(57)【要約】  表示装置（ＤＤ）は、調整可能な光源（ＢＬ）と、光源（ＢＬ）から生じる光を変調するための表示ピクセルを有する表示パネル（ＤＰ）と、表示パネル（ＤＰ）及び光源（ＢＬ）に結合されている処理回路（Ｐ）とを有する。処理回路（Ｐ）は、表示パネル（ＤＰ）上に表示されるべき画像のピクセルのグレーレベルを表している入力信号（Ｖ１）を受け取る入力を有する。プロセッサ（Ｐ）は、前記画像のピクセルの前記グレーレベルに依存して光源（ＢＬ）の調光されたブライトネスレベルを選択する選択回路（Ｓ）と、前記調光されたブライトネスレベルに依存して入力信号（Ｖ１）を適応化する適応化回路（Ａ）とを有する。
2007530998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整可能な光源と、前記光源から生じる光を変調するための表示ピクセルを有する表示パネルと、前記表示パネル及び前記光源に結合されている処理回路とを有する表示装置であって、前記処理回路は、前記表示パネル上に表示されるべき画像のピクセルのグレーレベルを表している入力信号を受け取る入力を有し、
−  前記画像のピクセルのグレーレベルに依存して、前記光源の調光されたブライトネスレベルを選択する手段と、
−  前記調光されたブライトネスレベルに依存して、前記入力信号を適応化する手段と、
を有する、表示装置。
【請求項２】
前記選択する手段は、前記調光されたブライトネスレベルよりも高い表示ピクセルのブライトネスに対応するグレーレベルの出現の数、及び／又は所定のブライトネスレベルよりも低い表示ピクセルのブライトネスレベルに対応するグレーレベルの出現の数に依存して、前記調光されたブライトネスレベルを選択する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記選択する手段は、１つ以上の前記出現の数の各々に重み係数を乗算することによって形成される重み付けされた前記１つ以上の前記出現の数を含むエラー関数を実質的に最小化する、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記エラー関数は、前記１つ以上の重み付けされた出現の数の加算によって形成される、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記エラー関数は、実質的に
【数１】
2007530998.tif 000006
であり、ここで、ｘはピクセルの前記グレーレベルを表す変数であり、ｇ（ｘ）及びｆ（ｘ）は重み関数であり、ｐ（ｘ）は、前記画像におけるピクセルの総数によって除算された前記グレーレベルｘを有するピクセルの出現の数であり、ｘ１は前記調光されたブライトネスレベルを提供する前記グレーレベルであり、ｘｍａｘは前記入力信号内の最大利用可能グレーレベルであり、ｘｔｈｒｅｓｄは前記所定のブライトネスレベルに対応する前記グレーレベルである、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記重み関数ｇ（ｘ）及びｆ（ｘ）は１にほぼ等しい、請求項５に記載の前記表示装置。
【請求項７】
前記重み関数ｆ（ｘ）及びｇ（ｘ）の少なくとも一方は、ピクセルとその近隣ピクセルとの間のグレーレベルの偏差ｄ（ｋ１、ｋ２）の総和ｆｉｊによって形成され、ここで、ｋ１、ｋ２は、前記近隣ピクセルを識別する指数である、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記ピクセルは、画像におけるこのグレーレベルを有する全てのピクセルの最大総和ｆｉｊを有するピクセルである、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記重み関数ｆ（ｘ）及びｇ（ｘ）の少なくとも一方は、前記グレーレベルの、前記調光されたブライトネスレベルに対応するグレーレベルからの偏差によって、又は前記所定のブライトネスレベルに対応するグレーレベルからの偏差によって形成される、請求項５に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記所定のブライトネスレベルは、前記表示パネルの最大コントラスト比及び前記調光されたブライトネスレベルによって形成されている、請求項２に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記入力信号は、前記画像の色成分を含んでおり、成分エラー関数が前記色成分の各々に対して決定されており、前記エラー関数は前記成分エラー関数を加算することによって形成されている、請求項３に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記処理回路は、ｎを連続画像の連番として、画像に対する平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ Ｓ（ｎ）を、前記画像の前記調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ（ｎ）と、先行画像の先行の平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ Ｓ（ｎ−１）とに依存して決定する手段を更に有する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記平滑化は、後続画像の増加する調光されたブライトネスレベルに対して、後続画像の減少している調光されたブライトネスレベルに対するよりも、速い応答時間を有する、請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記調光されたブライトネスレベルを選択する前記手段は、前記調光されたブライトネスレベルを前記画像の一部の内容に依存して選択する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１５】
