもしデューティサイクル１以下に対応するバックライトランプの公称電力設定なら、簡単にバックライト増光をすることができる：その場合、デューティサイクルを増やすことができる。動く画像の場合の表示性能を改善するために、もし、バックライトランプが、デューティサイクル３０％で駆動されているなら、３００％以上の増加係数(boost  factor)  が得られる。
【００２４】
図３は、表示装置１１０と制御器１２０とを含む表示装置１００を示す概略ブロック図である。表示装置１１０は、少なくとも１つのバックライトランプ１１１と表示画面１１２とを含む。バックライト付き表示装置は、それら自体知られていることに注意しなければならない。バックライトランプは、例えば蛍光灯の配列としてか又は、ＬＣＤの配列として実施可能である。表示画面は、例えばＬＣＤか又は、他のタイプのライトバルブ(light  valve)の配列として実施可能である。
【００２５】
制御器１２０は、ランプ制御信号ＳＣＬをバックライト１１１に伝えるためにバックライト１１１に接続された光制御出力１２１を有し、且つ画素制御信号ＳＣＰを表示画面１１２に伝えるために表示画面１１２に接続された画素制御出力１２２を有する。制御器１２０は、画像データＤ（ビデオ信号）を受け取るための画像入力１２３を有し、且つユーザー制御信号Ｕを受け取るためのユーザー制御入力１２４を有する。ランプ制御信号ＳＣＬを用いて、制御器１２０は、バックライト１１１の電力設定を制御する；バックライト１１１の強さ又は輝度は、近似的にランプ電力に比例する事に注意する。
【００２６】
図４は、図２と比較できるグラフで有るが、左側に画像データＤを表す水平軸が加わり、Ｄ＝０は完全な黒を表し、Ｄ＝１は、完全な白を表す。直線８は、輝度及びコントラストの設定を表す。場面が相対的に暗ければ、その画素データは、相対的にゼロ（領域Ａ）に近い値を持ち、公称バックライトの強さＩＢＬ（直線２）で、画素強度は相対的に低レベル（領域Ｂ）となる結果となる。そのような場合、制御器１２０は、画像輝度を維持しながら電力消費の減少を達成するためにランプ制御信号ＳＣＬを減少させ（直線２‘）、同時に画素制御信号ＳＣＰを増加させる（直線８‘）。この方法でのバックライト調光は、相対的に暗い場面でのみ可能であるので、画像内容に依存する事は、明白である。
【００２７】
他方、場面が相対的に明るければ、制御器１２０は、ランプ制御信号ＳＣＬを増加させることによりバックライトの輝度を上げようと試み（直線２“）、より高度の画素明暗度のより広い領域（領域Ｃ）となるという結果となる。上述のように、バックライトの平均電力が高くなり過ぎるということが問題になる可能性がある。
【００２８】
本発明により提案されたこの問題に対する解決策は、以下に記述される。
【００２９】
本発明の第１の側面に拠れば、制御器１２０は、バックライト輝度の最大値、即ち、バックライト電力の最大値を設定する。ＩＢＬ（max）として示されるこの最大値は、光制御出力１２１で出力されるべきランプ制御信号ＳＣＬの最大値ＳＣＬ（max）に対応する。これは、制御器１２０の性質を図示するグラフ、図５に示される。水平軸は、データ信号Ｄとユーザー設定Ｕの内容のみを基礎として制御器１２０により計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）を表す。ユーザー設定Ｕは、一定であり得るが、データ信号Ｄの内容は、時間と共に動的に変化する事に注意する。垂直軸は、実際に出力されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）を表す。図５のグラフは、ＳＣＬ（Ａ）＝ξ・ＳＣＬ（Ｄ）を表す直線５１を示す。ここでξは、以下の好ましい例においては１に等しい因数である。図５のグラフは更に、制限値ＳＣＬ（max）を表す水平直線５２を示す。曲線５３は、制御器１２０の作用を図示する。計算された制御信号ＳＣＬ（Ｄ）の相対的に低い値について、制御器１２０は、データ内容のみを基礎として計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）に等しくなるようにその出力ランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）を設定する：この領域Ｉにおいて、曲線５３は、直線５１に従う。
【００３０】
もし計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）が最大値ＳＣＬ（max）を超えるなら、制御器１２０は、最大値ＳＣＬ（max）に等しくなるようにその出力ランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）を設定する：この領域ＩＩＩにおいて、曲線５３は、直線５２に従う。
