(57)【要約】色順次マトリクスディスプレイの輝度を高くし、マトリクスディスプレイはライン毎にアドレス指定される、方法及び装置は、マトリクスディスプレイを順次に照明するように用いられる光の色の数に応じて、マトリクスのフレーム期間をサブフィールドに分割するステップと、光の色により順次に前記ディスプレイを照明するステップであって、光の色の各々は対応するサブフィールドの持続時間に対するものである、ステップと、アドレッシングの時間及び液晶応答時間の間にディスプレイを照明することによるエラーを補償するように、映像信号を前処理するステップと、を有する。前処理するステップは、前サブフィールドから現サブフィールドへの階調変化の方向及び量を決定するサブステップと、決定された階調変化の量の所定因子に対応する量により及び前サブフィールドからの階調変化の決定された方向に応じて、現サブフィールドにおける前記映像信号を増加する又は減少するサブステップとを有する。
2009510510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色順次マトリクスディスプレイの輝度を高くする方法であって、前記マトリクスディスプレイはライン毎にアドレス指定される、方法であり：
前記マトリクスディスプレイを順次に照明するように用いられる光の色の数に応じて、前記マトリクスのフレーム期間をサブフィールドに分割するステップ；
各々のサブフィールドに前記ディスプレイの各々のラインにおける画素をアドレッシングするステップであって、前記アドレッシングするステップは、各々のサブフィールドにおいて前記ディスプレイの各々のラインにおける各々の画素に映像信号を適用する段階を有し、前記映像信号は、それぞれのサブフィールドに対応する前記の光の色について前記映像信号の階調に対応している、ステップ；
各々のサブフィールドにおいて前記ディスプレイの各々のラインについて液晶応答時間を割り当てるステップ；
前記光の色により順次に前記ディスプレイを照明するステップであって、前記光の色の各々は前記対応するサブフィールドの持続時間に対するものである、ステップ；  並びに
前記アドレッシングの時間及び液晶応答時間の間に前記ディスプレイを照明することによるエラーを補償するように、前記映像信号を前処理するステップ；
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記前処理するステップはサブステップであって：
前サブフィールドから現サブフィールドへの階調変化の方向及び量を決定するサブステップ；並びに
前記の決定された階調変化の量の所定因子に対応する量により及び前記前サブフィールドからの前記階調変化の前記決定された方向に応じて、前記現サブフィールドにおける前記映像信号を増加する又は減少するサブステップ；
を有する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記前処理するステップは、サブステップであって：
前サブフィールドから現サブフィールドへの階調の第１方向及び第１量を決定するサブステップ；
現サブフィールドから次サブフィールドへの階調変化の第２方向及び第２量を決定するサブステップ；並びに
前記第１及び第２決定量の所定因子に対応する量により及び前記前サブフィールド及び前記次サブフィールドからの前記階調変化の前記決定された方向に応じて、前記現サブフィールドにおける前記映像信号を増加する又は減少するサブステップ；
を有する、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記照明するステップは、原色の赤色、緑色及び青色に対応する光の色によりディスプレイを照明するステップであって、前記フレームは３つのサブフィールド期間に分割される、ステップである、方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法であって、前記所定の因子は、前記決定された量の所定の割合である、方法。
【請求項６】
請求項２に記載の方法であって、前記現サブフィールドにおける前記映像信号を増加する又は減少する前記ステップは、前記前サブフィールドの前記階調から決定された増加又は減少にそれぞれ、対応している、方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法であって、前記所定の因子は、前記決定された量の所定の割合である、方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法であって、前記現サブフィールドにおける前記映像信号を増加する又は減少する前記ステップは、前記前サブフィールドの前記階調から決定された増加又は減少にそれぞれ、対応している、方法。
【請求項９】
色順次マトリクスディスプレイの輝度を高くする装置であって、前記マトリクスディスプレイはライン毎にアドレス指定される、装置であり：
前記マトリクスディスプレイを順次に照明するように用いられる光の色の数に応じて、前記マトリクスのフレーム期間をサブフィールドに分割する手段；
