(57)【要約】  透過型又は反射型の画素Ｐｉを持つマトリクス型ディスプレイユニット３の照明ユニット２のための明るさ制御回路１が開示される。前記明るさ制御回路１は、前記マトリクス型ディスプレイユニット３に表示されるべき入力画像信号ＩＳの色コンポーネント信号Ｒ、Ｇ及びＢを積分し、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢを得るための積分器１０を有する。セレクタ１１は、前記積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうち最も高いレベルを持つ１つを前記照明ユニット２に供給し、前記最も高いレベルに依存した前記照明ユニット２の明るさを得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型又は反射型の画素を持つマトリクス型ディスプレイユニットの照明ユニットのための明るさ制御回路であって、前記明るさ制御回路は、
前記マトリクス型ディスプレイユニットに表示されるべき入力画像信号の色コンポーネント信号を積分し、積分された信号を得るための積分器と、
前記積分された信号のうち最も高いレベルを持つ１つを前記照明ユニットに供給し、前記最も高いレベルに依存した前記照明ユニットの明るさを得るためのセレクタと、
を有する明るさ制御回路。
【請求項２】
前記積分された信号は、前記色コンポーネント信号のそれぞれ１つに対応する第１の積分された信号、第２の積分された信号及び第３の積分された信号を有し、前記セレクタは、
基準電圧を受信するための反転入力部、非反転入力部、及び前記非反転入力部に接続され且つ前記明るさを決定する制御信号を前記照明ユニットに供給するために前記照明ユニットに接続された出力部を持つオペアンプと、
前記非反転入力部に結合された陰極、及び前記第１の積分された信号を受信するための陽極を持つ第１の整流器と、
前記非反転入力部に結合された陰極、及び前記第２の積分された信号を受信するための陽極を持つ第２の整流器と、
前記非反転入力部に結合された陰極、及び前記第３の積分された信号を受信するための陽極を持つ第３の整流器と、
を有する、請求項１に記載の明るさ制御回路。
【請求項３】
前記基準電圧は、ユーザにより調節可能な明るさを得るためにユーザにより制御可能である、請求項２に記載の明るさ制御回路。
【請求項４】
請求項１に記載の明るさ制御回路と、
入力画像信号を受信し入力データ信号を供給するためのビデオ処理回路と、
マトリクス型表示ユニットと、
表示画素に向けて光を照射する光源を有する照明ユニットと、
を有する表示装置。
【請求項５】
透過型又は反射型の画素を持つマトリクス型ディスプレイユニットの照明ユニットの明るさを制御する方法であって、
液晶表示装置に表示されるべき入力画像信号の色コンポーネント信号を積分し、積分された信号を得るステップと、
前記積分された信号のうち最も高いレベルを持つ１つを前記照明ユニットに供給し、前記最も高いレベルに依存した前記照明ユニットの明るさを得るステップと、
を有する方法。
【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照明ユニットのための明るさ制御回路、斯かる明るさ制御回路を有する表示装置、及びマトリクス型表示装置の照明ユニットの明るさを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開US2002/0122020-A1は、液晶表示装置（以下ＬＣＤ装置と呼ぶ）におけるバックライトの自動明るさ制御（automatic brightness control）のための装置及び方法を開示している。ＬＣＤ装置は、デューティ比信号に応じてバックライト用の明るさ制御信号を生成する。デューティ比信号は、ＬＣＤ装置において表示されるべき画像データの平均グレーレベル及び／又は色状態に対応するデューティサイクルを持つ。画像データは、画像データにおける入力画素毎に、それぞれ赤、緑及び青の量を示すＲ、Ｇ及びＢ信号により表される。
【０００３】