【００３１】
曲線５３が、しっかりとした制限に到達するために、直線５１と５２の交点まで直線５１と５２に従うことは可能である。しかし、遷移領域ＩＩにおける曲線５３の遷移部分により図示されているが、制限は緩やかであることが好ましい。曲線５３は、ＳＣＬ（Ｄ）＝０と、点Ｐで示されるＳＣＬ（Ｄ）＝ＳＣＬ（１）との間で直線５１に従う。ここでＳＣＬ（１）は、最大値ＳＣＬ（max）よりも低い最初の遷移値である。曲線５３は、ＳＣＬ（Ｄ）≧ＳＣＬ（２）範囲で直線５２に従う。ＳＣＬ（２）は点Ｑで示される。ここでＳＣＬ（２）は、最大値ＳＣＬ（max）よりも高い第２の遷移値である。ＳＣＬ（１）とＳＣＬ（２）との間で、曲線５３は、点Ｐと点Ｑを結ぶ道に従う。このように、ＳＣＬ（Ａ）とＳＣＬ（Ｄ）との間の関係を記述する関数は、連続関数である。そのような道は、それ自身直線であり得る。好ましくは、図示するように、そのような道は、１つの曲線に点Ｐと点Ｑでそれぞれ直線５１，直線５２の方向に直線が加わったものである。この曲線路の厳密な形は、必須ではないが、なめらかな形が望ましい。好ましくは、ＳＣＬ（１）とＳＣＬ（２）との間でＳＣＬ（Ａ）とＳＣＬ（Ｄ）との間の関係を記述する関数は、常に負である第２次導関数を有することである。
遷移点Ｐ及びＱは、幾つかの方法で最大値ＳＣＬ（max）から計算することができる。遷移値を
ＳＣＬ（１）＝ＳＣＬ（max）―Δ１及びＳＣＬ（２）＝ＳＣＬ（max）＋Δ２
に従い計算することは可能である。
【００３２】
Δ１とΔ２を等しくしても良い。
【００３３】
遷移値を
ＳＣＬ（１）＝ＳＣＬ（max）／α１及びＳＣＬ（２）＝ＳＣＬ（max）・α２
に従い計算することは可能である。
【００３４】
α１とα２を等しくしても良い。
【００３５】
本発明の第２の側面に拠れば、制御器１２０は、電力計算器１３１と平均値計算器１３２とを含む帰還ループ１３０を装備する。電力計算器１３１は、制御器１２０により出力される実際のランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）を受け取る入力を有し、バックライト１１１による消費電力に比例する値を計算するように設計されている。その代わりに、バックライト１１１による消費電力を実際に測ることができるが、それはもっと複雑になる。平均値計算器１３２は、電力計算器１３１により計算された電力値の時間平均を計算し、平均信号ＳＡＶとしての結果を制御器１２０の平均電力入力１２６に提供する。平均値計算器１３２の時定数を表示装置１１０の暖機(warming-up)及び冷却(cooling-down)の性質の関係で設定できる；一般的に、平均値計算器１３２は、数分間程度の時間平均値を計算することができる。
【００３６】
相対的に簡単な実施例においては、バックライト１１１による消費電力は、ランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）に比例する；その場合、別の電力計算器を省略でき、平均値計算器１３２は、ランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）の時間平均値を単に計算する。時間平均計算のための回路又はソフトウエアは、それら自体知られている事に注意する。
【００３７】
本発明の第３の側面に拠れば、制御器１２０は、基準入力１２５で受け取った所定の基準値ＳＲＥＦと平均信号ＳＡＶとを比較する。基準値ＳＲＥＦは、制御器に関連したメモリー（図示せず）内に保存することができる。制御器１２０は、差（ＳＲＥＦ―ＳＡＶ）に比例する最大値ＳＣＬ（max）を設定する：もし平均信号ＳＡＶがより小さくなると、最大値ＳＣＬ（max）は増加する。最後には、最大値ＳＣＬ（max）は、バックライト設定の実用的領域よりも高くなりうる。平均信号ＳＡＶが上がれば、制御器１２０は、最大値ＳＣＬ（max）を減少させる。
【００３８】
このことが、図５Ａ−Ｅに誇張して図示されている。
【００３９】
図５Ａは、ある時刻ｔ１での状態を示す。基準値ＳＲＥＦの想定値が示されている。この状態で平均信号ＳＡＶ（ｔ１）は、基準値ＳＲＥＦよりも実質的に低く、最近の履歴において電力消費が比較的低かった、即ちバックライト調光の最新履歴を意味する。計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）は、ある相対的に低い値ＳＣＬ（Ｄ、ｔ１）を有し、実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ）は、平均値ＳＡＶ（ｔ１）に近いある値ＳＣＬ（Ａ、ｔ１）を有すると更に想定する。というのは、平均値ＳＡＶ（ｔ１）は、実質上基準値ＳＲＥＦより低く、最大値ＳＣＬ（max）は高いからである。