各々のサブフィールドに前記ディスプレイの各々のラインにおける画素をアドレッシングする手段であって、前記アドレッシングする手段は、各々のサブフィールドにおいて前記ディスプレイの各々のラインにおける各々の画素に映像信号を適用する段階を有し、前記映像信号は、それぞれのサブフィールドに対応する前記の光の色について前記映像信号の階調に対応している、手段；
各々のサブフィールドにおいて前記ディスプレイの各々のラインについて液晶応答時間を割り当てる手段；
前記光の色により順次に前記ディスプレイを照明する手段であって、前記光の色の各々は前記対応するサブフィールドの持続時間に対するものである、手段；  並びに
前記アドレッシングの時間及び液晶応答時間の間に前記ディスプレイを照明することによるエラーを補償するように、前記映像信号を前処理する回路；
を有する装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記前処理する回路は：
１つのサブフィールドの遅延を有する遅延回路であって、該遅延回路は前記映像信号を受け取るように結合されている、遅延回路；
前記遅延回路の入力に結合された第１入力及び前記遅延回路の出力に結合された第２入力を有する差分回路であって、該差分回路は、前サブフィールドから現サブフィールドへの階調の方向及び量を決定する、差分回路；
所定の因子により前記差分回路の出力を乗算する乗算回路；
前記遅延回路の前記入力に結合されている第１入力及び前記乗算回路の出力に結合されている第２入力を有し、それ故、前記乗算回路の前記出力の符号に応じて、前記映像信号は、前記前サブフィールドからの前記の決定された階調変化の方向に応じて前記現サブフィールドにおいて、前記の決定された階調変化の量の前記所定の因子に対応する量だけ、増加又は減少される、加算回路；
を有する、装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の装置であって、前記前処理する回路は：
前サブフィールドから現サブフィールドへの階調変化の第１方向及び第１量を決定する手段；
現サブフィールドから次サブフィールドへの階調変化の第２方向及び第２量を決定する手段；
前記第１及び第２決定量の所定因子に対応する量により及び前記前サブフィールド及び前記次サブフィールドからの前記階調変化の前記決定された方向に応じて、前記現サブフィールドにおける前記映像信号を増加する又は減少する、手段；
を有する、装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の装置であって、前記ディスプレイは、原色の赤色、緑色及び青色に対応する光の色により照明され、前記分割する手段は前記フレームを３つのサブフィールド期間に分割する、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス型表示装置の輝度を高くする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）の輝度を高くすることにおいて、著しい進展がみられる。その結果、次の数年中に、ＬＥＤは、マトリクス型ディスプレイのための光源としての役割を果たすように、十分に明るく且つコストパフォーマンスが高くなることが予想される。このことは、現在の技術を用いて得ることが可能であるコントラストより高いコントラスト及びかなり広い色域を有する高品質の映像を得ることを可能にする。それはまた、可搬型アプリケーションのための前面投写型ディスプレイを可能にする。
【０００３】
行単位のアドレッシングを用いるディスプレイにおいては、アドレッシング及び画素の後続の応答時間中に、画素の状態は、一般に、明確に規定されないために、アドレッシング中に表示パネルを照明することは望ましくない。
【０００４】
マトリクス型ディスプレイ、例えば、ＬＣＯＳ又はＤＭＤのアドレッシングは、行単位に行われる。この技術は、ＬＥＤに基づく投写についてのよい候補である。行単位のアドレッシングにおいては、各々のフレームは１つ又はそれ以上のフィールドに分割される。それらのフィールドの各々は、その場合、赤色、緑色及び青色にそれぞれ対応する３つの色フィールドに副分割される。色フィールド期間の始まりから開始して、第１ラインは、適切な行電極をアクティブにすることによりアドレス指定される。このラインにおける画素は（任意に）リセットされ、続いて、適切な階調をレンダリングするように、列電極に適切な電圧を印加することによりアドレス指定される。次に、後続のラインがアドレス指定され、それが続けられる。最後のラインがアドレス指定された後には、そして液晶（ＬＣ）物質の応答時間が経過するまで待った後には、パネルは完全にアドレス指定されている。この時点で、アドレス指定された色フィールドに対応するＬＥＤをオンに切り換えることは適切である。そのＬＥＤは、次の色フィールドのアドレッシングの開始まで、オンに切り換えられたまま保たれる。これについては、図３Ａに示している。
【０００５】
