(57)【要約】【課題】液晶ディスプレイにおける動き画像のボケを少なくする。【解決手段】バックライトディスプレイは改善されたディスプレイ特性を有する。液晶材料と光バルブとを備えたディスプレイに画像が表示される。このディスプレイは画像信号を受信し、画像の第１領域の照明のタイミングに基づき、この領域のためのオーバードライブにより光バルブを変更し、画像の第２領域の照明のタイミングに基づき、第２領域のためのオーバードライブにより光バルブを変更する。【選択図】図３
2006227617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光バルブを含む液晶ディスプレイに画像を表示するための方法において、
（ａ）画像信号を受信するステップと、
（ｂ）前記画像の第１領域の照明のタイミングに基づき、前記第１領域のためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップと、
（ｃ）前記画像の第２領域の照明のタイミングに基づき、前記第２領域のためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップとを含むことを特徴とする、光バルブを含む液晶ディスプレイに画像を表示するための方法。
【請求項２】
前記ディスプレイが、単一バックライトを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ディスプレイが、複数のバックライトを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１領域および前記第２領域が、略前記バックライトの領域と整合していることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１領域および前記第２領域が、単一バックライト要素と略整合する領域内にあることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ディスプレイが、複数のバックライトを含むことを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記複数のバックライトが、１フレーム中に時間的に離間した態様で照明されることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項８】
前記ディスプレイが、１フレーム中に時間的に離間した態様で複数のバックライトにより照明されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
光バルブを含むディスプレイに画像を表示するための方法において、
（ａ）画像信号を受信するステップと、
（ｂ）第１ステートから第２ステートに変化する前記光バルブの第２ピクセルのためのオーバードライブ信号と異なる、第１の値から第２の値に変化する前記光バルブの第１ピクセルのためのオーバードライブ信号により、前記光バルブの前記第１ピクセルを変更するステップとを備え、前記ディスプレイが、前記光バルブに光を提供するバックライトを形成する複数の発光ダイオードを含むことを特徴とする、光バルブを含むディスプレイに画像を表示するための方法。
【請求項１０】
前記オーバードライブ信号が、前記それぞれの発光ダイオードの照明のアドレス指定タイミングに基づくことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
光バルブを含むディスプレイに画像を表示するための方法において、
（ａ）画像信号を受信するステップと、
（ｂ）第１ステートから第２ステートに変化する前記光バルブの第２ピクセルのためのオーバードライブ信号と異なる、第１の値から第２の値に変化する前記光バルブの第１ピクセルのためのオーバードライブ信号により、前記光バルブの前記第１ピクセルを変更するステップとを備え、前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとが同時に照明されることを特徴とする、光バルブを含むディスプレイに画像を表示するための方法。
【請求項１２】
前記ディスプレイが、１フレーム中に異なる時間に照明される複数の別個のバックライト領域を含むことを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
光バルブを含む液晶ディスプレイに画像を表示するための方法において、
（ａ）画像信号を受信するステップと、
（ｂ）前記画像の領域の照明のタイミングに基づき、前記領域内の第１ピクセルのためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップと、
（ｃ）前記画像の前記領域の照明のタイミングに基づき、前記領域の第２ピクセルのためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップと、
（ｄ）前記第１ピクセルおよび前記第２ピクセルを同時に照明しながら、前記ディスプレイのうちの他の少なくとも１つのピクセルを照明しないステップとを含むことを特徴とする、光バルブを含む液晶ディスプレイに画像を表示するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトディスプレイに関し、より詳細には、性能特性が改善されたバックライトディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルまたは液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイの局部的な光透過率を変え、バックライト光源からパネルの一部の領域を通過する光強度を変調し、可変強度で表示できるピクセルを発生することができる。光源からの光は、パネルを通過し、ビューワー（画像を見る人）に達するか、または光がブロックされるかは、光バルブ内の液晶分子の配向によって決定される。