【００４０】
図５Ｂは、より後の時刻ｔ２での状態を示す。明るい場面を想定すると、計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）は、第１の遷移値ＳＣＬ（１）より低い（実施例中で）が、ある相対的に高い値ＳＣＬ（Ｄ、ｔ２）を有する。対応する実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ、ｔ２）は、ＳＣＬ（Ａ、ｔ１）よりも高く、ＳＲＥＦより更に高い：バックライトは、増加する。
【００４１】
実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ、ｔ２）は、ＳＡＶ（ｔ２）よりも高いので、平均値ＳＡＶは、増加し（矢印Ｘ１）、その結果最大値ＳＣＬ（max）は減少する（矢印Ｘ２）。図５Ｃは、より後の時刻ｔ３での状態を示す。時刻ｔ３での計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ、ｔ３）は、ＳＣＬ（Ｄ、ｔ２）に等しいと想定される。図５Ｃは、時刻ｔ３での平均値ＳＡＶ（ｔ３）は、ＳＡＶ（ｔ２）に関し増加するが、基準値ＳＲＥＦよりまだ低い事を示す。減少した最大値ＳＣＬ（max、ｔ３）は、直線５２より低い水平線５６によって示され（図６で点線で示される）、その結果生じる制御器の性質は、曲線５７で示される。最大値ＳＣＬ（max）の減少と共に、又第１の遷移値ＳＣＬ（１）及び第２の遷移値ＳＣＬ（２）は、減少することに注意する。図５Ｃにおいて、計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ、ｔ３）は、第１の遷移値ＳＣＬ（１）よりまだ低いので、ＳＣＬ（Ａ、ｔ３）は、ＳＣＬ（Ａ、ｔ２）に等しい。
【００４２】
実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ）は、ＳＡＶよりもまだ高いので、平均ＳＡＶはいまだ増加し（矢印Ｘ３）、結果最大値ＳＣＬ（max）いまだ減少する（矢印Ｘ４）。図５Ｄは、より後の時刻ｔ４での状態を示す。時刻ｔ４での平均値ＳＡＶ（ｔ４）は、ＳＡＶ（ｔ３）に関し増加したが、基準値ＳＲＥＦよりまだ低い。減少した最大値ＳＣＬ（max、ｔ４）は、水平線５８によって示され、その結果生じる制御器の性質は、曲線５９で示される。時刻ｔ４での計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ、ｔ４）は、まだＳＣＬ（Ｄ、ｔ２）に等しいことが想定される。第１の遷移値ＳＣＬ（１）は、今計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ、ｔ４）よりまだ低く、結果実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ、ｔ４）は、ＳＣＬ（Ａ、ｔ３）より低い。
【００４３】
実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ、ｔ４）は、ＳＣＬ（Ａ、ｔ３）に関し減少するが、ＳＡＶよりもまだ高いので、平均ＳＡＶはいまだ増加し（矢印Ｘ５）、結果最大値ＳＣＬ（max）いまだ減少する（矢印Ｘ６）。最大値ＳＣＬ（max）の減少につれて、実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ、ｔ４）も、減少するので、平均ＳＡＶの増加率が減少するということは明らかである。
【００４４】
図５Ｅは、実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ）が平均ＳＡＶに等しい時に定常状態に到達する事を示す。これが起きるとき、平均ＳＡＶは、ＳＲＥＦに近いがより低い。このように、平均して、バックライトにより消費される電力は、ＳＲＥＦに対応する所定の電力定格を超えない。
【００４５】
所定の基準値ＳＲＥＦは、設計パラメータ又はユーザーにより設定が可能なパラメータである。１つの実施例において所定の基準値ＳＲＥＦは、１００％として示されるバックライトの原公称設計電力に等しくなりうる。しかし、他の実施例において所定の基準値ＳＲＥＦは、より低い値、例えば７０％に設定できる。その場合、時々のバックライト電力の１００％又はそれ以上への持ち上げは、全体の電力消費が減少するという保証との結合の下に実行され得る。勿論、％又は継続時間の観点から、バックライトの持ち上げ量は、当業者に取って明らかなように、基準値ＳＲＥＦの設定と同様に暗い場面の履歴に依存する。
