(57)【要約】  フィールド順次指揮カラー表示装置は、カラースペクトルの異なる少なくとも２つの出力（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を順に提供する光源（１６）を有している。光源の出力強度は、表示される画像のデータの解析に従って、各出力にかかわらず制御される。したがって、各バックライトのカラー出力の輝度は、画像コンテンツの関数となり、これによって、省電力化を測ることができる。
2007536594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイ、
カラースペクトルの異なる少なくとも２つの出力を順に提供する光源、
前記光源の各出力の出力強度を別々に制御する制御手段、および
表示される画像のデータを解析する手段、
を有するフィールド順次式カラー表示装置であって、
前記制御手段は、前記画像データの解析に基づいて、前記光源の各出力の出力強度を制御する、フィールド順次式カラー表示装置。
【請求項２】
前記光源は、少なくとも三色の出力を順に提供する、請求項１に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項３】
前記データを解析する手段は、前記三色の出力に対応する各色のピーク輝度を決定する、請求項２に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項４】
前記三色の出力は、赤、緑、および青の出力を有している、請求項２又は３に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項５】
前記光源は発光ダイオードを有する、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項６】
前記フィールド順次式カラー表示装置は、
ディスプレイドライバ回路と、
表示される画像のデータを、前記光源の各出力の出力強度に従って変更し、前記変更されたデータを前記ディスプレイドライバ回路に供給する手段と、
を有する、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項７】
前記供給する手段は、ルックアップテーブルを有している、請求項６に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項８】
前記供給する手段は、アルゴリズムを実行するプロセッサを有している、請求項６に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記光源の各出力用の光源ドライバ回路を有し、
前記光源ドライバ回路は、前記データの解析に従ってスケーリング機能を実行する、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、各出力の駆動電流を制御することによって、前記光源の各出力の出力強度を制御する、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、各出力の照明時間を制御することによって、前記光源の各出力の出力強度を制御する、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載のフィールド順次式カラー表示装置。
【請求項１２】
フィールド順次式カラー表示装置をアドレスする方法であって、
前記フィールド順次式カラー表示装置は、画素アレイと、カラースペクトルの異なる少なくとも２つの出力を順に提供する光源と、を有し、
前記方法は、
表示される画像の画像データを受け取るステップ、
前記光源の少なくとも２つのカラースペクトルに対応する色成分を決定するために、前記画像データを解析するステップ、
前記画像データの解析に応じて前記光源の各出力に必要な出力強度を求め、求められた前記出力強度に応じて対応する前記画像データを変更するステップ、および
変更された前記画像データと求められた前記出力強度とを用いて前記画素アレイを駆動するステップ、
を有する方法。
【請求項１３】