【０００３】
液晶自身は光を放出しないので、ディスプレイを見ることができるようにするには外部光源が必要である。小型で安価なＬＣＤパネルは、パネルを通過後、ビューワーに向うように反射される光に依存していることが多い。パネルは完全に透明であるとは言えないので、パネルの通過中に光のかなりの部分が吸収され、最も良好な照明条件を除けば、このタイプのパネルに表示される画像を見ることが困難となることがある。他方、コンピュータディスプレイおよびビデオスクリーンに利用されるＬＣＤパネルは、一般に、パネルの側面または背面に組み込まれた蛍光管または発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイによってバック照明されている。光レベルがより均一な表示を提供するために、これら点光源またはライン光源からの光は、一般に、ビューワーへの光の透過を制御する光バルブに入射する前に、拡散パネルによって分散される。
【０００４】
光バルブの光透過率は、一対の偏光器の間に挟持された液晶の層によって制御される。光源から第１偏光器に入射する光は、複数の平面内で振動する電磁波を含み、偏光器の光軸の平面内で振動するその光部分しか偏光器を通過できない。ＬＣＤでは、第１偏光器の光軸と第２偏光器の光軸は、第１偏光器を通過する光が通常の第２偏光器をシリーズに通過することをブロックするような所定の角度に配置されている。しかしながら、液晶分子の物理的配向のある１つの層は制御でき、層に広がる分子コラムを通過する光の振動平面は偏光器の光軸に整合したり、または整合しないように回転し得る。通常は、ホワイト色を同じように使用できると理解すべきである。
【０００５】
セルギャップの壁を形成する第１偏光器の表面および第２偏光器の表面には溝がつけられており、よってセルギャップ壁に隣接する液晶の分子はこれら溝に整合し、従って、それぞれの偏光器の光軸と整合するようになっている。隣接する液晶分子は分子力により隣接する液晶分子と整合しようとし、この結果、セルギャップ内に広がるコラム内の分子の配向は、コラムの長手方向に沿ってねじれる。同様に、分子コラムを透過する光の振動平面は、第１偏光器の光軸から第２偏光器の光軸に“ねじられる”。液晶がこのような配向となっている場合、光源からの光は、半透明なパネルアセンブリの一連の偏光器を通過し、パネルの前方から見たときに、ディスプレイ表面の照明された領域を発生できる。一部の構造では、これら溝は省略できると理解すべきである。
【０００６】
ピクセルを暗くし、画像を形成するために、一般に薄膜トランジスタによって制御されている電圧が、セルギャップの１つの壁にデポジットされた電極アレイ内の１つの電極に印加される。この電極に隣接する液晶分子は、電圧によって生じた電界によって引き寄せられ、電界と整合するように回転する。液晶分子が電界によって回転される際には、液晶コラムは“ねじられた状態にはなく”、セル壁に隣接する液晶の光軸が整合状態からずれるように回転し、対応する偏光器の光軸により光バルブの局部的透過率および対応するディスプレイピクセルの強度が徐々に下がる。ディスプレイピクセルを構成する複数の原色要素（一般に赤、緑および青）の各々に対する透過光の強度を変えることにより、カラーＬＣＤディスプレイが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＣＤは、明るく、高解像度のカラー画像を発生でき、陰極線管（ＣＲＴ）よりも薄く、軽量であり、小電力しか消費しない。この結果、ポータブルコンピュータ、デジタルクロックおよび腕時計、家電、オーディオおよびビデオ機器、およびその他の電子デバイスのディスプレイ用の、ＬＣＤの利用が普及している。他方、所定の“ハイエンドマーケット”、例えばビデオおよびグラフィック技術におけるＬＣＤの使用は、一部ディスプレイの性能が限られていることに不満がある。
【０００８】
発明者をババ外とする米国特許出願公開第2002/0003522号明細書は、画像の輝度レベルに基づくディスプレイのバックライトのためのフラッシング期間を含む液晶ディスプレイのためのディスプレイについて記載している。画像のボケを少なくするために、ビデオコンテンツの動き量の推定値を決定し、ディスプレイのためのバックライトのフラッシング幅を変える。ディスプレイの輝度を高めるために、バックライトの光源は、非照明期間においては照明期間よりも低い輝度で点灯される。しかしながら、より高い輝度の画像とするには、非照明期間を短くしなければならず、従って、動きを伴うビデオコンテンツに対するボケ効果が生じるという問題が生じやすい。画像のボケの発生を少なくするために、上記ババ外の発明は、動き推定値を使用しているが、画像の動きが十分であるかどうかを判断するのにこの動き推定値は計算が複雑である。十分な動きをする画像に対して、非照明期間を長くして画像のボケを少なくする。不幸なことに、この結果、画像がより暗くなってしまう。
【０００９】