【００４６】
上記定常状態に到達するとき、即ち、実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ）が平均ＳＡＶに等しい時にバックライトの持ち上げは、もはや可能ではない。保存エネルギーが枯渇するということが言われ得る。更なる暗い場面が起きるときのみ前述の説明のようにバックライトが調光されるので、平均消費電力は、減少する。同時に、最大値ＳＣＬ（max）が増加し、バックライトの持ち上げは、再び可能となる。バックライトの持ち上げが要求されたその瞬間までの平均消費電力が低ければ低いほど、バックライトの強さを上げることができ、又は、上げられた強さをより長く維持できる。
【００４７】
実際のバックライトの強さを単に減らす代わりに、最大値ＳＣＬ（max）を減少させることにより、最も明るい場面の持ち上げが先ず制限され、より明るさの少ない場面をより長く持ち上げていることができる。
【００４８】
本発明は、上記の実施例に限られるものではなく、添付の特許請求の範囲に定義したように本発明の保護範囲内で数種類の変化及び変更が可能であるということは、当業者にとって明白である。例えば、図３で帰還ループ１３０は、制御器１２０の外にあるように示されているが、帰還ループ１３０は、代わりに制御器１２０と一体化することが可能である。
【００４９】
最大値ＳＣＬ（max）を変更することは、所定の時間間隔、例えば１秒間に６０回、又は連続的に行うことが可能である。
【００５０】
上に、制御器１２０は、差（ＳＲＥＦ―ＳＡＶ）に比例する最大値ＳＣＬ（max）を設定することが述べられた。ＳＣＬ（max）と差（ＳＲＥＦ―ＳＡＶ）との関係を記述する関数は、直線的、一次関数であってもよい。しかし、この関数は又、２次以上の項を含みうる。この関数は又、０でない０次項を持ちうる。
【００５１】
上記で、本発明は、本発明による装置の機能ブロックを示すブロックダイアグラムを参照して説明されてきた。これらの1以上の機能ブロックは、ハードウエアにおいて実施可能で、そのような機能ブロックの機能は、個々のハードウエア構成要素により実行されることは理解されなければならない。又、これらの1以上の機能ブロックは、ソフトウエアにおいて実施可能で、そのような機能ブロックの機能は、1以上のコンピュータプログラムのプログラム行により又マイクロプロセッサー、マイクロコントローラ、デジタル信号処理装置等のプログラム可能な装置により実行されることも又可能であることは理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】画素の透過性質を概略的に示す。
【図２】バックライト調光を概略的に示す。
【図３】表示装置一式の概略ブロック図を示す。
【図４】図２との比較のグラフで、装置一式の性質も又含む。
【図５Ａ】図３の装置一式の制御器のバックライト調光の性質を示すグラフである。
【図５Ｂ】図３の装置一式の制御器のバックライト調光の性質を示すグラフである。
【図５Ｃ】図３の装置一式の制御器のバックライト調光の性質を示すグラフである。
【図５Ｄ】図３の装置一式の制御器のバックライト調光の性質を示すグラフである。
【図５Ｅ】図３の装置一式の制御器のバックライト調光の性質を示すグラフである。
【図１】
2009537856.tif 000003
【図２】
2009537856.tif 000004
【図３】
2009537856.tif 000005
【図４】
2009537856.tif 000006
【図５Ａ】
2009537856.tif 000007
【図５Ｂ】
2009537856.tif 000008
【図５Ｃ】
2009537856.tif 000009
【図５Ｄ】
2009537856.tif 000010
【図５Ｅ】
2009537856.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月18日(2008.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのバックライトランプと表示スクリーンとを含む画像表示装置を駆動するための方法であって：
画像データ信号を受け取るステップ；
前記画像データ信号に基づいて、前記バックライトの明暗度を設定するために前記バックライトランプのコンテンツ関連バックライト制御信号を計算するステップ；
前記バックライトランプにより消費された電力の時間平均を表す平均信号を生成するステップ；
基準信号と前記平均信号を比較するステップ；
