JP5301161B2 - カラー画像のフィールド・シーケンシャル・ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像用のディスプレイに関する。本発明は、コンピュータ・ディスプレイ、テレビジョン、デジタル・ビデオ・プロジェクタなどが一般的に含まれるカラー・ディスプレイに対して応用例が考えられる。

本出願は、米国特許出願第６０／６３８，１２２号明細書（２００４年１２月２３日出願）からの優先権を主張する。米国において、本出願は、米国特許法第１１９条の下で米国特許出願第６０／６３８，１２２号明細書（２００４年１２月２３日出願）の利益を主張する。なお、この文献は本明細書において参照により取り入れられている。

通常、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）には、バックライトおよびスクリーンが備わっており、スクリーンは、バックライトの前方に設けられた透過率可変の画素から構成されている。バックライトによって、ＬＣＤの背面が均一に照明される。画素は、画素の透過率を下げることによって暗くすることができる。画素は、バックライトからの光が通過できるように画素の透過率を上げることによって、明るく見えるようにすることができる。画像をＬＣＤ上に表示することは、好適な駆動信号を画素に加えて所望のパターンの明暗領域を形成することによって行なうことができる。

通常、カラーＬＣＤでは、各画素は、別個に制御可能な赤色、緑色、および青色の要素から構成される。それぞれの要素には、対応する色の光を通すフィルタが含まれている。たとえば、赤色の要素には赤色フィルタが含まれている。画素中の赤色の要素のみが光を透過するように設定した場合、光は赤色フィルタを通過して、画素は赤く見える。画素が他の色を有するようにすることは、透過率の異なる赤色、緑色、および青色の要素を組み合わせる信号を加えることによって可能である。

通常、蛍光ランプを用いて、ＬＣＤの背面を照明する。「高ダイナミック・レンジ・ディスプレイ装置」と題されたＰＣＴ公開第ＷＯ０３０７７０１３Ａ３号明細書には、バックライトとしてＬＥＤが使用される高ダイナミック・レンジ・ディスプレイが開示されている。

費用対効果の高いカラー・ディスプレイが求められている。特に、高品質のカラー画像が得られるディスプレイが求められている。

本発明には多くの態様が備わっている。本発明の一態様では、表示画面において画像を表示するための方法が提供される。本方法は、別個に制御可能である光源の複数の群を含むアレイであって、各群の光源は複数の色の１つに対応する光を放出する、アレイを用意すること、複数の画素を含む変調器のアクティブ領域上に各群が輝度パターンを投射するように、画像データに応答してアレイを駆動すること、アクティブ領域からの光が表示画面まで進むことを選択的に可能にするように変調器の画素を制御すること、を含む。本方法は、画像の異なる色成分または画像の異なる色成分群を、時間多重化法で表示しても良い。

本発明の別の態様では、表示画面において画像を表示するための装置が提供される。装置には、別個に制御可能である光源の複数の群を含むアレイが含まれる。各群の光源は、複数の色の１つに対応する光を放出する。また装置は、複数の画素を含むアクティブ領域を有する変調器を含む。アクティブ領域は、アレイによって照明される。各画素は、アクティブ領域に入射する光のうち表示画面まで進む割合を変えられるように制御可能である。また装置は、変調器のアクティブ領域上に輝度パターンを投射するように制御信号に基づいて各光源群を駆動するように構成された制御回路を含む。各群に対する輝度パターンは、アクティブ領域上で強度の変化を伴う。一部の実施形態では、制御装置は、複数の群のうち異なる群、または２つ以上の群からなる異なる組を時間多重化法で動作させるように構成される。本発明の一部の実施形態では、制御装置は、アレイの異なる部分を別個に制御する。本発明のこのような実施形態では、複数の群のうち異なる群、または群からなる異なる組は、同じ時間間隔の間、アレイの異なる部分においてアクティブであっても良い。

以下、本発明のさらなる態様および本発明の特定の実施形態の特徴について説明する。
図面では、本発明の限定的でない実施形態が例示されている。

以下の説明を通して、本発明のより十分な理解が得られるように、特定の詳細について述べている。しかし本発明は、これらの詳細を伴わずに実行しても良い。他の場合では、本発明が不必要に不明瞭になることを避けるために、良く知られた要素については詳細に図示することも説明することも行なっていない。したがって明細書および図面は、例示的な意味で（限定的な意味ではなく）考慮されるべきである。

図１は、本発明の実施形態によるディスプレイ１０を示す概略図である。ディスプレイ１０には変調器１２が備わっている。変調器１２には複数の画素１３が備わっている。変調器１２によって、バックライト１４からの光が変調される。バックライト１４には、光源１６のアレイが備わっている。本発明の一部の実施形態では、光源１６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