従って、ボケの少ない液晶ディスプレイが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、光バルブを含む液晶ディスプレイに画像を表示するための方法において、（ａ）画像信号を受信するステップと、（ｂ）前記画像の第１領域の照明のタイミングに基づき、前記第１領域のためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップと、（ｃ）前記画像の第２領域の照明のタイミングに基づき、前記第２領域のためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップとを含むことを特徴としたものである。
【００１１】
第２の技術手段は、光バルブを含むディスプレイに画像を表示するための方法において、（ａ）画像信号を受信するステップと、（ｂ）第１ステートから第２ステートに変化する前記光バルブの第２ピクセルのためのオーバードライブ信号と異なる、第１の値から第２の値に変化する前記光バルブの第１ピクセルのためのオーバードライブ信号により、前記光バルブの前記第１ピクセルを変更するステップとを備え、前記ディスプレイが、前記光バルブに光を提供するバックライトを形成する複数の発光ダイオードを含むことを特徴としたものである。
【００１２】
第３の技術手段は、光バルブを含むディスプレイに画像を表示するための方法において、（ａ）画像信号を受信するステップと、（ｂ）第１ステートから第２ステートに変化する前記光バルブの第２ピクセルのためのオーバードライブ信号と異なる、第１の値から第２の値に変化する前記光バルブの第１ピクセルのためのオーバードライブ信号により、前記光バルブの前記第１ピクセルを変更するステップとを備え、前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとが同時に照明されることを特徴としたものである。
【００１３】
第４の技術手段は、光バルブを含む液晶ディスプレイに画像を表示するための方法において、（ａ）画像信号を受信するステップと、（ｂ）前記画像の領域の照明のタイミングに基づき、前記領域内の第１ピクセルのためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップと、（ｃ）前記画像の前記領域の照明のタイミングに基づき、前記領域の第２ピクセルのためのオーバードライブにより前記光バルブを変更するステップと、（ｄ）前記第１ピクセルおよび前記第２ピクセルを同時に照明しながら、前記ディスプレイのうちの他の少なくとも１つのピクセルを照明しないステップとを含むことを特徴としたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１Ａを参照する。バックライトディスプレイ２０は、一般にバックライト２２と、拡散板２４と光バルブ２６（層で示してある）からなり、該光バルブ２６は、バックライト２２からパネル２８の前面に表示された画像を見ているユーザまでの光の透過率を制御する。光バルブは、一般に液晶装置を構成し、ピクチャ要素すなわちピクセルに対する光の透過率を電子的に制御するようになっている。液晶自身は光を発生しないので、可視画像を形成するのに外部光源が必要である。デジタルクロックまたは電卓で使用されているような小型で安価なＬＣＤのための光源は、パネルを通過した後に、パネルの背面から反射されるような光でよい。同じように、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）デバイスは、ディスプレイピクセルを照明するのに光バルブの背板から反射される光に依存している。しかしながら、ＬＣＤはアセンブリを通過する光のかなりの部分を吸収する。蛍光管または光源３０のアレイ（例えば、図１Ａに示されるような発光ダイオード（ＬＥＤ）および図１Ｂに示されるような蛍光管）を備えたバックライト２２のような人工光源が、不良な照明条件でもディスプレイを照明したり、極めてビジブルな画像に対する十分な強度のピクセルを発生したりするのに有効である。一般的な点光源（例えばＬＥＤ）もしくは一般的なライン光源（例えば蛍光管）からの光は、一般に拡散板２４によって分散され、よってパネル２８の正面の照明がより均一となるので、光源３０はディスプレイの各ピクセルに対応していなくてもよい。
【００１５】
バックライト２２の光源３０から放出される光は、ランダム平面において振動する電磁波を含む。偏光器の光軸の平面で振動する光波しか偏光器を通過できない。光バルブ２６は、通常は光が一連の偏光器を通過できないような角度に光軸が配列されている第１偏光器３２および第２偏光器３４を含む。第１偏光器３２と第２偏光器３４との間に挟持された液晶の層３６の局部領域は、偏光器の光軸に対する光の振動平面の配列を変え、ディスプレイピクセルのアレイにおける個々のピクセル３６に対応するパネルの局部領域の透過率を変調するように電子的に制御でき、これによって、ＬＣＤによる画像の表示が可能となっている。
【００１６】
液晶分子３６の層は、第１偏光器３２および第２偏光器３４の表面によって形成された壁を有するセルギャップを満たす。セルギャップの壁は、対応する偏光器の光軸と整合する微小な溝を形成するように磨かれている。これら溝により、セルギャップの壁に隣接する液晶分子の層は、関連する偏光器の光軸に整合している。分子力の結果、セルギャップに広がる分子コラムにおける連続する各分子は、隣接する分子と整合しようとする。この結果、セルギャップを架橋する液晶分子の極めて多数のねじれたコラムを含む液晶の層が生じる。光源要素４２から発生し、第１偏光器３２を通過する光４０が液晶コラムの半透明な各分子を通過する際に、その振動平面が“ねじられ”、よって光がセルギャップの遠い方の側面に達するとき、その振動平面は第２偏光器３４の光軸と整合する。第２偏光器３４の光軸の平面内で振動する光４４は、第２偏光器を通過し、ディスプレイ２８の正面に照明されたピクセル２８を発生できる。