デューティサイクルが画像の色状態に対応する場合には、最大のデューティサイクルはＲ、Ｇ及びＢレジスタにおける値の合計に依存する。Ｇ信号は、Ｒ及びＢレジスタに完全に寄与し、Ｒ信号はＧ及びＢレジスタに６６％寄与し、Ｂ信号はＲ及びＧレジスタに４９％寄与する。Ｒ、Ｇ及びＢレジスタにおける全ての値の合計が、デューティ比信号のパルスの高いレベルの継続時間を決定する。バックライトの明るさは、該パルスの高いレベルの継続時間に比例する。この手法は、Ｇ、Ｒ及びＢの順に明るさの大きさを減少させるために利用され、それによりＬＣＤ表示画面に表示される各画像についてのコントラストが改善され、電力消費が減少させられる。暗い画像（黒）においては、従来の手法よりも明るさが小さく、明るい画像（白）においては、従来の手法と明るさが同じであるという効果が開示されている。
【０００４】
このバックライトの自動明るさ制御は、ユーザにより制御される明るさの設定と組み合わせられ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
該既知の自動明るさ制御の欠点は、特定の画像に対しては、バックライトの明るさが最適とならない点である。
【０００６】
本発明の目的は、改善された性能を持つ、マトリクス型表示装置の照明ユニットのための自動明るさ制御を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、請求項１に記載の明るさ制御回路を提供する。本発明の第２の態様は、請求項４に記載の表示装置を提供する。本発明の第３の態様は、請求項５に記載の照明ユニットの明るさを制御する方法を提供する。本発明の有利な実施例は、従属請求項において定義される。
【０００８】
マトリクス型表示装置の照明ユニットのための前記明るさ制御回路は、ＬＣＤに表示されるべき画像信号の色入力信号（通常赤、緑及び青コンポーネント信号Ｒ、Ｇ及びＢ）を積分して、対応する積分された信号を得るための積分器を有する。該積分器の時定数は、前記色入力信号の画像画素の画素反復周波数よりも大きい。好ましくは、前記時定数は、画像信号のフレーム期間と等しいか、又は該フレーム期間よりも大きい。
【０００９】
セレクタが、照明ユニットに積分された信号のうち最高レベルを持つ１つを供給し、最高のレベルを持つ当該積分された信号に依存する明るさを生成する。色入力信号の瞬間的な最高レベルが個別に利用されるため、照明ユニットの明るさが最適に制御されることができる。これに対し、米国特許出願公開US2002/0122020に開示された自動明るさ制御は、バックライトユニットの明るさを制御するために、平均化された入力信号Ｒ、Ｇ及びＢの合計を常に利用し、瞬間的に最高レベルを持つ平均化された入力信号を利用しない。
【００１０】
好ましくは、照明ユニットにより生成される明るさは、最高レベルを持つ積分された信号のレベルに比例する。ビデオ入力信号に基づいて自動的に実行される斯かる照明ユニットの明るさ制御もまた、自動明るさ制御と呼ばれる。任意にユーザにより制御される明るさ制御もが実装されても良い。
【００１１】
マトリクス型ディスプレイが透過率を変調する透過型画素を有し、該マトリクス型ディスプレイが観測者と照明ユニットとの間に位置する場合には、照明ユニットは通常、バックライト又はバックライトユニットとも呼ばれる。
【００１２】
請求項２において定義される実施例は、照明ユニット用の制御信号を生成する単純な回路を提供する。該制御信号は、最高レベルを（瞬間的に）持つ積分された色入力信号のレベルに応じて変化する。
【００１３】
請求項３において定義される実施例においては、照明ユニットに供給される制御信号が、（１）ユーザにより制御されたレベルか又は（２）全ての積分された信号のうちで最高のレベルを持つ積分された信号かの、いずれか高い方のレベルを持つレベルである。従って、ユーザにより制御される明るさレベルが比較的高い場合には、積分された信号のうち最も高いものに依存した自動明るさ制御のために、小さな範囲しか利用可能ではない。しかしながら、ユーザにより制御される明るさレベルが比較的低い場合には、最高の瞬間的なレベルを持つ積分された信号を利用した自動明るさ制御のために、広い範囲が利用可能である。このことは、自動明るさ制御により利用可能な明るさの範囲が最適に利用されるという利点を持つ。
【００１４】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明による明るさ制御回路を有する表示装置のブロック図を示す。該表示装置は、明るさ調節回路１、照明ユニット２、反射型又は透過型マトリクス表示ユニット３及び画像処理回路４を有する。
【００１６】