表示装置の光源を調整する方法であって、前記表示装置は、前記光源から生じる光を変調する表示ピクセルを備えている表示パネルと、前記表示パネル及び前記光源に結合されている処理回路とを有し、前記処理回路は、前記表示パネル上に表示されるべき画像のピクセルのグレーレベルを表している入力信号を受け取る入力を有しており、
−  前記光源の調光されているブライトネスレベルを、前記画像のピクセルのグレーレベルに依存して選択するステップと、
−  前記入力信号を、前記調光されているブライトネスレベルに依存して適応化するステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の表示装置と前記入力信号を供給する信号処理回路とを有する製品。
【請求項１７】
−  表示装置の表示パネル上に表示されるべき画像のピクセルのグレーレベルを表す入力信号を受け取るための入力であって、前記表示装置は調整可能な光源を有しており、前記表示パネルは前記光源から生じる光を変調するための表示ピクセルを有している、入力と、
−  前記表示パネルと前記光源とを結合するための出力と、
−  前記光源の調光されたブライトネスレベルを、前記画像のピクセルの前記グレーレベルに依存して選択する手段と、
−  前記調光されたブライトネスレベルに依存して、前記入力信号を適応化させる手段と、
を有する集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整可能な光源と、前記光源から生じる光を変調する表示ピクセルを備える表示パネルと、前記表示パネル及び前記調整可能な光源に結合されている処理回路とを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許第1,111,578 A1号は、パッシブ光変調部及び光源を備える表示装置を開示している。ビデオ信号は、画像を生成する前記パッシブ光変調部に供給される。前記ビデオ信号の振幅は、前記ビデオ信号の検出された最小、最大及び平均ブライトネス値に基づいて、動的に調整可能である。前記光源のブライトネスは、前記振幅の動的調整の後、前記パッシブ光変調部において表示される画像が、前記ビデオ信号の各フレームに関する平均ブライトネスレベルから視覚的に変化しない仕方で調整可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既知の前記表示装置の不利な点は、前記振幅のこの調整と、前記光源のブライトネスの対応する調整とが、前記光変調部におけるこれらの画像の最良の可能なレンダリングを、全ての画像に対して提供しているわけではないことにある。
【０００４】
本発明の目的は、冒頭段落に記載したような種類の表示装置であって、前記ビデオ信号の振幅と前記光源のブライトネスとを調整する代替的な仕方を有する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は、前記表示装置が、調整可能な光源と、該光源から生じる光を変調するための表示ピクセルを備える表示パネルと、前記表示パネル及び前記調整可能な光源に結合されている処理回路とを有し、前記処理回路が、前記表示パネル上に表示されるべき画像のピクセルのグレーレベルを表している入力信号を受け取るための入力を有すると共に、
−  前記光源の調光されたブライトネスレベルを前記画像ピクセルのグレーレベルに依存して選択する手段と、
−  前記入力信号を前記調光されたブライトネスレベルに依存して適応させる手段と、
を有することによって実現される。
【０００６】
本発明は、添付の独立請求項によって規定される。従属請求項は、有利な実施例を規定している。
【０００７】
まず、前記光源の調光されたブライトネスレベルが決定される。このことは、前記光源が提供することができる値の選択を可能にし、これにより、例えば、前記光源の動的変化の動作条件又は制限を考慮に入れる。次のステップとして、前記処理回路は、選択された前記ブライトネスレベルを考慮に入れて、前記入力信号を適応化する。このシーケンスは、調光されたブライトネスレベルと、適応化された入力信号との各画像に対する整合性の選択を可能にする。欧州特許出願第1,111,578 A1号に開示されている従来技術は、最初に、入力信号の振幅の適応化を決定し、その後、前記入力信号のブライトネスレベルに整合するように前記調光されたブライトネスレベルを決定する。米国特許第5,717,422号は、光を光変調部に供給する光源を備えている表示器を開示している。前記光源の強度を、表示されるべき画像のブライトネス特性の関数として制御する制御装置が提供されているが、前記変調部に結合されている入力信号を、前記光源の強度の制御に対応して適応させることについて、何も開示されていない。米国特許第6,631,995号は、光源及び光制御装置を開示している。ビデオ信号増幅器を介して、光変調パネルは、前記装置によって表示されるべき画像の中身が所望の値を有するような仕方で、駆動される。前記光源によって前記変調パネルに供給される光の量を制御する光制御装置を介して、前記表示されるべき画像は、表示される画像のブライトネスが所望の値に対応するように、補正される。このように、この従来技術は、最初に、所望のコントラストを決定し、次いで、前記光源によって供給される光の量を制御する程度を決定している。
【０００８】