【００１７】
ピクセル２８を暗くするため、セルギャップの壁にデポジットされた透明電極の四角形のアレイの空間的に対応する電極に電圧が加えられる。この結果生じる電界によって、電極に隣接する液晶の分子は電界と整合するように回転する。この効果は、分子のコラムを“ねじらない”ようにし、よって電界強度が増加し、光バルブ２６の局部的透過率が減少するにつれ、光の振動平面が偏光器の光軸から離間するように徐々に回転する。光バルブ２６の透過率が減少するにつれ、ピクセル２８は光源４２からの光４０が最大限度消えるまで徐々に暗くなる。ディスプレイピクセルを構成する複数の原色（一般に、赤、緑、青）の各々に対する透過光の強度を変えることにより、カラーＬＣＤディスプレイが形成される。他の構造の配列も同様に使用できる。
【００１８】
ＬＣＤは各ピクセルに対する選択スイッチとしてトランジスタを使用しており、表示される画像をフレーム期間の間ホールドするディスプレイ方法（以下、“ホールドタイプディスプレイ”と称す）を採用している。これと対照的に、ＣＲＴ（以下、“インパルスタイプディスプレイ”と称す）は、ピクセルが選択された直後に暗くされる、選択されたピクセルを含む。ＣＲＴのようなインパルスタイプのディスプレイの場合、６０Ｈｚで書き直される動き画像の各フレームの間では、暗くされたピクセルが表示される。すなわち、画像が表示される期間を除く間、暗くされたブラックピクセルが表示され、ビューワーには動き画像の１つのフレームがそれぞれ独立した画像として提示される。従って、インパルスタイプのディスプレイでは、クリアな動き画像として観察される。斯様に、ＬＣＤは、画像ディスプレイにおいて時間軸ホールド特性の点でＣＲＴと基本的に異なっている。従って、ＬＣＤに動き画像が表示されると、画像の劣化、例えば画像がボケる効果が生じる。このボケ効果の主な原因は、画像が例えば６０Ｈｚの離散的ステップで書き直された場合でも、（ビューワーの眼球運動が画像を追う運動となるとき）動き画像の移動対象を追うビューワーから生じる。眼球は、動いている対象が“ホールドタイプ”の形態で離散的に表示されても、動いている対象をスムーズに追おうとする特性を有する。
【００１９】
しかしながら、ホールドタイプのディスプレイでは、１フレーム期間の間、動き画像の１つのフレームの表示画像をホールドし、静止画像として、対応する時間の間、ビューワーにこれを提示する。従って、ビューワーの眼球が移動対象をスムーズに追った場合でも、表示される画像は１フレーム期間の間、静止したままである。従って、ビューワーの網膜上の移動対象の速度に従って、シフトされた画像が表示される。よって、画像は、眼による積分に起因し、ビューワーにはボケた状態に見える。更に、ビューワーの網膜に提示される画像の間の変化は、速度が速くなればなるほど大きくなるので、かかる画像はよりボケた状態となる。
【００２０】
バックライトディスプレイ２０では、バックライト２２は局部的に制御可能な光源３０のアレイを含む。バックライトの個々の光源３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光管およびレンセット（ｌｅｎｓｅｔ）の装置または他の適当な発光デバイスとすることができる。更に、バックライトは個々に制御可能な光源の一組、例えば１つ以上の冷陰極線管を含むことができる。発光ダイオードは、“白色”および／または別個のカラーの発光ダイオードでよい。バックライトアレイ２２の個々の光源３０は、１つの光源を適当な信号に応答して変調できるように、他の光源によって出力される光の輝度レベルから独立した輝度レベルで光を出力するように別々に制御可能である。同じように、空間的および／または時間的光変調を行うために、バックライトにフィルムまたは材料を重ねてもよい。図２を参照すると、アレイ２２の光源３０（図示されているＬＥＤ）は、四角形のアレイのうちの、行、例えば（層で示されている）行５０Ａおよび行５０Ｂ、並びに列、例えば（層で示されている）列５２Ａおよび列５２Ｂとして一般に配置される。バックライトの光源３０の出力は、バックライトドライバ５３によって制御される。光源３０は、列選択トランジスタ５５を作動させることにより、要素５２Ａまたは５２Ｂの列を選択し、選択された列のうちの選択された光源３０をアース５６に接続することによって要素に給電する光源ドライバ５４によって駆動される。表示すべき画像のピクセルに対するデジタル値を処理するデータ処理ユニット５８は、表示されるピクセルに対応する適当な光源３０を選択し、光源の適当なレベルの照明を発生するためのパワーレベルで光源を駆動するための信号を光ドライバ５４に提供する。
【００２１】
図３は、液晶パネル内の代表的なデータパスのブロック図を示す。適当な任意のソース、例えばテレビ放送、インターネット接続、ファイルサーバ、デジタルビデオディスク、コンピュータ、ビデオオンデマンドまたは放送からビデオデータ１００を提供できる。このビデオデータ１００は、スキャニングおよびタイミング発生器１０２へ提供され、この発生器において、ビデオデータは、ディスプレイに提供するための適当なフォーマットに変換される。多くの場合、データの各ラインは、フレームバッファ１０６との組み合わせによりオーバードライブ回路１０４へ提供され、ディスプレイの低速時間応答を補償するようになっている。このオーバードライブ回路は、所望すれば性質上、アナログ回路でもよい。オーバードライブ回路１０４からの信号は、好ましくはデータドライバ１０８内で電圧値に変換され、この電圧値はディスプレイの個々のデータ電極に出力される。発生器１０２はゲートドライバ１１０にクロック信号も発生し、ある時間において１つの行を選択し、この行は、ディスプレイの各ピクセルの記憶コンデンサにデータ電極上の電圧データを記憶する。更に発生器１０２は、バックライトからの輝度のレベル、および／または空間的に均一でない（例えば、ディスプレイの異なる領域における画像コンテンツおよび／または空間的な相違）バックライトの場合に提供される光のカラーまたはカラーバランスを制御するためのバックライト制御信号１１２も発生する。