変調器１２は、透過型の変調器（たとえばＬＣＤパネル）であっても良い。この場合、各画素１３を透過する光の量を変えることができる。または変調器１２は、反射型の変調器であっても良い。本発明の一部の実施形態では、変調器１２にはグレー・スケールの変調器が備わっていても良い。これはたとえば、モノクロームのＬＣＤパネルまたはデジタル・ミラー・アレイである。

光源のアレイ１４には、複数の色のそれぞれに属する独立に制御可能な光源が含まれている。光源の色を、種々の割合で互いに組み合わせて、色域内の色を生成することができる。たとえば、色は、赤色、緑色、および青色であっても良い。これらの色を混合して、ＲＧＢ色域内のどんな色も得ることができる。例示した実施形態では、光源には、赤色光源１６Ｒ、緑色光源１６Ｇ、および青色光源１６Ｂが備わっている。通常、光源の配置は、各色の光源がアレイ１４に渡って実質的に均一に分配されるように行なわれる。図２に、アレイ１４内での光源の可能な配置を示す。

光源１６を対称的に配置することによって、光源２６は、光源１６が存在するいずれか１色の光を用いて、変調器１２のアクティブ領域を比較的均一に照明することができる。好ましくは、各色の隣接する光源１６の点像分布関数が互いにオーバーラップしている。

すべての光源１６の最大強度が同じである必要はない。たとえば、光源に対してＬＥＤを用いると便利である。ＬＥＤは、色が異なると効率が異なる傾向がある。通常、緑色ＬＥＤの効率（所定の電力に対して生成される光の量）は、赤色ＬＥＤの効率よりも高い。典型的な赤色および緑色ＬＥＤの効率は、典型的な青色ＬＥＤよりも高い。ある程度までは、利用可能などの色のＬＥＤに対しても、費用をかければ明るくすることができる。ディスプレイをデザインする者が適切なＬＥＤを選択する場合、最大の光出力、要求電力、およびコストなどの因子に基づいて行なうことができる。現在、赤色、緑色、および青色ＬＥＤをほぼ３：５：１の光束比で実現した場合に、費用効果が最も高いようであるということが一般的に知られている。このような光束比では、赤色ＬＥＤは青色ＬＥＤよりも３倍明るく、緑色ＬＥＤは青色ＬＥＤよりも５倍明るい。

本発明の一部の実施形態では、アレイ１４内での各色の光源１６の数は、光源の光束比に少なくともほぼ反比例している。たとえば、アレイの光源の３色の光束比が３：５：１である場合、アレイ内での３色のそれぞれに対する光源の数は、５：３：１５の比であり得る。各色の光源は、アレイ上で実質的に一様に分配される。一部の実施形態では、各色の光源の点像分布関数の幅は、その色の隣接する光源間の間隔とともに増加する。１色の光源の点像分布関数の幅は、アレイ１４内でのその色の隣接する光源間の間隔に正比例しても良い。

各光源１６は、変調器１２のアクティブ領域の少なくとも一部を照明する。アレイ１４の異なる領域での異なる色の光源１６は、独立に制御可能である。図２に、光源制御信号１７Ｒ、１７Ｇ、および１７Ｂを示す。これらは、アレイ１４内での赤色、緑色、および青色光源から放出される光の強度をそれぞれ制御する。アレイ１４の異なる領域での光源１６の強度を変えて、変調器１２のアクティブ領域上に所望の輝度パターンを投射するようにすることができる。輝度パターンは、変調器１２のアクティブ領域上の各点に対して、その点での輝度に大きく寄与する複数の光源１６のそれぞれから寄与される輝度を全体として加えることによって、予測しても良い。

ディスプレイ１０は、カラー画像をフレーム連続モードで表示するように操作しても良い。このモードでは、アレイ１４内の光源の操作は時間多重化されている。図１Ａに、本発明を実施するための単純なフレーム連続法３０を開示する。ブロック３２では、第１の変調器信号が変調器１２に加えられ、第１の光源駆動信号が第１の色の光源１６に加えられる。光源１６は、第１の色の第１の輝度パターンを、変調器１２のアクティブ領域上に形成する。第１の輝度パターンの強度は、第１の光源駆動信号内で具体化されるデータに基づいて、変調器１２のアクティブ領域上で変化する。光が表示画面１５へ進む際に、変調器１２の画素１３によって光はさらに変調される。変調器１２がモノクローム変調器である場合、変調器１２は、個々の色を、カラー・フィルタの設定の調整によって補正することはできない（モノクローム変調器には通常、カラー・フィルタが無いからである）。

方法３０は、ブロック３２Ｂおよび３２Ｃを順次、実行する。これらでは、他の色に対して変調および光源駆動信号が加えられる。変調および光源駆動信号の最後（Ｎ番目）の組が加えられた後で、方法３０はブロック３２Ａに戻る。