実施例において、前記選択する手段は、前記調光されたブライトネスレベルよりも高い表示ピクセルのブライトネスに対応するグレーレベルの出現の数、及び／又は所定のブライトネスレベルよりも低い表示ピクセルのブライトネスレベルに対応するグレーレベルの出現の数に依存して、前記調光されたブライトネスレベルを選択する。欧州特許出願第1,111,578 A1号に開示されている従来技術と比較して、この発明は、一般には、前記光源の更なる調光を提供し、この結果、前記調光されたブライトネスレベルの付近のブライトネスレベルに対応するグレーレベルの何らかのクリッピングを代償にして、最小ブライトネスレベルの付近のブライトネスレベルに対応するダークグレーレベルの改善された認識を得る。前記所定のブライトネスレベルとは、固定されたレベル、又はより好ましくは調整可能なレベルであり得て、前記調光されたブライトネスレベルに依存して決定される。
【０００９】
実施例において、前記所定のブライトネスレベルとは、前記表示パネルの最大コントラスト比、及び前記調光されたブライトネスレベルによって、好ましくは、前記コントラスト比によって前記調光されたブライトネスを分割することによって、形成される。前記調光されたブライトネスレベルを選択する際、この最小の得られるブライトネスレベルよりも低いブライトネスレベルに対応するグレーレベルは、前記表示装置上で正確に表示されないので、再生されることのできる得られる最小のブライトネスレベルを考慮に入れることが重要である。所定のブライトネスレベルを決定する際、値の適切な範囲は、調光されたブライトネスレベルとコントラスト比との比の５０％から１５０％、特に８０％から１００％の範囲である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のこれら及び他の見地は、添付図面を参照して更に明らかにされ、記載されるであろう。
【００１１】
異なる図における同じ符号は、同じ信号又は同じ機能を実施する要素を示している。
【００１２】
図１に示されている本発明による表示装置ＤＤの実施例は、調整可能な光源ＢＬと、光源ＢＬから生じる光ＬＢを変調するためのピクセルを備える表示パネルＤＰと、処理回路Ｐとを有する。処理回路Ｐは、表示パネルＤＰと、調整可能な光源ＢＬとに結合されており、表示パネルＤＰ上に表示されるべき画像を表す入力信号Ｖ１を受け取るための入力を有する。前記画像は、ピクセルの行及び列のマトリックスによって表されることができる。動画（ビデオ）の場合、前記入力信号は、画像の系列を表す。前記入力信号が、画像の一部（例えば、ビデオフレームの奇数及び偶数フィールド）の系列を有する場合、前記画像は、奇数又は偶数フィールドのように、挿入されるべきである。
【００１３】
処理回路Ｐは、光源ＢＬの調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍを、表示されるべき前記画像のピクセルのブライトネスレベル（以下、グレーレベルとも呼ぶ）に依存して選択する手段を有する。前記選択する手段は、図１に示されているようなハードウェア選択回路Ｓであっても良く、又はソフトウェア若しくは両方の組み合わせによって実現されることができる。前記選択する手段は、入力信号Ｖ１を処理し、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍを選択し、これによって、後述で説明されるように、エラー関数を実質的に最小にする。選択回路Ｓは、光源ＢＬのブライトネスレベルＬＢを、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに適応させるための光源駆動信号ＢＬＤを供給する。
【００１４】
処理回路Ｐは、更に、選択されている調光されているブライトネスレベルＬＢｄｉｍに依存して、入力信号Ｖ１を適応化させる手段を更に有している。前記適応化させる手段は、図１に示されているようなハードウェア適応回路Ａであってもよく、又はソフトウェア若しくは両方の組み合わせによって実現されることもできる。選択回路Ｓは、選択された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに依存して、適応駆動信号ＡＤを適応回路Ａに供給する。適応回路Ａは、これによって、適応駆動信号ＡＤと、入力信号Ｖ１を出力信号Ｖ２に適応化するのに必要な何らかの他の変換とを考慮に入れ、入力信号Ｖ１を、表示パネルＤＰを駆動するのに適した出力信号Ｖ２に適応化する。前記他の変換とは、特に、ガンマ補正、入力信号Ｖ１の表示パネルＤＰの伝達特性への適応化、及び／又は入力信号Ｖ１の色成分の、表示パネルＤＰの原色への適応化を含み得る。表示パネルＤＰを駆動する出力信号Ｖ２は、光源ＢＬのからの光ＬＢのブライトネスレベルと一緒に、前記表示パネルのピクセル各々の光出力Ｌを決定する。
【００１５】
入力信号Ｖ１は、アナログであっても又はデジタルであっても良く、即ちモノクロ画像又はカラー画像を表すことができる。カラー画像の場合、前記入力信号は、色情報と一緒に別個の輝度信号を有することができ、又は例えば、赤色成分Ｒ，緑色成分Ｇ及び青色成分Ｂを有するＲＧＢ信号の形態において、色成分を有することができる。カラー画像の場合、語「グレーレベル」とは、色成分の振幅レベルとして解釈されるべきである。これらのグレーレベル又は振幅レベルは、デジタル入力信号の場合に、離散的なレベルであり得る。例えば、８ビットのデジタル信号の場合、２８＝２５６のグレーレベル又は振幅レベルが可能である。
【００１６】