【００２２】
オーバードライブ回路１０４の使用は、動きのボケを減少させるように働くが、フレーム期間中に静止状態に画像がホールドされている間、動きをトラッキングする眼の画像ボケ効果により、動きのボケとして認識される網膜上の相対運動が生じる。動きのボケの認識を小さくする１つの技術として、画像フレームが表示される時間を短くする方法がある。
【００２３】
図４は、フレームの一部の時間に限ってバックライトをフラッシングする効果を示す。水平軸は１フレームの間の経過時間を示し、垂直軸はフレーム中のＬＣＤの正規化された応答を示す。フレームの終わりに向かってバックライトをフラッシングさせることが好ましく、ここで、このフレームの終わりにおいて液晶材料の透過率が目標レベルに到達するか、または目標レベルに接近する。例えば、フラッシングバックライトの時間の大部分は、フレーム期間のうちの最後の３分の１にあることが好ましい。ある態様でバックライトを変調すると、動きのボケの認識がわずかになるが、不幸なことに、この結果生じるディスプレイ技術の一般的な“インパルス”特性に起因し、フリッカリング（ちらつき）アーティファクトが生じる。このフリッカリングを減少させるために、バックライトをより高いレートでフラッシングすることができる。高レートでバックライトをフラッシングさせる方法は、一見、完全な解決案のように見えるが、不幸なことに、かかる高レートでのフラッシングの結果、“ゴースト画像”が生じ易くなる。
【００２４】
図５には、ある時間にわたってディスプレイを横断するような画像の一部の動きのグラフが示されている。実線１９０が示すように、フレームレートで、あるフレームをまずフラッシングした場合、ユーザには時間インターバルごと（例えばフレームレートごと）に、この画像が見える。特に、この画像は第１フレームの終了時にポジション２００で生じる画像がシフトし、第２フレームの終了時のポジション２１０で生じる画像がシフトし、第３フレームの終了時にポジション２２０で生じる画像がシフトし、更に第４フレームの終了時にポジション２３０で画像が生じる。従って、ビューワーには、４つの異なるポジションに対応する４つの異なる時間に動画像が“フラッシング”されることになる。
【００２５】
フレームレートで第２フラッシュが含まれると、このフラッシュはフレーム中、中心にタイミングを合わせることができ、点線２３５で示される。この画像は、ユーザにはフレームの中心にある時間インターバルごとに見える。特に、画像は第１フレームの中間にあるポジション２４０で見え、シフトし、更に第２フレームの中間にあるポジション２５０で見え、シフトし、更に第３フレームの中間にあるポジション２６０で見え、シフトし、第４フレームの中間にあるポジション２７０で見える。従って、この動画像は、ビューワーには４つの異なるポジションに対応する別の異なる４つの時間で“フラッシング”されることになる。
【００２６】
フレームごとの間で第１フラッシングと第２フラッシングとを組み合わせた場合、画像のゴースト現象の結果、動きに関して画質は相対的に悪くなる。ボケ効果を小さくする１つの方法は、動き補償されたフレームの補間を行いながら、バックライトと同じレートで液晶ディスプレイを駆動することが挙げられる。一見、信頼できるような解決案であるが、動き推定およびフレームレートが大きくなることに関連して、コストが大幅に高くなる。
【００２７】
別のタイプのゴースト現象は、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、液晶ディスプレイ材料の時間的応答が比較的遅いということに起因するものである。図６Ａは、“スナップショット”として示された、上記ゴースト現象の結果生じるピクセル輝度を有する移動中のエッジ３００を示す。エッジ３００が左から右（または他の任意の方向）に移動すると、液晶ディスプレイのピクセルはホワイトレベル３０２（例えばあるステート）からブラックレベル３０４（例えば別のステート）に変化する。フレーム期間に関して時間応答が遅いことに起因し、図６Ｂに示された時間応答曲線３０８が示すように、ＬＣＤが所望するブラックレベルに到達するのに多数のフレーム期間を要する。従って、フレームの終了時にバックライトをフラッシングさせる結果、図６Ａに示されるように、多数の空間的にずれた低い輝度レベルが生じ得る。ビデオ内のエッジはシャープなエッジであるが、液晶ディスプレイ上に表示される、上記の現象の結果生じる画像は、図６Ｂに示される時間応答特性が遅いことによりボケる傾向がある。
【００２８】