前記光源は、少なくとも三色の出力を順に提供する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記画像データを解析するステップは、前記三色の出力に対応する各色のピーク輝度を決定するステップを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記対応する前記画像データを変更するステップは、ルックアップテーブルにアドレスするステップを有する、請求項１２〜１４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記対応する前記画像データを変更するステップは、アルゴリズムを実行するステップを有する、請求項１２〜１４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記求められた前記出力強度を用いて前記前記画素アレイを駆動するステップは、各出力用の駆動電流を制御するステップを有する、請求項１２〜１６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記求められた前記出力強度を用いて前記前記画素アレイを駆動するステップは、各出力用の照明時間を制御するステップを有する、請求項１２〜１６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合に請求項１２〜１８のうちのいずれか一項に記載の全てのステップを実行するように適合されているコンピュータプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【請求項２０】
コンピュータで読取可能な媒体に組み込まれる請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー表示装置に関し、特に、フィールド順次式カラー表示装置に関する。この表示装置は、一つのフィールドを複数のサブフィールドに分割し、これらのサブフィールドに異なるカラー画像を表示することによってカラー出力を与える。異なるサブフィールドは、ディスプレイのユーザの目に集積されてフルカラー画像が形成される。
【背景技術】
【０００２】
幾つかの型式のフィールド順次式表示装置が知られている。複数の色を出力する１つの可能な方法は、単一の白色光源を備えて、フィルタを使用することにより異なる色を発生させることである。この方法は機械的に移動するフィルタを必要とし、これは望ましくない。
【０００３】
好ましいシステムは、赤の光、緑の光、および青の光を発するダイオードデバイスを使用して、赤の光、緑の光、および青の光を発するカラー光源装置を有している。最近になって、高発光青色ＬＥＤが開発され、この理由から、フィールド順次式カラーディスプレイを開発することに対する関心が高まっている。
【０００４】
斯かる装置の動作では、バックライトが赤、緑、および青の順に発光する。各画素を使用して各色が順に変調される。従来のシステムでは、バックライトは、ある期間に渡ってほぼ一定の輝度で光っている。しかし、ディスプレイにとって良好な白色点が確保されるように、フレームごとに各色の輝度を変化させることができる。カラーフィールド順次式ディスプレイのホワイトバランスを制御するために、種々の技術が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特に、表示装置がモバイル装置などのバッテリー駆動型製品で使用される場合に、表示装置の消費電力を削減したいという絶え間ない要望がある。バックライト全体の強度を表示画像の平均輝度の関数として変化させること、それに応じて画素制御信号を変化させること、が提案されており、これによりバックライトの消費電力を低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、フィールド順次式カラー表示装置が提供される。このフィールド順次式カラー表示装置は、
画素アレイ、
カラースペクトルの異なる少なくとも２つの出力を順に提供する光源、
上記光源の各出力の出力強度を別々に制御する制御手段、および
表示される画像のデータを解析する手段、
を有するフィールド順次式カラー表示装置であって、
上記制御手段は、上記画像データの解析に基づいて、上記光源の各出力の出力強度を制御する。
【０００７】
本発明は、一部の画像では、各色の輝度が同じである必要がないという認識に基づいている。例えば、草の画像は、多量の緑を含んでいるが、赤又は青はほとんど含まれておらず、画素に吸収されることになる不必要な光（草の画像に対する赤および青の光）を発生することにより、一部の電力が浪費されている。
【０００８】
本発明は、バックライトの各カラー出力の輝度を、画像コンテンツの関数としており、これによって、電力を節約することができる。
【０００９】
上記光源は、少なくとも三色の出力を順に提供するものとすることができる。上記データを解析する手段は、上記三色の出力に対応する各色のピーク輝度を決定することが好ましい。このようにして、光源の個々の出力に必要な最大輝度を決定することができる。最大輝度からの変化量を反映するためにデータは変更される。この目的のため、表示される画像のデータを変更する手段と、変更されたデータをディスプレイ駆動回路に供給する手段と、が備えられている。