光源ＢＬは、図２Ａに示されているように、ディスプレイパネルＤＰ全体を照明する１つのランプＬ１を備えている単一ランプのバックライトユニットＢＬ１であっても良い。代替的には、図２Ｂに示されているように、表示パネルＤＰの対応する領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を照明するように各々向けられている、複数のランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を備えている複数ランプによる複式バックライトユニットＢＬ２であっても良い。ランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の各々は、ほぼ同じ量によって同時に調光されることができ、又は異なる量によって及び／若しくは異なる瞬間に別々に調光されることができる。領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が互いに部分的に重複している場合、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の特定のものに対するランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のうちの１つのランプを調光する効果は、この特定領域と重複している他の領域におけるブライトネスレベルの変化を生じ得る。このような場合、ブライトネスレベルの変化は、出力信号Ｖ２を、この適応化が前記変化を打ち消すように、出力信号Ｖ２を適応化させることによって、補正されることができる。領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の１つ以上は、例えば、表示されるべき画像における水平な（又は垂直な）黒いバーに対応し、対応するランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は完全にオフにされることができる。
【００１７】
更に代替的なものは、図２Ｃに示されているように、異なる色の多色カラーランプＬＣ１、ＬＣ２を備える多色バックライトユニットＢＬ３であって、カラーランプＬＣ１、ＬＣ２は、表示パネルＤＰの同じ領域を照明するように向けられている。勿論、前記光源は、変更（例えば、ランプの数、種類又は位置）、及び／又は上述のバックライトユニットの組み合わせによって、形成されることもできる。前記ランプの数は、ピクセルの数に等しいものであっても良い。
【００１８】
更に他の代替的なもの（図示略）は、ほぼ一定のブライトネスを供給する１つ以上のランプを有するバックライトユニットであって、前記ライトの調光が光シャッタによって得られるバックライトユニットであり、該光シャッタは、前記ランプから表示パネルＤＰに渡されるべき光の量を制御する。前記光シャッタは、別個に制御可能な部分を有することができ、この結果、光の量は、照明されるべき領域の部分ごとに制御されることができる。
【００１９】
前記ランプとは、蛍光ランプ、ＬＥＤ、又はＯＬＥＤのような、いかなる種類のランプであっても良い。
【００２０】
表示パネルＤＰは、図１に示されているように、液晶表示パネル（ＬＣＤパネル）であっても良く、又は、例えば、デジタルミラー装置を備えるプロジェクタにおいて使用されるような、可動マイクロミラーを備えるパネルのような、何らかの他の光変調パネルであっても良い。ＬＣＤパネルは、図１に示されているようなパネルを通過する光を変調する透過型ＬＣＤパネル、当該パネル（図示略）によって反射される光を変調する反射型ＬＣＤ、又は、透過された光及び反射された光の両方を変調することができる半透過型ＬＣＤであっても良い。
【００２１】
表示パネルＤＰは、例えば、テレビジョンセット、モニタ、ポータブルコンピュータ（ラップトップ）、ＰＤＡ又は表示器を備えている移動電話のような、表示器製品ＰＲにおいて利用されることができる。一般に、これらの製品は、入力端子ＩＮを介して受け取られる信号を処理して、これらを表示モジュールの入力信号Ｖ１に変換する信号処理回路ＳＰＣを含んでいる。入力端子ＩＮとは、これを介してベースバンド信号が受け取られるアンテナ端子又はコネクタであり得る。製品ＰＲとは、ユーザが表示器上に画像を見ることができるようにする直視型の表示パネルであっても良く、又はユーザが、光学システムを介して表示パネルから投影された画像をスクリーン上に見ることができるようにする投影型ベースのシステムであっても良い。前記のような投影システムは、リア又はフロント投影システムであっても良い。
【００２２】
簡単な説明のために、図１に示されている表示器ＤＤの動作の原理が、図３を参照して説明され、図３は、画像のピクセルのグレーレベルｘを表しているデジタルモノクロ入力信号Ｖ１による実施例を説明している。
【００２３】
光源ＢＬを最大ブライトネスレベルＬＢｍａｘに設定する際、適応回路Ａは、出力信号Ｖ２を駆動するように設計されることができ、この結果、第１曲線Ｃ１による入力信号において対応するピクセルのグレーレベルｘの関数として、表示ピクセルの光出力Ｌを得る。理想的なパネルの場合、光出力Ｌは、ゼログレーレベル（ブラックレベル）から最大可能グレーレベルｘｍａｘ（ホワイトレベル）まで、グレーレベルｘに比例する。しかしながら、実際、ＬＣＤパネルのような、表示パネルのコントラスト比ＣＲは、振幅１００から２００の程度の値に限定されている。結果として、表されることができる最も低いブライトネスは、ＬＢｍａｘ／ＣＲである。このことは、しきいレベルｘｔｈｒｅｓよりも低い値を有するグレーレベルは、表示パネルＤＰ上に正しく表示されず、０からｘｔｈｒｅｓまでの全てのダークグレーレベルは、光出力ＬＢｍａｘ／ＣＲを有することを意味する。
【００２４】
いくつかの画像に対して、光源ＢＬの光を、これらのダークグレー値の再生を改善するために、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに調光するのが有利であり得る。これは、第２曲線Ｃ２によって示されている。前記のような調光の結果として、最も低い可能なブライトネスが、ここで、図３に示されているような最小ブライトネスレベルＬＢｄｉｍ／ＣＲまで低下される。
【００２５】