別のタイプのゴースト現象は、ＬＣＤの行駆動機構とバックライト全体のフラッシングとの間に時間的なタイミングの差があることに起因する。一般に、ＬＣＤは頂部から底部まで、ある時間に１つの行が駆動される。次に、フレームの終了時にすべての行に対するバックライトのフラッシングが同時に行われる。図７Ａを参照すると、ここにはその結果生じる“スナップショット”として示されるピクセル輝度を有する移動中のエッジ３２６が示されている。各フレーム３２０、３２２および３２４の間に１回のフラッシングとしてバックライトが示されており、この時間の間、垂直エッジ３２６はディスプレイを横断するように移動している。ディスプレイの頂部にあるデータは、ディスプレイの中間にあるデータよりも前に提供され、ディスプレイの中間にあるデータは、ディスプレイの下方部にあるデータよりも前に提供される。中間のフラッシングバックライト３２２は、ディスプレイの頂部にあるデータが、ディスプレイの中間にあるデータよりも最終値に向かって移動するのに長い時間がかかり、この場合、ディスプレイの底部にあるデータは、最終値に向かって移動するのに最短の時間しかかからない。従って、データの垂直コラムを横断するように同じデータを提供できるが、フラッシングバックライト中にビューワーに見える上記結果によって生じる出力は、データの書き込みとその結果生じるデータを見る間の時間とが異なっていることにより、異なることになる。このことは、頂部、中間部および底部からの出力が実質的に同じである第１フレーム３４０；頂部、中間部および底部からの出力が実質的に異なる（頂部は実質的にオンであり、中間部は約２分の１オンであり、底部はほとんどオフである状態の）第２フレーム３４２；頂部、中間部および底部からの出力が実質的に異なる（頂部は実質的にオンであり、中間部は実質的にオンであるが若干低く、底部は多少オンであるが、中間部よりも若干低い状態にある）第３フレーム３４４；および頂部、中間部および底部が実質的に同一である第４フレーム３４６によって、時間スケールが同じ図７Ｂに最も明瞭に示されている。従って、画像は、ディスプレイ全体にわたって空間的に変化するゴーストを発生しやすくなる。
【００２９】
空間的変化は、ディスプレイにデータを提供するスキャニングプロセスと一般に関連している。このような時間的空間的効果を小さくするために、１つの潜在的な技術として、ディスプレイの異なる領域に対してバックライト照明のタイミングを変える方法が挙げられる。
【００３０】
ディスプレイの四角形のバックライト構造を示す図８を参照する。このバックライトは複数の異なる領域を有するような構造にできる。例えば、バックライトは約２００個のピクセル（例えば、５０〜４００のピクセル領域）の幅とし、ディスプレイの幅を延長させることができる。約８００個のピクセルを有するディスプレイでは、バックライトを、例えば４つの異なるバックライト領域から構成できる。別の実施例では、かかる発光ダイオードのアレイ、すなわちバックライトをダイオードの１つ以上の行、および／またはダイオードの１つ以上の列、および／または一般に異なる領域から構成できる。図９を参照する。前のフレームの終了時に、一般に最終バックライト領域がフラッシングされる。最初の２００の行は、表示すべき対応する画像のためのデータ１０００により順次アドレス指定され、第２の２００の行は、表示すべき対応する画像のためのデータ１００２により順次アドレス指定され、第３の２００の行は、表示すべき対応する画像のためのデータ１００４により順次アドレス指定され、第４の１６８の行は、表示すべき対応する画像のためのデータ１００６により順次アドレス指定される。
【００３１】
次のフレームの間、データ１０００に関連する第１バックライト１０１０が、フレームの開始時にフラッシングされる。データ１００２に関連する第２のバックライト１０１２は、フレームの時間の約２０％の時間でフラッシングされる。データ１００４に関連する第３のバックライト１０１４は、フレームの時間のうちの約４０％の時間でフラッシングされ、データ１００６に関連する第４のバックライト１０１６は、フレームの時間のうちの約８０％の時間でフラッシングされる。このように、フレーム中の時間的に異なる時間に、異なるバックライト領域１０１０、１０１２、１０１４および１０１６がフラッシングされることが判る。ディスプレイへのデータの書き込みに一般に従うこのような時間的フラッシングの結果、ディスプレイにデータを書き込むときとバックライトをフラッシングするときの間の平均時間および／または中間的時間が、より短くなるような特性とすることができる。また、ディスプレイへのデータの書き込みに一般に従うこのような時間的フラッシングの結果、ディスプレイにデータを書き込むときとバックライトをフラッシングする時との間の平均的な偏差は小さくなるという特性にすることができる。このような変更されたバックライト照明技術により、性能の改良をすることができるが、行のグループの照明の間に大きな違いがまだ存在している。図１０は各領域に対し、液晶ディスプレイに対するデータの駆動と、その領域に対する対応するバックライトの照明との間の時間を示す。図８および図９も参照すると、光の移行は１.０の時間（４００）でスタートし、各領域に対して０.７５の時間（４０２）まで減少する。このような移行時間は行２００〜３９９、４００〜５９９および６００〜７６８で繰り返される。図１０は、このような移行の繰り返し性質および液晶材料がバックライト照明の間で応答するのにかかる時間の差、従って各変化中に関連するピクセルの予想される輝度レベルの差を生じさせる時間差を示す。
【００３２】