前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号に基づいて、前記比較結果を斟酌し、前記バックライトランプのために実際のバックライト制御信号を生成するステップを含み；実際のバックライト制御信号を生成するステップは：
前記バックライト制御信号の最大値を設定するステップ；
第１の遷移値及び第１の遷移値に等しいかそれ以上の第２の遷移値を定義するステップ；
ξは所定の因数であって、もし前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号が第１の遷移値より小さいなら、前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号のξ倍に等しいバックライト制御信号を生成するステップ；
もし前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号が第２遷移値より大きいなら、前記最大値に等しいバックライト制御信号を生成するステップ；
もし前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号が前記第１遷移値と前記第２遷移値との間にあるなら、前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号のξ倍よりも小さく且つ前記最大値よりも小さい値を有するバックライト制御信号を生成するステップ；
を含み、もし前記平均信号が前記基準信号より大きいなら、前記最大値が減少され、もし前記平均信号が前記基準信号より小さいなら、前記最大値が増加される方法。
【請求項２】
もし前記画像データ信号が暗い場面を表すなら、前記バックライトは調光され、もし前記画像データ信号が明るい場面を表すなら、前記バックライトは増光され；
前記バックライトランプにより消費される電力の時間平均が所定のレベルを超えないように増光量を制限する請求項１による方法。
【請求項３】
ξが１に等しい請求項１による方法。
【請求項４】
前記生成されたバックライト制御信号と前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号との間の関係を記述する関数は、前記第１遷移値と前記第２遷移値との間で、常に負である第２次導関数を有する請求項１による方法。
【請求項５】
前記生成されたバックライト制御信号と前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号との間の関係を記述する関数は、連続関数である請求項１による方法。
【請求項６】
前記生成されたバックライト制御信号と前記計算されたコンテンツ関連バックライト制御信号との間の関係を記述する関数は、連続的に微分可能である請求項１による方法。
【請求項７】
前記最大値が差（前記基準信号−前記平均信号）に比例する請求項１による方法。
【請求項８】
ある時刻において、前記平均信号が、その時刻直前の所定の継続時間に亘って平均された前記バックライトランプにより実際に消費された電力を表す請求項１による方法。
【請求項９】
画像データ信号に基づき、表示画面の画面制御信号を生成するステップを更に含む請求項１による方法であって：
もし画像の画面制御信号が、最大限に可能な値より低い領域にあるなら、計算されたバックライト制御信号が減少する一方、画面制御信号が増加する方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのバックライトランプと表示画面とを含む画像表示装置を含む表示装置一式であって、その装置一式は：
バックライト制御信号を提供するバックライトランプに結合した光出力；
画素制御信号を提供する表示画面に結合した画素制御出力；
画像データ信号を受け取るための画像入力；
基準値を受け取るための基準入力；
平均信号を受け取るための平均電力入力；
を有する制御器を含み；
その装置一式は、その入力を前記制御器の前記光出力に結合され且つその出力を前記制御器の前記電力平均入力に結合された帰還ループを更に含み、前記帰還ループは、バックライトによる消費電力の時間平均を表す信号を計算する手段を含み；
前記制御器は、請求項１−９の如何なる方法をも実行するように設計された装置一式。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
実際の透過率Ｈから離れて、画素から生じる光量ＩＰは、視聴者によって見られるように、背面照明の輝度、言い換えると、背面照明によって作られる光の強さＩＢＬに依存する。このことは、次式に表される。
ＩＰ＝Ｈ・ＩＢＬ                                          （１）