入力信号Ｖ１を、第３曲線Ｃ３に従う光出力Ｌにマッピングすることによって、ダークグレーレベルの再生の更なる改良が、ｘｔｈｒｅｓよりも小さい調光された閾レベルｘｔｈｒｅｓｄである、最小グレーレベルまで得られる。この調光された閾レベルｘｔｈｒｅｓｄは、最小ブライトネスレベルＬＢｄｉｍ／ＣＲに対応する。この改良は、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに対応するレベルｘ１よりも高いグレーレベルのクリッピングを代償にして、得られる。
【００２６】
入力信号Ｖ１は、ここから画像が得られるソースによって提供されるガンマプレ補正関数Ｇｓ（Ｌｓ）を含むことができる。項「Ｌｓ」とは、前記ソースにおける画像のブライトネスを表している。入力信号Ｖ１の得られるグレーレベルｘは、
ｘ＝Ｇｓ（Ｌｓ）
のように表されることができる。
【００２７】
表示パネルＤＰは、プレ補正関数Ｇｓとは異なるガンマ特性Ｇｄを有し得る。適応化されたグレーレベルｘ´によって駆動される場合、表示パネルＤＰは、
Ｌ＝（ＬＢｄｉｍ/ＬＢｍａx）.Ｇｄ（ｘ´）
の光出力Ｌを生成する。光出力Ｌを画像ソースのブライトネスＬｓと整合させるために、適応化されたグレーレベルｘ´は、
ｘ´＝Ｇｄｉ（ＬＢｍａｘ/ＬＢｄｉｍ.Ｌｓ）＝Ｇｄｉ（ＬＢｍａｘ／ＬＢｄｉｍ.Ｇｓｉ（ｘ））
であるはずである。ここでＧｄｉ及びＧｓｉは、それぞれ、Ｇｄ及びＧｓの逆関数を表している。ルックアップテーブルが、前記適応化されたグレーレベルｘ´をグレーレベルｘの関数として決定するのに利用されることもできる。
【００２８】
画像の内容に依存して、光ＢＬが調光されることもできる。前記画像が、ｘｍａｘに近いグレー値によるものであり、ｘｔｈｒｅｓよりも下の値によるものではない、明るいピクセルを多く含む場合、光源ＢＬは、自身の最大値ＬＢｍａｘまで駆動されることができる。画像が、ｘ１よりも高いグレーレベルによるピクセルをほとんど含んでおらず、ｘｔｈｒｅｓよりも低いグレーレベルによるピクセルを多く含んでいる場合、光源ＢＬは、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍまで駆動されるのが好ましい。調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍと、対応するグレーレベルｘ１とは、後続画像に対して（又は、複式ランプバックライトユニットＢＬ２が利用される場合には該後続画像の各々の領域ごとに）動的に決定されることができる。画像が、ｘ１よりも高いグレーレベルによるピクセルと、ｘｔｈｒｅｓよりも低いグレーレベルによるピクセルとの両方を含む場合、表示される画像の劣化は避けられず、妥協が必要である。表示される画像の知覚される劣化を定量化するために、表示される画像の劣化の量に対応するエラー関数が、利用される。各画像に対して、このエラー関数の最小値を得る調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍを選択することにより、前記劣化が最小化される。
【００２９】
前記エラー関数は、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍより高いブライトネスレベルＬに対応するグレーレベルｘの出現の数、及び／又は所定のブライトネスレベルよりも低いブライトネスレベルＬに対応する（好ましくは、最小ブライトネスレベルＬＢｄｉｍ／ＣＲに対応する）グレーレベルｘの出現の数を含んでいる。エラー関数ＥＴｏｔ（ｘ１）の実施例は、式
【数２】
2007530998.tif 000003
によって得られる。ここで、ｇ（ｘ）及びｆ（ｘ）は重み関数であり、ｐ（ｘ）は、当該画像のピクセルの総数によって除算されたグレーレベルｘを有するピクセルの出現の数である。ＥＴｏｔ（ｘ１）は、グレーレベルｘ１に対応する調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍの選択の結果としてのエラーである。
【００３０】
ピクセルの総数による除算は、この数が、総和における全ての項に対して同じであり、単に、ピクセルの数によって縮尺変更されるべきエラー関数を得るだけであるので、省略しても良い。
【００３１】
重み関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）は、１にほぼ等しくあることができ、ｘ１よりも高い又はｘｔｈｒｅｓｄよりも低い前記グレーレベルの各々に、等しい重みを与える。
【００３２】
代替的には、前記重み関数は、以下で更に詳細に説明されるように、同じグレーレベルｘによってピクセルを囲んでいるピクセルに関する情報を考慮に入れることができる。
【００３３】
図７は、ピクセルの行ｉ及び列ｊの行列を有する画像の一部を示している。各ピクセルは、行の指数ｉと列の指数ｊとの組み合わせによって識別される。（クリップされるグレーレベルである）グレーレベルｘ１より高い所与のグレーレベルｘに関して、指数ｉ、ｊは、このグレーレベルｘを有するピクセルに対して決定される。次いで、このように決定された指数ｉ、ｊを有するピクセルの各々に対して、重み係数ｆｉｊが決定される。この重み係数ｆｉｊは、指数ｉ，ｊを有するピクセルを囲んでいるピクセルのグレーレベルを考慮に入れて決定される。前記囲んでいるピクセルの行の指数ｉは、ｉから整数値ｉ１を引いた最低値から、ｉに整数値ｉ２を加えた最高値を含むまでの範囲ＳＰにある。前記囲んでいるピクセルの列の指数ｊは、ｊから整数値ｊ１を引いた最低値から、ｊに整数値ｊ２を加えた最高値を含むまでの範囲にある。指数ｉ、ｊを有するピクセルは、勿論、前記囲んでいるピクセルＳＰから除外されるべきである。この重み係数ｆｉｊを決定するのに適切な方法は、指数ｋ２、ｋ２を有する前記囲んでいるピクセルＳＰと、指数ｉ、jを有するピクセルとの間のグレーレベルの差ｄ（ｋ１，ｋ２）を総和することである。指数ｉ，ｊを有するピクセルのグレーレベルｘよりも大きいグレー値を有する前記囲んでいるピクセルＳＰのみが、前記クリッピングの量とこのクリッピングによって失われる詳細の量との指示であるため、考慮に入れられる。こうして、前記重み係数は、