図１１を参照する。ここには、フレームのスタート時における３２の輝度レベルからフレームの終了時における１００の輝度レベルまでの測定応答は、レベル３２から１００までの所望する変化に対して示されている。このような変化をするには、所定の駆動システムによりフレームの全時間を完了しなければならないことが理解できよう。利用できる時間長さがフレーム時間のうちのわずか０.７５（図１０参照）であるとき、フレームのスタート時の３２のレベルからフレーム終了時の０.７５のレベルまでの測定される応答は、所望する１００に対して８７となる。１３レベルの差が存在するので、変化に対してフレームのうちの０.７５しか与えられない場合、対応するピクセルは、その変化に対して１つのフレームのうちの１.０を有する輝度と同じ輝度に達することはできない。本システムの特徴の一例は、バックライトに対応するある領域または画像のある領域の異なるピクセルに対して異なるオーバードライブをするように、オーバードライブシステムを適合させることができるということである。このように、他のピクセルに対する照明の間の時間差に起因して１フレーム内で所望するレベルに到達すると予想されないピクセルに対して、オーバードライブをすることができる。例えば、このオーバードライブは、ディスプレイ全体にわたり、またはそうでない場合、各バックライトフラッシング領域に対して行うことができる。
【００３３】
図１２には、従来のオーバードライブ（ＯＤ）技術の代表的な回路構造が示されている。この実現例は、１フレームバッファ４００とオーバードライブモジュール４０２を含む。このフレームバッファは、駆動サイクルｎ−１の前のターゲットディスプレイ値ｘｎ−１を記憶し、現時点でのターゲットディスプレイ値ｘｎおよび前のディスプレイ値ｘｎ−１を入力として取り込んだオーバードライブモジュールは、現時点での駆動値ｚｎを発生し、実際のディスプレイ値ｄｎをターゲットディスプレイ値ｘｎと同じにする。
【００３４】
ＬＣＤパネルでは、現時点でのディスプレイ値ｄｎは現時点での駆動値ｚｎによって決定されるだけでなく、前のディスプレイ値ｄｎ−１によっても決定することが好ましい。数学的には次のように表される。
【００３５】
【数１】
2006227617.tif 000003
【００３６】
ディスプレイ値ｄｎがターゲット値ｘｎに到達するようにする場合には、ｄｎをターゲット値ｘｎとすることにより、式（１）からオーバードライブ値ｚｎを誘導しなければならない。このオーバードライブ値ｚｎは本例では２つの変数、すなわち前のディスプレイ値ｄｎ−１および現在の駆動値ｘｎによって決定され、数学的に次の関数で表すことができる。
【００３７】
【数２】
2006227617.tif 000004
【００３８】
式（２）は２つのタイプの変数、すなわちターゲット値とディスプレイ値を示し、これら値は現時点での駆動値を誘導するのに使用される。しかしながら多くの実現例では、ディスプレイ値は直接使用できない。その代わりに、上記ワンフレーム−バッファの非再帰的オーバードライブ構造は、そのつどオーバードライブがディスプレイ値ｄｎをターゲット値ｘｎにドライブできると見なす。すなわち式（２）は次のように容易に簡略化できる。
【００３９】
【数３】
2006227617.tif 000005
【００４０】
式（３）では、現時点での駆動値を誘導するのに１つのタイプの変数、すなわちターゲット値しか必要でなく、この変数は計算することなく直接利用できる。この結果、式（３）のほうが実施上、式（２）よりも容易である。
【００４１】
多くのケースでは、この仮定は、オーバードライブ後、ＬＣピクセルの実際の値、すなわちｄｎ−１は常にターゲット値ｘｎ−１となるという点、すなわちｄｎ−１＝ｘｎ−１は常には真とはならないという点で正確ではない。従って、式（３）によって定められる現時点でのＯＤ構造は、多くの状況では過剰に簡略された構造となり得る。
【００４２】
オーバードライブによって常にはターゲット値に到達しないという問題を緩和するために、図１３に示されるような再帰的オーバードライブ構造を使用できる。画像データ５００が受信され、このデータはオーバードライブ５０４を計算する（５０６）のに、再帰データ５０２と共に使用される。ディスプレイ特性５１０の予測は、フレームバッファ５１２およびオーバードライブ５０４からのフィードバックを使用する。再帰オーバードライブには２つの計算モジュールがあり、式（１）を利用するモジュールとは別に、別のモジュールは実際のディスプレイ値ｄｎを推定するのに式（２）を利用する。
【００４３】
タイミングエラーを補償するために、別の変形された適応型再帰オーバードライブ（ＡＲＯＤ）を実現できる。このＡＲＯＤは、ＬＣＤ駆動とフラッシングとの間の時間、すなわち図１４に示されるようなＯＤ＿Ｔ５３５を考慮する変形された再帰オーバードライブ（ＲＯＤ）技術である。
【００４４】
多くのケースでは、図１５に示されるような三次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）例を含むことが好ましい。バッファからの前の値、ビデオ信号からのターゲット値および多くのコンフィギュレーションでは、行に依存するＯＤ＿Ｔ５３５を使ってＯＤ値を誘導する。ＯＤ＿Ｔ５３５は行の数にしか依存しないことが好ましいので、各行に対する二次元オーバードライブテーブルはＯＤ＿Ｔ軸内の一次元補間を使って発生される。特定のＯＤ＿Ｔ５３５に適合したオーバードライブテーブルを一旦決定すると、システムは、図１４に示されるような再帰的ＯＤアルゴリズムを使ってライン全体をオーバードライブできる。この計算コストは再帰的オーバードライブのコストと同様である。
【００４５】
測定されたＬＣＤの時間応答から、オーバードライブテーブルのための値を誘導できる。ＬＣＤ時間応答関数の特徴を定めるのに、ダイナミックガンマの原理を使用できる。このダイナミックガンマは、過渡時間中のＬＣパネルのダイナミックな入出力の関係を記述するものであり、移行がスタートした後の固定された時間ポイントにおける実際の輝度である。
【００４６】