【００１０】
光源は発光ダイオードを有し、この発光ダイオードは、ダイオードの集合を少なくとも三組備え、この少なくとも三組は色が異なることが好ましい。上記三色の出力は、赤、緑、および青の出力とすることができる。
【００１１】
変化した光源出力に応じて、ルックアップテーブルを使用することにより又はアルゴリズムを実行することにより画像データを補正することができる。
【００１２】
上記制御手段は、各色用の光源ドライバ回路を有し、上記光源ドライバ回路は、上記データの解析に従ってスケーリング機能を実行してもよい。このスケーリング機能は光源の駆動信号と光源の出力強度との間の関係を考慮するので、線形の関係にはならないであろう。
【００１３】
光源の各色の出力強度の制御は、各色の出力の駆動電流又は各色の出力の照明時間を制御することによって行われてもよい。
【００１４】
本発明は、フィールド順次式カラー表示装置をアドレスする方法も提供する。上記フィールド順次式カラー表示装置は、画素アレイと、カラースペクトルの異なる少なくとも２つの出力を順に提供する光源と、を有しており、
上記方法は、
表示される画像の画像データを受け取るステップ、
上記光源の少なくとも２つのカラースペクトルに対応する色成分を決定するために、上記画像データを解析するステップ、
上記画像データの解析に応じて上記光源の各出力に必要な出力強度を求め、求められた上記出力強度に応じて対応する上記画像データを変更するステップ、および
変更された上記画像データと求められた上記出力強度とを用いて上記画素アレイを駆動するステップ、
を有している。
【００１５】
本発明は、本発明の方法を実行するためのコンピュータプログラムも提供する。
【００１６】
本発明の例が、添付図面を基準にして詳細に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、一般的には、バックライトを使用した表示装置に関し、このバックライトは、多数の異なる色を順に提供するように駆動される。バックライトがフラッシュする間、表示装置の画素アレイは、このフラッシュ時のカラー出力を調整するように制御される。
【００１８】
図１は、従来のアクティブマトリックス液晶ディスプレイの構造を示している。このディスプレイには、行および列に並ぶ画素のアレイ１０が配されている。行アドレス信号は行ドライバ回路１２によって供給され、画素駆動信号は、列アドレス回路１４によって、ディスプレイの画素のアレイ１０に供給される。
【００１９】
各行の画素は共通行導体を共有しており、各列の画素は共通列導体を共有している。各画素は、列導体と共通電極との間に、直列に配された薄膜トランジスタと液晶セルとを有している。
【００２０】
バックライト１６は、画素アレイを介して照明し、バックライト１６は光源ドライバ回路１８によって制御されている。バックライトは、三色が或るパターン（例えば、三色が一列に並ぶパターン、又は三色がグリッド状に並ぶパターン）に配された発光ダイオード素子のアレイを有している。
【００２１】
液晶セルを所望の電圧に駆動して必要なカラー出力を得るために、各画素の液晶セルは、バックライトの各色用の所望の電圧に順にチャージされる。カラーフィールド順次式液晶ディスプレイの動作および構造は、当業者には周知である。
【００２２】
本発明は、画像データの解析に基づいて、バックライトの各カラー出力の光源出力強度を別々に制御することによって、省電力化を図っている。
【００２３】
図２は、本発明を実現するのに必要な追加の回路を示す。
【００２４】
本発明は、画像および光源の制御ユニット２０を備えている。この制御ユニット２０は、標準画像データ２２を受け取る。この標準画像データは、各色の仮の最大光源出力強度に対する画素駆動レベルを規定している。
【００２５】
この標準画像データは、ＲＡＭの形式のフィールド記憶部２４に記憶され、これにより、この標準画像データを使用して（通常の）ディスプレイドライバ２６を制御する前に、この標準画像データを解析し、必要であれば更新することが可能となる。
【００２６】
システム２０は、ブロック２８ａ、２８ｂ、および２８ｃで概略的に示されているように、それぞれの色に必要なピーク強度を決定する。この決定には、単純なアルゴリズムを標準画像データに適用することが含まれる。光源の出力は、各色に必要なピーク強度に基づいて、バックライト装置の各カラー出力に対してスケーリングを行ってバックライトを駆動する回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより別々に制御される。
【００２７】