【数３】
2007530998.tif 000004
と表されることができ、ここで、ｂはｂ＞＝１又はｂ=０の指数であり、ｄ（ｋ１，ｋ２）＜０である場合、ｄ（ｋ１，ｋ２）＝０であり、この総和は、ｋ１＝ｉとｋ２＝ｊとの組み合わせを排除しなくてはならない。
【００３４】
値ｆｉｊは、グレーレベルｘを有するピクセルの各々に対して計算される。
【００３５】
グレーレベルｘと関連付けられている最終的な重み関数ｆ（ｘ）は、ｘのこの値を有するピクセルについて発見される最大値ｆｉｊであり得る。代替的には、ｆ（ｘ）は、ｘのこの値を有するピクセルについて発見される全ての重み係数ｆｉｊの総和であり得る。
【００３６】
他の実施例において、重み関数ｆ（ｘ）は、式：
ｆ（ｘ）＝（ｘ−ｘ１）ｂ  ここで、ｘ＞ｘ１、かつ、ｂ＝０又はｂ≧１
で示されているように、クリッピング量に依存している。項（ｘ−ｘ１）は、表示されているグレー値の、入力信号のグレー値ｘからの偏差を表しており、従って、クリッピングの量に対する尺度である。前記のような重みは、ｂ＝１を選択することによって線形であることもでき、又はｂ＞１を選択することによって非線形でもあることができる。重み関数ｆ（ｘ）に対して提供される全ての実施例は、重み関数ｇ（ｘ）に対して必要な変更を適用する。
【００３７】
ソフトクリッピングによる他の実施例が、図４に示されている。図３における場合のように、グレーレベルｘの関数である光出力Ｌが、ｘｍａｘを最大グレーレベルとして示されている。第１曲線Ｃ１は、再び、理想的なパネルの場合の曲線を示している。第４曲線Ｃ４は、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに対するソフトクリッピングを示している。グレーレベルｘ３とグレーレベルｘ２との間において、第４曲線Ｃ４は、図３に示した第３曲線Ｃ３に類似して、ほぼ第１曲線Ｃ１をたどっている。しかしながら、第３曲線Ｃ３との違いは、グレーレベルｘ３よりも低いところにおいて、光出力Ｌ対グレーレベルｘの関係が、徐々に平坦になっていることである。グレーレベルｘがゼロに近づく場合、前記光出力は、最小ブライトネスレベルＬＢｄｉｍ／ＣＲに近づく。図３に示した第３曲線Ｃ３の場合、ゼロとｘｔｈｒｅｓｄとの間の全てのグレーレベルは、同じ最小のブライトネスレベルＬＢｄｉｍ／ＣＲによって描かれている。図４に示されているソフトクリッピングによる第４曲線Ｃ４の場合、ゼロとｘｔｈｒｅｓｄとの間のグレーレベルは、異なるブライトネスレベルによって描かれる。このように、ｘｔｈｒｅｓｄよりも低いグレーレベルが認識可能のままであり、これにより、知覚される画質が改善される。同様に、第４曲線Ｃ４は、ｘ１よりも高いグレーレベルが認識可能となることを可能にするために、ｘ２よりも上において平坦になっている。この平坦化は、示されているように非線形であっても良いが、必要とされる処理を単純にするために、ゼロからｘ３まで及び／又はｘ２からｘｍａｘまで、線形であっても良い。
【００３８】
図３及び４に示されている実施例は、ルックアップテーブルを有していても良い。これらルックアップテーブルは、入力信号Ｖ１の各グレーレベルに対して、出力信号Ｖ２のグレーレベルの対応する値を有している。表示パネルＤＰが、出力信号Ｖ２のこれら対応するグレー値によって駆動される場合、光出力Ｌは、前記ルックアップテーブルにおいてプログラムされたグレーレベルｘの関数としての曲線をたどる。
【００３９】
ソフトクリッピングが適用されるか否かは、入力信号Ｖ１のグレーレベルの関数としての光出力Ｌに導入されるエラーの量に依存するようにされることもできる。これらエラーは、ゼロからｘｔｈｒｅｓｄまでと、ｘ１からｘｍａｘまでのとの範囲におけるグレーレベルのクリッピングから生じ、例えば、図３の第３曲線Ｃ３によって示されている。
【００４０】
ベジエ曲線のコンピュータグラフィックスの分野における既知の方法（特にベジエ曲線の二次形式）が、平滑化アルゴリズムとして利用されることができる。この二次形式は、単に、図８に示すように、３つの制御点Ｐ０、Ｐ１及びＰ２の間の直線補間の直線補間である。以下に与えられるアルゴリズムは、出力信号Ｖ２の平滑ベジエ曲線に対するサンプルの数ｍだけ、繰り返される（整数ｈ及びｔによって示されている）。入力信号Ｖ１のグレーレベルｘの関数としての出力信号Ｖ２の出力グレーレベルｙは、図１０に示されている。本質的には、曲線Ｃ４は、図４に示されている曲線Ｃ４に対応するが、ここでは、光出力Ｌとの関係の代わりに、出力信号との関係が示されている。出力グレーレベルｙは、対応するグレーレベルｘと同じ指数を与えられている。前記アルゴリズムとは、
2007530998.tif 000005
である。
【００４１】
ホワイトレベルに対するソフトクリッピングは、Ｐ０＝ｙ２（任意に選択されるが、ｙｍａｘよりも小さく、かつ、ゼロよりも大きくなければならない；図１０参照）、Ｐ１＝ｙｍａｘ及びＰ２＝ｙｍａｘを使用して実施化されることができる。サンプルの数ｍは、ｘｍａｘとｘ２との間のグレーレベルの数に等しくなるように選択されることができる。
【００４２】
ダークグレーレベルに対するソフトクリッピングの場合、Ｐ０＝ｙｔｈｒｅｓｄ、Ｐ１＝ｙｔｈｒｅｓｄ及びＰ２＝ｙ３である。値ｙ３は、２＊ｙｔｈｒｅｓｄであっても良く、ｘ３に等しいサンプルの数ｍを得ることができる。
【００４３】