マトリクス表示ユニット３は、マトリクスディスプレイ３０、選択ドライバ５及びデータドライバ６を有する。マトリクスディスプレイ３０は、選択電極５０とデータ電極６０との交点における画素Ｐｉのアレイを有する。画素ＰｉはＬＣＤセルであっても良いし、又は照射光の量を変調することが可能な他のいずれのセルであっても良い。該セルは、自身の透過率（例えばＬＣＤ）又は反射率（例えばＤＭＤ）を変調することができる。マルチカラー型マトリクスディスプレイにおいては、前記セルは例えば、同一の構造を持つ隣接するセルの前における種々の色フィルタ（例えばＬＣＤセル用の）、又はセル毎に異なる色を付された粒子（例えば電気泳動セル）を利用することにより、種々の色の光を変調しても良い。
【００１７】
選択ドライバ５は、選択電極５０に選択電圧を供給する。データドライバ６は、データ電極６０にデータ電圧を供給する。通常、選択電極５０は１つずつ選択され、データ電圧は、選択された選択電極５０と関連する画素Ｐｉの線に対して、データ電極６０を介して平行に供給される。しかしながら本発明は、マトリクスディスプレイ３０の当該特定の駆動に限定されるものではない。例えば、幾つかの選択電極５０に関連する画素Ｐｉの幾つかの線が同時に選択され、データ電極６０毎に同じデータ電圧を受信しても良い。
【００１８】
照明ユニット２は、マトリクスディスプレイ３０に向けて誘導され画素Ｐｉを照射する光Ｌを生成する、光源（図示されていない）を有する。通常、透過型のマトリクスディスプレイについては、照明ユニット２はマトリクスディスプレイ３０の背面に配置され、マトリクスディスプレイ３０は観測者と照明ユニット２との間となる。反射型マトリクスディスプレイについては、照明ユニット２はマトリクスディスプレイ３０の前方に位置し、セルの反射状態（例えば角度）に依存して、マトリクスディスプレイ３０を介して観測者に向けて光を反射する。通常、光源はガス放電ランプである。
【００１９】
画像処理回路４は、マトリクスディスプレイ３０に表示される必要がある入力画像信号ＩＳを受信する。該画像信号ＩＳは、静的な画像情報を有しても良いし、又は動的な画像情報を有しても良い。後者の場合、画像信号ＩＳは一般にビデオ信号と呼ばれる。画像処理回路４は、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のコンポーネント信号と呼ばれる（ＲＧＢ信号とも呼ばれる）色入力信号Ｒ、Ｇ及びＢを、明るさ制御回路１に供給する。画像信号ＩＳは、既にこれらの赤、緑及び青コンポーネント信号を有していても良い。代替として、画像信号ＩＳは、Ｙ（輝度）及びＵ、Ｖ（色差）信号を有しても良い。ＲＧＢ信号が画像信号ＩＳにおいて利用可能である場合には、これらＲＧＢ信号が色入力信号Ｒ、Ｇ及びＢとして明るさ制御回路１に直接に供給される。そうでなければ、画像信号ＩＳは、ＲＧＢ信号を得るために処理される必要がある。画像処理回路４は更に、データドライバ６に供給される入力データ信号ＤＳと、選択ドライバ５及びデータトライバ６の同期した動作を制御する制御信号ＣＳとを、更に生成する。入力データ信号ＤＳもまた、ＲＧＢ信号に基づく。通常、画素Ｐｉの構造に依存して、ＲＧＢ信号を対応する画素Ｐｉを駆動するために適切なものとするための処理が必要とされる。
【００２０】
本発明による明るさ制御回路１は、色入力信号Ｒ、Ｇ及びＢを積分し、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢを得るための積分器１０を有する。好ましくは、積分の時定数は、少なくとも１つのフレーム期間となるよう選択される。セレクタ１１は、最高の瞬間的なレベルを持つ積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうちの１つを、照明ユニット制御信号ＢＣＳとして照明ユニット２に供給する。照明ユニット２は、照明ユニット制御信号ＢＣＳに比例し、最高の平均レベルが増大すると増大する明るさを生成する。好ましくは、照明ユニット２の明るさは、照明ユニット制御信号ＢＣＳに比例する。
【００２１】