異なるＬＣパネルのばらつきの影響を減少するために、スタティックガンマにより、ＬＣパネルの測定された実際のディスプレイ輝度を正規化する。より詳細には、逆スタティックガンマカーブにより数字カウントドメイン（ＬＣパネルが８ビットである場合には０〜２５５）へ測定されたデータをマッピングし戻す。
【００４７】
ダイナミックガンマのための測定システムは、図１６に示されるような駆動入力を含むことができる。駆動波形と共にフレームＺの一組が示されている。フレーム０の前に数サイクルの間、駆動値ｚｎ−１  ５４５を印加し、ピクセルを平衡状態にする。次に、フレーム０において、駆動レンジ（８ビットＬＣパネルでは０〜２５５）をカバーする異なる駆動値ｚｎを印加し、正確に時間Ｔ、Ｔ−δおよびＴ＋δにて、対応する輝度を測定する。図１７は、Ｔ＝１におけるあるパネル温度（８℃）におけるＬＣＤに対する測定されたダイナミックガンマを示す。各Ｔ値に対し、測定された時間応答カーブからダイナミックガンマカーブの一組を誘導できる。
【００４８】
出力レベルおよびスタートポイントから終了ポイントまでの駆動値カーブを用いることにより、図１７に示されているようなダイナミックガンマデータからオーバードライブテーブル値を誘導できる。過渡現象、例えば３２〜１２８に対するオーバードライブ値を決定するために、システムはまず前のＬＣＤレベルに対応するダイナミックガンマ曲線を決定し、この場合、ダイナミックガンマ曲線は矢印４５０によって表示された曲線４５１であり、次に駆動値を補間し、１２８の出力を図１７に示されるようにする。
【００４９】
異なるＴ値からのダイナミックガンマを使用することにより、オーバードライブテーブルの一組を誘導できる。このモデルテーブル（フレームの終了時における実際のＬＣＤ出力を予想するのに使用されるテーブル）は、再帰オーバードライブのケースと同じである。図１８は、前のディスプレイ値と駆動値の関数としてのダイナミックガンマの３Ｄプロット図を示す。輝度のどのディスプレイ値が５８５となりやすいかを判断するのに、現時点での駆動値５７５に前のディスプレイ値５６５を一致させる。図１８に示される測定されたＬＣＤの出力レベルから、予想されるＬＣＤ出力を補間する。フラッシングに依存するオーバードライブテーブルとは異なり、このモデルテーブルはＬＣＤ駆動にしか依存しないので、Ｔ＝１において、モデルテーブルのためのダイナミックガンマが測定される。
【００５０】
本明細書で引用したすべての引用例を参考例として援用する。
【００５１】
これまで明細書で使用した用語および表現は、本明細書では発明を説明するための用語であって、発明を限定する用語として使用されてはおらず、かかる用語および表現の使用にあたり、本明細書に示され、記載され、またはその一部に示され、記載されている特徴の均等物を排除する意図はなく、発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されるものと認識できよう。
【００５２】
関連出願とのクロスレファレンス
本願は、２００５年２月１７日に出願された米国仮特許出願第60/653,912号および２００５年６月２７日に出願された米国仮特許出願第60/694,483号に基づく優先権を主張するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の略図である。
【図１Ｂ】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の略図である。
【図２】バックライトの複数の光源要素の照明を変調するためのドライバの一例の略図である。
【図３】ＬＣＤシステムコンフィギュレーションの一例を示す図である。
【図４】フラッシングバックライトスキームの一例を示す図である。
【図５】画像ゴーストを示す図である。
【図６Ａ】画像ゴーストを更に示す図である。
【図６Ｂ】画像ゴーストを更に示す図である。
【図７Ａ】ゴーストを示す図である。
【図７Ｂ】ゴーストを示す図である。
【図８】セグメント化されたバックライトの一例を示す図である。
【図９】データドライブとバックライトフラッシュとの間のＬＣＤの時間的関係を示す図である。
【図１０】ＬＣＤドライブとバックライトフラッシングとの間の時間を示す図である。
【図１１】ＬＣＤ出力上のフラッシングタイミングの効果を示す図である。
【図１２】従来のワンフレームバッファのオーバードライブの一例を示す図である。
【図１３】別のワンフレームバッファのオーバードライブを示す図である。
【図１４】適応型再帰オーバードライブを示す図である。
【図１５】オーバードライブ値ルックアップの一例を示す図である。
【図１６】ダイナミックガンマのための駆動波形の一例を示す図である。
【図１７】測定された一次ダイナミックガンマを示す図である。
【図１８】測定されたＬＣＤのディスプレイ値を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００…ビデオデータ、１０２…スキャニングタイミング発生器、１０４…オーバードライブ、１０６…フレームバッファ、１０８…データドライバ、１１０…ゲートドライバ、１１２…バックライト制御装置。
【図１Ａ】
2006227617.tif 000006
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006227617.tif 000020
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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