バックライトの出力強度が低減される場合、目に見える画像に変化が生じないように、出力強度の低減に応じて画像データを修正する必要がある。この目的のため、スケーリングユニット３２は、標準画像データをディスプレイドライバ２６に送る前に、この標準画像データを処理する。この処理は、バックライトの決定された出力レベルに依存するものである。
【００２８】
このようにして、本発明は、ピーク輝度が最大輝度値より小さい各カラーフィールドに対して、本発明のディスプレイが通常のディスプレイよりも高い透過率で駆動され同時にバックライトの輝度が低減するように、光源装置を駆動させることにより、消費電力を低減する。これにより、知覚される輝度は同じままに維持されるが、バックライトの必要とする電力が低減される。特に、正しい色が得られ、正しいグレースケールが表示される。
【００２９】
画像データから決定される各色のピーク輝度データ値は、当該色の既知の輝度に対応する。
【００３０】
一例として、画像が、ピーク輝度が（６４レベルの６ビット画像データに対して）データ値３１である中間輝度を有する緑の四角形領域を含む青の画像の場合がある。
【００３１】
このデータ値は、緑のサブフィールドに対して、ＬＣを通過する光の最大透過量を表しており、したがって、バックライトからの緑のパルスに必要な輝度を決定するために使用することができる。
【００３２】
線形システムでは、特定の色のピーク輝度データレベルが３１の場合、当該特定の色のバックライト輝度を１／２に低減することができる。同様に、特定の色のピーク輝度データレベルが１５の場合、バックライト輝度を１／４に低減することができる。
【００３３】
アドレシングの間に画像データが読み出されるが、画像データは画質を維持するようにスケール変更される。特定の色に対してピーク輝度データレベルが３１であって、バックライト出力が１／２に低減する上記の例では、当該色に対してデータ値が３１である画素は、データ値６３に変更される。
【００３４】
実際には、システムは線形ではない。大部分のディスプレイは、画素駆動電圧と画素の光透過量とに関するべき関数となっており、この指数はディスプレイのガンマ値と呼ばれている。このガンマ値は一般的に１より大きく、べき関数も一般的に原点からずれている。実際に、輝度は、入力駆動信号にさらに複雑に依存する。したがって、実際は、データのスケーリングはもっと複雑な関数であり、各色のバックライトフラッシュ強度の輝度設定も、もっと複雑な関数になる。しかし、この関数は、設計段階又は製造段階でのテスティング又はモデリングによって簡単に決定できる。
【００３５】
図２に示すように、ルックアップテーブル又はスケーリングアルゴリズムを使用して、バックライト強度の低下と画素駆動信号の増加との間に必要とされる関係を実現できる。光源と画素アレイとの両方の特定の特性に対して正しい色およびグレースケール表示を確保するために、関数又はルックアップテーブル値を選択することができる。
【００３６】
バックライトの各色のＬＥＤ輝度は、ＬＥＤを流れる電流を調整することによって、又はＬＥＤの照射時間の長さを調整することによって、制御することができる。
【００３７】
図３は、本発明の方法の一例の動作を概略的に示している。
【００３８】
図３の左側は従来のアドレス方式を示しており、図３の右側は本発明によりアドレス方式がどのように修正されたかを示している。
【００３９】
図３は、バックライトの３つのカラー出力用の制御信号Ｒ，Ｇ，Ｂを示す。図示されているように、３つのバックライトカラーは順に提供される。各バックライト照明パルスよりも前に、アドレスパルスｒ１〜ｒＮを各行に順に印加することによって、画素アレイ全体がアドレスされる。ブロック４０は各行の画素の行アドレス信号を示している。各個々の行アドレスパルスは、列導体の対応するデータ信号ｃ１〜ｃＭとタイミングが取られている。各行アドレスパルスの間に、データ信号が全ての列に同時に供給される。各パルス４２は、各列に同時に供給されるデータ信号を表し、ブロック４４は、全ての行に順に印加される各列の列データ信号を表している。
【００４０】
ブロック４０および４２の信号によって、画素アレイの全体が、必要な赤の画像データでアドレスされ、次いで、バックライトが、赤のカラー出力を提供するように制御される。フィールド期間４６は各色に対応する３個のサブフィールドを有している。
【００４１】
説明にあたり、赤のサブフィールド内の全ての画素データ信号（即ち、ブロック４４内の信号）は、しきい値よりも小さい（例えば、最大画素透過量の５０％未満）とする。
【００４２】
この場合、本発明は、バックライトの赤の出力強度が低減するようにスケーリングを行い、省電力化を図っている。これは、矢印５０によって示されている。画像を維持するために、赤のサブフィールドのデータは、矢印５２で示すように、（低減したバックライト出力の透過量を増加させるために）反対方向に大きさが変更される。