しかしながら、光は、限定された時間量の間のみに生成される。ラインアドレス時間は、ライン当たり１μｓｅｃ程度と短い。ＸＧＡ解像度（８６４ライン）に対しては、パネルアドレス時間は、それ故、代表的には、１ｍｓｅｃである。ＬＣ応答時間はまた、１ｍｓｅｃのオーダーである。６０Ｈｚのフレームレートにおいて３色フィールドを有する色順次動作の場合、フィールド時間は１／６０／３＝５．５６ｍｓｅｃである。ラインアドレス時間及びＬＣ応答時間の合計は２ｍｓｅｃである。これは、照明のための有効デューティサイクルは、各々の色について（５．５６−２）／５．５６／３＝２１％のみであることを意味するものである。換言すれば、各々の色においては、理論的な最大値３３％に代えて、全時間の２１％のみにおいてオンであることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、マトリクス型ディスプレイにおいて輝度を高くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、色順次マトリクス表示の輝度を高くする方法であって、前記マトリクスディスプレイは行毎にアドレス指定され、前記方法は：前記マトリクスディスプレイを順次に照射するように用いられる光の色の数に対応するサブフィールドに前記マトリクスディスプレイのフレーム期間を分割するステップと；各々のサブフィールドにおいてディスプレイの各々のラインにおける画素をアドレス指定するステップであって、前記アドレス指定は、各々のサブフィールドにおいてディスプレイの各々のラインにおける各々の画素に映像信号を適用する段階を有し、前記映像信号は、それぞれのサブフィールドに対応する光の色についての映像信号の階調に対応する、ステップと；各々のサブフィールドにおいてディスプレイの各々のラインについてＬＣ応答時間を割り当てるステップと；対応するサブフィールドの持続時間の間に各々、前記光の色によりディスプレイを順次に照明するステップと；を有する。
【０００８】
本出願者は、上記の方法は輝度を高くする一方、アドレッシング時間及びＬＣ応答時間の間の表示要素の照射のためにアーティファクトが生じることに注目している。これは、先行するサブフィールドのために表示要素の階調により影響される現在のサブフィールドにおける表示要素の階調によるものである。この影響については、図３Ａ及び３Ｂに示されている。特に、図３Ａは、アドレッシング期間の全体及び全パネルについてのＬＣ応答時間の後にのみ、パネルが色光により照明される場合について示している。グラフィカルに示されているように、色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、各々の色のサブフィールドの部分に対してのみ照明され、それ故、各々のラインの持続時間の部分のみがその色光の影響下に置かれる。アドレッシング期間は、太い実線２として示され、ＬＣ応答時間は濃い灰色の領域４として示されている一方、明るい灰色の領域６は各々のサブフィールド期間の空き時間を示している。図３Ｂと比較すると、色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、各々の色の全体のサブフィールドに対して照明される。それ故、空き時間（明るい灰色の領域６）はない。しかしながら、例えば、赤色のサブフィールド８の後者の部分の間、表示パネルにおけるラインは、次の緑色のサブフィールドの間に、既にアドレス指定され、表示要素は、次の緑色のサブフィールド９の階調において既に変化している。これは、赤色のサブフィールド８に対する不適切な全階調に繋がる。
【０００９】
そのために、輝度を高くする方法は：アドレッシング時間及びＬＣ応答時間の間のディスプレイの照明によるエラーを補償するように、映像信号を前処理するステップであって、前記前処理するステップは、先行するサブフィールドから現在のサブフィールドへの階調の変化量及び方向を決定する段階を有する、ステップと；先行するサブフィールドからの階調変化の決定された方向に応じて、そして前記決定された階調変化量の所定の係数に対応する量により、現在のサブフィールドにおける映像信号を増加させる又は減少させるステップと；を更に有する。
【００１０】
本発明の上記の及び他の目的及び有利点については、添付図を参照して、以下に詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、単独のパネル投写ディスプレイにおける光エンジンのブロック図を示している。赤色、緑色及び青色を選択的に出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）１０、１２及び１４の３つの集合により光が与えられる。赤色のＬＥＤ１０からの光は、ライトガイド１６内に方向付けられ、そしてフィールドレンズ２０の方にダイクロイックフィルタ２２により屈折される。同様に、青色のＬＥＤ１４からの光は、ライトガイド１６内に方向付けられ、そしてフィールドレンズ２０の方にダイクロイックフィルタ１８により屈折される。最後に、緑色のＬＥＤ１２からの光は、ライトガイド内に方向付けられ、そしてフィールドレンズ２０の方に直接、送られる。フィールドレンズ２０からの光は、マトリクス型パネルの方にＰＢＳ／反射偏光子２４により屈折され、そのマトリクス型パネルは、適用される映像信号により光を変調する反射ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）パネル２６として示されている。その変調された光信号は、その場合、ＰＢＳ／反射偏光子２４を透過し、投写スクリーン（図示せず）にフォーカシングする投写レンズ２８により拡大される。