このように、バックライトの強さＩＢＬの一定の設定で、画素の輝度ＩＰは、α・ＩＢＬからβ・ＩＢＬまで変動する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
式（１）より、同じ画素輝度ＩＰは、背面照明の強度ＩＢＬの違う設定で達成できる。もし背面照明の強度ＩＢＬがある因数Ｘ倍になると、同時に画素セルの透過率Ｈは、同因数Ｘで割り算をされ、その結果積（Ｘ・ＩＢＬ）・（Ｈ／Ｘ）＝ＩＰとなる。この事実は、背面照明増及び背面照明減に利用されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
画像表示装置は、背面照明光源のある公称設定用に設計されている。この公称設定において、その背面照明光源は、ある電力量を消費し、その後、ある熱量を発生する。画像表示装置は、この熱量を取り扱うように設計されている。画面画素の透過率の対比領域[α＊、β＊]の変化は、背面照明の消費電力量を変えないことは明瞭である。背面照明を暗くするときには、エネルギーは、節約されるが、背面照明増の時、背面照明光源は、画像表示装置の設計取り扱い熱量以上の熱量を発生する。もしこの状況がある一定時間続けば、装置は、熱くなりすぎる可能性がある。この問題は、追加の冷却手段を用いることにより軽減できるが、これは、ハードウエアの費用且つ装置のエネルギー請求書を追加させる。
ＷＯ−２００５／１１９６３９は、バックライト付きの表示装置を開示し、その中で、バックライトの強度は、画像内容により調光される。その書面は更に、光源は周囲温度により調光されることを開示する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の第１の実施例に拠れば、制御器１２０は、バックライト輝度の最大値、即ち、バックライト電力の最大値を設定する。ＩＢＬ（max）として示されるこの最大値は、光制御出力１２１で出力されるべきランプ制御信号ＳＣＬの最大値ＳＣＬ（max）に対応する。これは、制御器１２０の性質を図示するグラフ、図５Ａに示される。水平軸は、データ信号Ｄとユーザー設定Ｕの内容のみを基礎として制御器１２０により計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）を表す。ユーザー設定Ｕは、一定であり得るが、データ信号Ｄの内容は、時間と共に動的に変化する事に注意する。垂直軸は、実際に出力されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）を表す。図５Ａのグラフは、ＳＣＬ（Ａ）＝ξ・ＳＣＬ（Ｄ）を表す直線５１を示す。ここでξは、以下の好ましい例においては１に等しい因数である。図５Ａのグラフは更に、制限値ＳＣＬ（max）を表す水平直線５２を示す。曲線５３は、制御器１２０の作用を図示する。計算された制御信号ＳＣＬ（Ｄ）の相対的に低い値について、制御器１２０は、データ内容のみを基礎として計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ）に等しくなるようにその出力ランプ制御信号ＳＣＬ（Ａ）を設定する：この領域Ｉにおいて、曲線５３は、直線５１に従う。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
実際に出力された制御信号ＳＣＬ（Ａ、ｔ２）は、ＳＡＶ（ｔ２）よりも高いので、平均値ＳＡＶは、増加し（矢印Ｘ１）、その結果最大値ＳＣＬ（max）は減少する（矢印Ｘ２）。図５Ｃは、より後の時間ｔ３での状態を示す。時間ｔ３での計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ、ｔ３）は、ＳＣＬ（Ｄ、ｔ２）に等しい。図５Ｃは、時間ｔ３での平均値ＳＡＶ（ｔ３）は、ＳＡＶ（ｔ２）に関し、増加するが、基準値ＳＲＥＦよりまだ低い。減少した最大値ＳＣＬ（max、ｔ３）は、直線５２より低い水平線５６によって示され（図５Ｃで点線で示される）、その結果生じる制御器の性質は、曲線５７で示される。最大値ＳＣＬ（max）の減少と共に、又第１の遷移値ＳＣＬ（１）及び第２の遷移値ＳＣＬ（２）は、減少することに注意する。図５Ｃにおいて、計算されたランプ制御信号ＳＣＬ（Ｄ、ｔ３）は、第１の遷移値ＳＣＬ（１）よりまだ低いので、ＳＣＬ（Ａ、ｔ３）は、ＳＣＬ（Ａ、ｔ２）に等しい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2009537856.tif 000012
【国際調査報告】
2009537856.tif 000013
2009537856.tif 000014
2009537856.tif 000015