【００４３】
スケーリングが適用される輝度の範囲は、全輝度範囲よりも狭い範囲に限定することができる。例えば、バックライト輝度を４：１の範囲（フル輝度の１／４からフル輝度までの範囲）の中だけで変更することができ、このため、所与の色のピークデータレベルが最大値の１／４（例えば、６ビットシステムではデータレベル１５、又は８ビットシステムでは６３）よりも小さくなると、バックライト輝度を更に調整することは生じない。これは、バックライトの制御システムを比較的単純にすることを可能にしながら、電力を十分に削減すという利点がある。
【００４４】
同様に、各バックライトカラー出力は、比較的数の少ない複数の離散出力レベル（例えば、１／４、１／２、３／４、およびフル輝度）を有することができる。
【００４５】
上記の例では、バックライトは、どのカラー出力においても、全表示領域を一斉に照明している。しかし、本発明は、走査バックライト（例えば、垂直走査バックライト）と組み合わせることができる。この場合、バックライトの輝度値のスケーリングは、ディスプレイの中の位置と、ディスプレイの関連する部分の画素の駆動値と、に基づいて行うことができる。
【００４６】
上の例では、バックライトは３つの色を順に出力している。本発明を適用することができる他の順次式照明方式もある。
【００４７】
カラーフィールド順次式バックライト照明方法は、異なるサブ画素の色を定めるためにカラーフィルタを使用する方法に代わる方法を提供しており、各サブフィールドの色を表示するために全ての画素領域を使用できるようにしている。しかし、複数のカラーバックライト出力をカラーフィルタと組み合わせることが可能であり、画素はサブ画素に分割される。
【００４８】
例えば、１つの他の方式は、４色（即ち、赤、黄緑、シアン、および青）を使用し、バックライト出力は、２つのサブフィールドのうちの一方のサブフィールドの中で４色のうちの２色を提供し、他方のサブフィールドの中で残りの２色を提供する。各画素は、カラーフィルタを使用して２つの領域に分割されている。或る１つのサブフィールドでは、一方のサブ画素領域から黄緑の画素成分が出力され、他のサブ画素領域から青の画素成分が出力される。次のサブフィールドでは、一方のサブ画素領域からシアンの画素成分が出力され、他方のサブ画素領域から赤の画素成分が出力される。このように、必要とされるのは２つのサブフィールドだけであるのでアドレス時間を長くすることができ、画素が（３つのサブ画素領域ではなく）２つのサブ画素領域に分割されるので、良好な解像度を維持することができる。
【００４９】
本発明は、画素アレイが、複数のサブフィールドの間に、異なるバックライト出力スペクトル（１つのサブフィールドにおいて、１色でもよく、複数の色の組合せでもよい）で照明されるアドレス方式に適用することができる。可能性として潜在的に有り得るこれらの方式の全ては、用語「フィールド順次式」の中に含まれているものである。
【００５０】
本発明を実現するための追加のハードウェアおよびソフトウェアが上述されている。その他の点では、当業者に明らかなように、表示装置の構造は従来のものとすることができる。上記の実現例では、標準的な行ドライバ回路および標準的な列ドライバ回路を使用することができ、本発明は、従来から存在しているドライバ回路を使用して画像データを処理する前に、画像データの前処理を行う。しかし、本発明は多くの別の方法で実現することができる。実際に、全ての機能は、バックライトドライバ回路とディスプレイドライバとに出力を与える適切なプロセッサによりソフトウェアを実行することで簡単に実現できる。
【００５１】
ディスプレイＲＡＭは、他の目的で従来の表示装置に既に備えられており、本発明は、追加のメモリ素子を必要としない。
【００５２】
上記の本発明の内容は、ＬＣＤ表示装置に関係している。しかし、本発明は、バックライト照明を使用した任意のディスプレイ技術に適用することができる。
【００５３】
当業者には他の変形例および修正例が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明が適用された表示装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明を実現するのに必要な追加のハードウェアの一例を示す図である。
【図３】本発明の方法を説明するタイミング図である。
【図１】
2007536594.tif 000003
【図２】
2007536594.tif 000004
【図３】
2007536594.tif 000005
【国際調査報告】
2007536594.tif 000006
2007536594.tif 000007
2007536594.tif 000008