積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢの平均値は、表示される画像の実際の画像コンテントに依存して変動することは留意される必要がある。従って、同一のフレーム期間内において、異なる積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢが連続して最高レベルを持つことが起こり得る。照明ユニット２の明るさは、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうちの最高レベルを持つ１つにより、常に決定される。従って、照明ユニット２は常に、表示されている実際の画像に対してとり得る最高の明るさを供給することが可能である。
【００２２】
図２は、本発明によるセレクタのより詳細な回路図を示す。セレクタ１１はオペアンプＯＡを有し、該オペアンプＯＡは、基準電圧ＶＢを受信するための反転入力部−と、非反転入力部＋と、非反転入力部＋に接続された出力部とを持つ。前記出力部は、照明ユニット２の明るさを制御するため、照明ユニット制御信号ＢＣＳを照明ユニット２に供給する。
【００２３】
整流器Ｄ１は、非反転入力部＋に結合された陰極ＣＡ１と、積分された信号ＩＲを受信する陽極ＡＮ１とを持つ。整流器Ｄ２は、非反転入力部＋に結合された陰極ＣＡ２と、積分された信号ＩＧを受信する陽極ＡＮ２とを持つ。整流器Ｄ３は、非反転入力部＋に結合された陰極ＣＡ３と、積分された信号ＩＢを受信する陽極ＡＮ３とを持つ。図２に示されるセレクタの動作は、図３Ａ及び３Ｂに関連して説明される。
【００２４】
図３Ａ及び３Ｂは、図２に示されたセレクタの動作を説明するための信号を示す。図３Ａ及び３Ｂは共に、反転入力部−における電圧ＶＢのレベル及び整流器Ｄ１の陽極ＡＮ１における積分された信号ＩＲのレベルに依存する、オペアンプＯＡの出力部における照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルを、時間ｔの関数として示す。積分された信号ＩＲのレベルが、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうち最も高いことが仮定されている。従って、他のダイオードＤ２及びＤ３はブロックされる。
【００２５】
図３Ａは、積分された信号ＩＲ及び電圧ＶＢの変化するレベルに対しての、オペアンプＯＡの出力部における照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルを示す。説明を容易にするため、積分された信号ＩＲは、時間ｔ０における開始値Ａから、時間ｔ３におけるレベルゼロまで線形に減少することが仮定される。電圧ＶＢのレベルは、時間ｔ１におけるレベルゼロから、時間ｔ３よりも後の時間ｔ４におけるレベルＡまで、線形に上昇する。非反転入力部＋とオペアンプＯＡの出力部とは相互接続されていることは、留意される必要がある。従って、照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルは、オペアンプＯＡの非反転入力部のレベルと同一である。更に、説明を容易にするため、整流器Ｄ１乃至Ｄ３の両端には、これら整流器が導電状態である場合には、電圧降下は発生しないと仮定する。更に、オペアンプＯＡの増幅率は非常に高く、そのため安定状態においては、オペアンプＯＡの入力部における電圧が等しくなるものと仮定する。
【００２６】
従って、電圧ＶＢのレベルが、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢの全てのレベルよりも高い限り、ダイオードＤ１乃至Ｄ３はブロックされ、照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルは電圧ＶＢのレベルに追従する。ユーザが明るさ設定及び従って電圧ＶＢのレベルを制御する場合、電圧ＶＢの変化するレベルが、照明ユニット制御信号ＢＣＳを同じ態様で変化させ、従って照明ユニット２により生成される明るさが、ユーザによる明るさ設定に従って変化する。
【００２７】
一方、積分された信号ＩＲのレベルが電圧ＶＢのレベルよりも高い限り、積分された信号ＩＲのレベルが、照明ユニット制御信号ＢＣＳとして供給される。従って、より一般的には、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうち最も高いもののレベルが電圧ＶＢのユーザが設定したレベルよりも高い限り、照明ユニット２の明るさが、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうち最も高いもののレベルを用いて自動的に制御される。電圧ＶＢのレベルの設定が比較的低い場合、照明ユニット２の明るさの自動的な制御のために利用可能な範囲は、電圧ＶＢのレベルの設定が比較的高い場合よりも大きい。