入力信号Ｖ１が色成分（例えば、赤成分Ｒ１、緑成分Ｇ１及び青成分Ｂ１）を有している場合、処理回路Ｐは、図５のブロック図において示されているように実現されることができる。選択回路Ｓは、色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１各々のエラー関数の総和が最小化される、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍを選択する。色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の色成分のグレーレベルは、色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の振幅のレベルとして解釈されるべきである。前記総和は、エラー関数の重みづけされた加算に基づいて、決定されることができる。前記のような重みは、色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１各々のブライトネス寄与度に依存しても良い。
【００４４】
選択回路Ｓは、光源駆動信号ＢＬＤを供給し、該光源駆動信号ＢＬＤは、選択された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに光源ＢＬを調整する。前記選択回路は、適応駆動信号ＡＤも供給する。この適応駆動信号ＡＤに基づいて、適応回路Ａは、色成分各々のグレーレベル（振幅）を、それぞれの色成分調整回路ＡＲ、ＡＧ、ＡＢにおいて適応化する。調光により、画像のダークグレー領域における色は、色成分各々のこれらダークグレーレベルに対応する振幅が、表示される画像において認識可能なものであるので、より正確に再生される。上述したように、更なる変形が、適応回路Ａにおいて行われても良い。表示パネルＤＰが、入力信号Ｖ１の原色とは異なる原色を有する、及び／又は異なる数の原色を有する場合、入力信号Ｖ１の前記原色から表示パネルＤＰの前記原色への変換が含まれ得る。
【００４５】
他の実施例が、図６における流れ図によって示されており、
−  第１ステップＭ１において、表示されるべき画像を表している入力信号Ｖ１が分析されて、当該画像の更なる分析から除外されるべき領域を検出する。（例えば、ビデオ画像を表している）画像の系列の場合、当該流れ図は、該画像の系列の各後続画像について繰り返される。除外されるべき領域とは、スクリーンの最上部及び最下部に現れる黒いバー、左及び右側における黒いバー、字幕、オンスクリーン表示及び／又はビデオ画像内に挿入されている何らかの他の情報であり得る。例えば、黒いバーの検出は、良く知られており、更なる詳述はしない。
−  第２ステップＭ２において、ヒストグラムが、入力信号Ｖ１の色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の各々に対して決定される。各ヒストグラムは、対応する色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１のグレーレベル（振幅）の出現の数を提供する。前記ヒストグラムは、全領域に対して又は第１ステップＭ１において排除されない領域に関してのみのデータを有することができる。
−  第３ステップＭ３において、エラー関数が、所与の調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに対する色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１各々について決定される。
−  第４ステップＭ４において、色成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の前記エラー関数が加算される。前記エラー関数の値が最小値でない場合、第３ステップＭ３及び第４ステップＭ４は、当該画像に対する前記エラー関数の最小値に対応する調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍの値が発見されるまで、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍの種々の値に対して繰り返されることができる。オプションで、電力を節約するために、例えば、電力節約モードが前記表示モジュールのユーザによって選択された場合、上述の流れ図に従って調光されるのではない調光が、画像に適用されることもできる。この場合、調光の量は、得られる前記エラー関数の値に依存させられることもできる。
−  第５ステップＭ５において、後続画像に対する調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍの急激な変化による表示される画像のちらつきを回避するために、平滑化が利用される。この平滑化は、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍの値を、先行画像に利用される平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに依存させることによって、得ることもできる。例えば、画像系列におけるｎ番目の画像についての平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍＳ（ｎ）は、ｑを定数（０≦ｑ≦１）として、
ＬＢｄｉｍ＝ｑ．ＬＢｄｉｍ（ｎ）＋（１−ｑ）．ＬＢｄｉｍＳ（ｎ−１）
によって与えられる。第５ステップＭ５の結果として、ｎ番目の画像に対する、選択された平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍＳ（ｎ）の値が、利用可能である。この値は、光源ＢＬに供給された際にこのブライトネスレベルを生成する光源駆動信号ＢＬＤに変換される。更に、第５ステップＭ５において、適応駆動信号ＡＤが生成され、適応駆動信号ＡＤは、例えば、選択された平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに対応するグレーレベルｘ１に関する情報を有する。