【００１２】
図１に示す実施形態においては、パネル２６は、各々のサブフィールドにおける各々の色により十分に照明される。しかしながら、代替として、パネル２６は、光の連続的なストライプ、即ち、赤色ストライプ、緑色ストライプ及び青色ストライプにより照明されることが可能である。それらのストライプは、鉛直方向にパネルを横断してスクロールされる。このことは、各々の色に対して走査バックライトを個別に用いることにより達成されることができる。この方法により、遅過ぎるＬＣ応答によりもたらされる動きアーティファクトを低減することが可能である。
【００１３】
図２は、ＬＣＤパネル３０の模式的なブロック図である。パネル３０は、各々の行においてｃ個の水平方向に配列されたピクチャ表示要素（画素）３２（１乃至ｃ）と共にｒ個の行（１乃至ｒ）を有する表示要素の行及び列アレイを有する。表示要素の数個のみが、簡単化のために図示されている。
【００１４】
各々の表示要素３２は、薄膜トランジスタＴＦＴ３４の形にあるそれぞれのスイッチングデバイスに関連付けられている。同じ行における表示要素に関連付けられている全てのＴＦＴ３４のゲート端子は、動作中に、選択パルス（ゲーティング）信号が印加される共通行導体３６に接続されている。同様に、同じ列における全ての表示要素に関連付けられているＴＦＴ３４のソース端子は、データ（映像）信号が印加される共通列導体３８に接続されている。ＴＦＴ３４のドレイン端子は、表示要素の一部を構成し、表示要素を規定するそれぞれの透明な表示要素電極４０に各々、接続されている。導体３６及び３８の集合、ＴＦＴ３４並びに電極４０は透明なプレートにおいて担持されている一方、第２の間隔を置いた、透明なプレートは、表示要素全てに共通の電極４２を担持している。液晶物質は、それらのプレート間に備えられ、各々の表示要素は、電極４０と、液晶層及び共通電極４２の重なり合った部分とを有する。各々の表示要素は、表示要素に関連付けられているＴＦＴ３４が接続されている表示要素電極に隣接する行導体３６と表示要素電極４０との間において接続されている蓄積容量を更に有する。
【００１５】
動作中、光源（例えば、フィールドレンズ２０）からの光がパネルに入射し、表示要素３２の透過特性にしたがって変調される。パネル３０は、それぞれの行アドレッシング期間において順にＴＦＴの各々の行をオンに切り換えるように選択パルス信号により順次に行導体３６を走査することによる、そして、１つのフィールドにおいて完全な表示ピクチャを構築するようにゲーティング信号と同期して及び必要に応じて順に表示要素の各々の行についての列導体３８にデータ（映像）信号を印加することによる、時間ベースで行をオンに駆動される。時間アドレッシングにおいて１つの行を用いて、アドレス指定される行のＴＦＴ３４全てが、選択パルス信号の持続時間により決定される期間の間、オンに切り換えられ、その持続時間は、印加される映像信号ライン期間より短い時間に相当し、その映像信号ライン期間の間、データ情報信号は、列導体３８から表示要素３２に転送される。選択信号の終了時には、行のＴＦＴ３２は、フィールド時間の残りの間、オフに切り換えられ、それにより、表示要素は導体３８から分離され、表示要素がアドレス指定される次の時間まで、通常は、次のフィールド期間まで、それらの表示要素に印加された電荷が蓄積されることを確実にされる。
【００１６】
行導体３６は、処理器５２からの通常のタイミングパルスにより制御されるディジタルシフトレジスタを有する行駆動回路５０により選択パルス信号を連続的に供給される。選択信号間の間隔の主な部分について、行導体３６は、オフ状態にＴＦＴ３２は３４を維持するように行駆動回路５０により、実質的に一定の基準電位、例えば、０Ｖを印加される。映像情報信号が、１つ又はそれ以上のシフトレジスタ／サンプル及びホールド回路を有する従来型の列駆動回路５４から列導体３８に供給される。列駆動回路５４は、パネルの時間アドレッシングにおいて行に対して適切な直列から並列への変換を与えるように行走査と同期して処理器５２からタイミングパルス及び映像パルスを供給される。
【００１７】
処理器５２は、それぞれの色のサブフィールドの全部の間に照明されるようになっているＬＥＤ１２、１４及び１６の集合を制御する。前の色についての階調の変化によりもたらされる不適切な階調のために生じるアーティファクトを補償するように、処理器５２は映像信号を前処理する。特に、処理器５２は、現在の色に対する前の色についての階調における変化の第１の決定された差分及び第１の方向を測定する。そのとき、第１の方向が階調を高くする場合、処理器は、第１の決定された差分の第１の所定の係数である量だけ現在の色についての階調を高くする。代替として、第１の方向が階調を低くする場合、処理器は、第２の決定された差分の第２の所定の係数である量だけ現在の色についての階調を低くする。好適な実施形態においては、第１及び第２の所定の係数は、第１の決定された差分の割合を予め決定されている。これについては図４Ａ及び４Ｂに示され、図４Ａは、破線として好ましい階調６０及び不適切な映像信号による表示要素の応答６２を示し、図４Ｂは、好ましい階調６０及び適切な映像信号による表示要素の応答６３を示している。映像信号の前処理が画素レベルに応じて実行される、即ち、現在のサブフィールド及び前のサブフィールドにおけるこの画素の階調値に応じて、階調における補正が各々の画素に対して異なることが可能であることが理解される必要がある。