【００２８】
図３Ｂにおいて、電圧ＶＢのレベルが一定である場合に、時間の関数として照明ユニット制御信号ＢＣＳがどのように変化するか、及び積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうち最高のレベルを持つ積分された信号ＩＲがどのように変化するかが示される。結果の照明ユニット制御信号ＢＣＳは、小さなばつ印により示される。時間ｔ１０まで、及び時間ｔ１１より後では、電圧ＶＢのレベルは積分された信号ＩＲのレベルよりも高く、従って照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルは、ユーザにより制御される明るさ制御により設定される当該調節可能なレベルと等しい。時間ｔ１０からｔ１１までは、積分された信号ＩＲのレベルは、電圧ＶＢの設定レベルよりも高い。このとき、照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルは、積分された信号ＩＲの変化するレベルに追従する。照明ユニット２の明るさは、照明ユニット制御信号ＢＣＳのレベルを用いて制御され、従って時間ｔ１０とｔ１１との間は、積分された信号ＩＲが変化する波形に従って、明るさが増大する。
【００２９】
通常、照明ユニット２の明るさは、所定の最大値までに制限される。照明ユニット制御信号ＢＣＳが、当該明るさの最大レベルに対応する最大制御レベルに到達した場合、制御レベルの更なる増大は照明ユニット２の明るさに影響を及ぼさない。従って、ユーザによる明るさ制御が最大値に設定され、且つ電圧ＶＢのレベルが最大制御レベルである場合には、積分された信号ＩＲ、ＩＧ及びＩＢのうちの最高のレベルを利用した自動的な明るさ制御は効果を持たない。
【００３０】
議論を続けると、図２において示される回路は、明るさ制御回路１を備える。該回路１においては、積分された信号のレベルのうち最高のレベルが、ユーザによる明るさ設定に依存する電圧ＶＢのレベルよりも高い場合、当該最高のレベルを持つ積分された信号のレベルを用いて、照明ユニット２の明るさが自動的に制御される。該回路は、ユーザにより定義された電圧レベルＶＢにより定義される明るさレベルを超える利用可能な明るさ範囲が、明るさの自動的な制御のために利用可能であるという利点を持つ。該明るさの自動的な制御は、全ての色のコンポーネント信号の合計に基づくのではなく、最高のレベルを持つ１つを利用するために全ての色コンポーネントの平均値を個別に考慮する。このことは、特に例えば青空、緑のフットボール競技場若しくはゴルフ場又は赤い日の出のように、表示される画像の広い範囲が同一の色を持つ場合に、明るさ制御回路１の挙動を改善する。
【００３１】
勿論、同一の挙動を得るために、他のアナログ又はディジタル回路が利用されても良い。代替として、前記明るさ制御回路は、例えばディジタル形式で利用可能なＲＧＢ信号に対して演算を実行する、プログラムされたプロセッサを利用して実現されても良い。当該演算は、それぞれのＲＧＢ信号の積分（平均化）、最も高い瞬間的な値の決定、当該値の基準電圧ＶＢとの比較、及びディジタル形式での照明ユニット制御信号ＢＣＳの生成を含む。該ディジタル形式は、照明ユニット２に直接供給されても良いし、又は最初にディジタル−アナログ変換器によってアナログの照明ユニット制御信号ＢＣＳに変換されても良い。
【００３２】
上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。
【００３３】
請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による明るさ制御回路を有する表示装置のブロック図を示す。
【図２】本発明によるセレクタのより詳細な回路図を示す。
【図３（Ａ）】図２に示されたセレクタの動作を説明するための信号を示す。
【図３（Ｂ）】図２に示されたセレクタの動作を説明するための信号を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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