−  最後に、第６ステップにおいて、選択された平滑化された調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍに対応するグレーレベルｘ１は、どの曲線によって（例えば、図３に示されている第３曲線Ｃ３によって）入力信号Ｖ１のグレーレベルが適応化されるべきであるかを決定するのに使用される。オプションで、図４に示されている第４曲線Ｃ４を利用することによって、上述で説明したようにソフトクリッピングが利用されることもできる。
【００４６】
第５ステップＭ５に記載されている平滑化は、後続画像の間、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ（ｎ）の増加に対して、速く応答するように設定されることができる。このことは、前記増加の間、異なる定数ｑを選択することによって達成されることができる。利点は、暗い画像の系列に続いているホワイト領域を有する画像に対して、ホワイト領域におけるクリッピングが低減されることにある。同時に、後続画像に対する調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ（ｎ）の減少の間の比較的遅い応答によって、表示されている画像のちらつきが回避されることが保証される。定数ｑに適した値は、調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ（ｎ）を増加させるシーケンスの間は０．９５、他のシーケンスの間はｑ＝０．０５である。
【００４７】
前記平滑化は、ランプパラメータ（例えば、ランプが自身の光出力を変化させることができるレートが何であるか、又はランプの適切な寿命を保証するために必要とされる何らかの制限）も考慮に入れることもできる。前記平滑化は、ランプの実際の動作条件又は歴史的な動作条件を考慮に入れることもできる。
【００４８】
図９は、フィードバックを使用する、本発明による表示装置の実施例のブロック図を示している。この図は、選択回路Ｓに対する入力が、ここでは出力信号Ｖ２であることを除いて、図１に示されているものと同じである。このことは、フィードバックループが設けられていることを意味し、選択回路Ｓが、（ｎ−１）番目の画像に対応する出力信号Ｖ２のグレーレベルに基づいて、画像の系列のｎ番目の画像に対する調光されたブライトネスレベルＬＢｄｉｍ（ｎ）と、対応する適応駆動信号ＡＤとを決定する。
【００４９】
光源ＢＬを調光し、同時に、入力信号Ｖ１を適応化することによって調光を補う場合、当該表示パネルは、高い透過（又は反射）率で動作する。特にＬＣＤパネルの場合、この高い透過率において、視野角が拡大する。このことは、上述したような入力信号Ｖ１の適応化と組み合わされる調光は、調光された画像に対する前記視野角の改善という付加的な利点を有することを意味する。更に、調光された場合に、前記光源のランプが必要とする電力は少なく、調光が利用される場合、電力が節約される。同時に、前記ランプの寿命は伸ばされ得る。
【００５０】
更なる利点は、調光の量が前記光源の動作制限を考慮に入れている場合、まず、光源が従うことのできる調光の量を選択し、次いで、入力信号Ｖ１の対応する適応化を決定することができることにある。このようにして、前記光源が、後続画像の必要とされているブライトネス変化を追従することができないという事実によって生じる何らかの不整合は、回避されることができ、これによって、画質の劣化を回避する。
【００５１】
上述の実施例は、本発明を限定するよりは解説するものであり、当業者であれば添付請求項の範囲から逸脱することなしに、代替的な実施例を設計できることに留意されたい。例えば、ソフトウェア又はハードウェアの様々なブロックにおけるフィーチャの割り当ては、添付請求項の範囲から逸脱することなしに、変更されることができる。前記請求項において、括弧内に置かれた如何なる符号も、請求項を限定するようにみなしてはならない。「有する」という動詞の使用は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。いくつかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段の幾つかは１つの同じハードウェアの項目によって、実施化することができる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による表示装置の実施例のブロック図を示している。
【図２Ａ】本発明による表示装置において利用され得るバックライトの構成を示している。
【図２Ｂ】本発明による表示装置において利用され得るバックライトの構成を示している。
【図２Ｃ】本発明による表示装置において利用され得るバックライトの構成を示している。
【図３】当該表示装置の入力信号のグレーレベルに対する表示パネルの出力輝度のグラフを示しており、本発明による表示装置の実施例の動作を説明している。
【図４】当該表示装置の入力信号のグレーレベルに対する表示パネルの出力輝度の他のグラフを示しており、本発明による表示装置の他の実施例の動作を説明している。
【図５】本発明による表示装置において利用される処理回路の実施例のブロック図を示している。
【図６】本発明による実施例の流れ図を示している。
【図７】ピクセルの行ｉ及び列ｊのマトリックスを有する画像の一部を示している。
【図８】本発明によるソフトクリッピングを得るための補間の取り組み方の実施例を示している。
【図９】フィードバックを有する本発明による表示装置の実施例のブロック図を示している。
【図１０】入力信号のグレーレベルの関数として、出力信号の出力グレーレベルの関数を示している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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