【００１８】
図５は、列導体３８に適用される映像信号を前処理する処理器５２に含まれる回路の実施形態を示している。映像信号は、サブフィールドタイミング信号ＳＳを受け取るサンプル及びホールド回路７０に適用される。サンプル及びホールド回路７０からの出力は、色のサブフィールドの持続時間に等しい遅延を有する遅延回路７２に適用される。遅延回路７２からの出力は、減算回路７４の１つの入力に適用される一方、サンプル及びホールド回路７０からの出力は、減算回路７４の第２入力に適用される。差信号を搬送する減算回路７４の出力は、所定の割合、例えば、５％だけ、その差を乗算する乗算回路７６に接続される。加算回路７８は、入力映像信号に乗算回路７６からの出力を加算する。
【００１９】
本発明の上記の実施形態においては、補正アルゴリズムのために、階調は、０より小さくなる、又は最大許容値より大きくなることが可能である。それらの条件は、例えば、クリッピングを用いることにより回避される必要がある。
【００２０】
本発明の上記の実施形態においては、現在のサブフィールドの階調における前のサブフィールドの階調の影響のみを考慮している。しかしながら、サブフィールドを確実にする階調がまた、考慮されることが可能である。特に、第２の方向及び第２の差分は、現在のサブフィールドの階調と確実にされたサブフィールドの階調との間において決定されることが可能である。その場合、現在のサブフィールドの階調は、第１の方向及び第２の方向並びに第１の決定された差分及び第２の決定された差分の組み合わせの所定の因子に基づいて増加又は減少される。
【００２１】
色順次直視型ＬＣＤは、任意に補償されるベンド（ＯＣＢ）効果のような高速ＬＣ効果において実現されることに留意する必要がある。本発明の補正アルゴリズムは、ＬＣＤディスプレイのそれらの種類に特に適用可能である。
【００２２】
上記の説明は、光源としてのＬＥＤの使用に基づいているが、他の光源、例えば、蛍光ランプが適用可能であることを理解する必要がある。
【００２３】
上記の補正アルゴリズムに加えて、サブフィールドの持続時間は、画像内容に応じて異なる色について変化されることが可能である。例えば、表示される特定のピクチャが主に緑色である場合、緑色のサブフィールドの持続時間は、赤色及び青色のサブフィールドの持続時間を犠牲にして長くされることが可能である。このことは、ディスプレイの輝度を更に高くする。
【００２４】
本発明について、特定の実施形態を参照して説明しているが、同時提出の特許請求の範囲に記載している本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、多くの変形が可能であることが理解できる。上記説明及び図は、それ故、例示とみなされるべきものであり、請求項の範囲を制限するように意図されていない。
【００２５】
請求項を理解する上で、次のことを理解する必要がある。
ａ）表現“を有する”は、所定の請求項において列挙されている要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではない。
ｂ）要素の単数表現は、その要素の複数の存在を排除するものではない。
ｃ）複数の“手段”は、構造又は機能を実施する同じアイテム、ハードウェア又はソフトウェアにより表されることが可能である。
ｄ）開示されている要素の何れは、ハードウェア部分（例えば、別個の及び一体化された電気回路を有する）、ソフトウェア部分（例えば、コンピュータプログラミング）及びそれらの何れかの組み合わせを有することが可能である。
ｅ）ハードウェア部分は、アナログ部分及びディジタル部分の一又は両方を有することが可能である。
ｆ）開示されている装置又は装置の一部の何れかは、他に特に説明していない限り、更なる部分に共に組み合わされる又は分離されることが可能である。
ｇ）特に説明しない限り、特定の一連の段階が必要であるように意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】単独のパネル投写ディスプレイにおけるライトエンジンのブロック図である。
【図２】マトリクス型ディスプレイパネルの模式的ブロック図である。
【図３Ａ】行単位にアドレス指定されるマトリクス型パネルの代表的な照明を示す図である。
【図３Ｂ】本発明にしたがったパネルの照明を示す図である。
【図４Ａ】不適切な映像信号が用いられるときの本発明の光生成を示す図である。
【図４Ｂ】適切な映像信号が用いられるときの本発明の光生成を示す図である。
【図５】本発明にしたがって映像信号を前処理する回路の模式的ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2009510510.tif 000011
2009510510.tif 000012