好ましくは、方法３０は、ブロック３２Ａ、３２Ｂ、および３２Ｃの繰り返しを十分速く行なって、表示画面１５を見ている者にとって、知覚するカラー画像がちらついて気になるようなことがないようにする。人間の視覚システムは通常、大まかに５０Ｈｚ〜６０Ｈｚを超える周波数で起こるちらつきは無視する。

本発明の一部の実施形態では、方法３０は、少なくとも５０〜６０Ｈｚのレートで繰り返される。３色（たとえば赤色、緑色、および青色）が存在する場合、変調器１２は、約１５０〜１８０Ｈｚのレートで動作する必要がある。方法２０を用いてディスプレイ１０を比較的高いレートで駆動する場合、変調器１２のタイプは、このようなレートをサポートするものでなければならない。

ディスプレイには、制御装置１９が含まれていても良い。制御装置１９は、所望の画像を表示するための好適な光源制御信号１７および変調器制御信号１８を生成する。所望の画像を、画像データ１１によって指定しても良い。画像データ１１は、直接的または間接的に、各画素に対する明度を指定する。画像データ１１は、好適であればどんなフォーマットを有していても良く、また輝度および明度を指定する際に、好適であればどんなカラー・モデルを用いても良い。たとえば、画像データ１１は、以下のものを指定しても良い。各画素に対する赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）明度；ＹＩＱ値（この値では、各画素が、輝度と言われる値（Ｙ）とクロミナンスと言われる一対の値（Ｉ、Ｑ）とによって表現される）；ＣＭＹもしくはＣＭＹＫ値；ＹＵＶ値；ＹＣｂＣｒ値；ＨＳＶ値；またはＨＳＬ値。

図１Ｂに、光源制御信号１７および変調器制御信号１８を生成するための方法２０を示す。方法２０は、画像データ１１から光源制御信号１７を生成することによって開始される。これは、ブロック２１−１、２１−２、および２１−３において、アレイ１４内の各色の光源に対して別個に行なわれる。図１Ｂの実施形態では、光源制御信号１７には、信号１７−１、１７−２、および１７−３が含まれている。各信号は、アレイ１４内の１色のＬＥＤを制御する。

各色に対して変調器１２のアクティブ領域上に、光源１６が所望の輝度パターンを投射するように、制御装置１９において、各ＬＥＤ１６を駆動するための強度を決定することによって、光源制御信号１７を生成しても良い。好ましくは、各色に対して、各画素１３における輝度パターンの輝度は、画像データ１１によってその画素１３、その色に対して指定される輝度が、画素の変調レンジ内で実現できるようなものである。すなわち、輝度Ｌは、次式となるようなものであることが望ましい。
Ｌ×Ｔ_ＭＩＮ≦Ｌ_{ＩＭＡＧＥ}≦Ｌ×Ｔ_ＭＡＸ （１）
ここで、Ｔ_ＭＩＮは画素の最小透過率、Ｔ_ＭＡＸは、画素の最大透過率、およびＬ_{ＩＭＡＧＥ}は、画像データ１１によって指定されるその色に対する画素に対する輝度である。

制御装置１９による変調器制御信号１８の生成は、各色、変調器１２の各画素１３に対して、以下のようにして行なわれても良い。すなわち、画像データ１１によって指定される所望の輝度を、その色に対する光源制御信号１７の成分によって駆動されたときにアレイ１４によって実現されるその要素における輝度で割ることによって、生成する。

光源アレイ１４によって実現される輝度は、有効輝度パターンＥＬＰと呼んでも良い。各色は別個の時間に加えられるため、ＥＬＰは各色に対して別個に算出しても良い。また変調器制御信号１８を決定するための算出は、各色に対して独立に行なっても良い。

方法２０では、光の各色に対するＥＬＰを、ブロック２２−１、２２−２、および２２−３において算出する。方法２０では、各色に対する変調器制御信号を、ブロック２３−１、２３−２、および２３−３において決定する。図１Ｂの実施形態では、変調器制御信号１８には、信号１８−１、１８−２、および１８−３が含まれている。これらは、アレイ１４内の第１、第２、および第３の色の光源からの光を変調するように、変調器をそれぞれ制御する。

方法３０は、以下のような多くの理由から、エネルギー効率が良いことが理解できる。−変調器１４はモノクローム変調器であっても良い。モノクローム変調器は、光を通すのに有効な変調器のアクティブ領域の割合が、典型的なカラー変調器の場合に可能である割合よりも大きくなるように、作ることができる。−変調器１４がモノクローム変調器である場合には、変調器内のカラー・フィルタにおいて光が吸収されることはない。

図３に、本発明によるカラー画像を表示するための代替的な方法４０を示す。方法４０は、図１に示すような装置を用いて実施しても良い。方法４０は、望ましくないちらつきを伴うことなく方法３０を実施できる程に速く変調器１２をリフレッシュすることができない状況において好都合である。

方法４０は、変調器１２のアクティブ領域の異なる部分に対して別個に実施しても良い。アクティブ領域の各部分は、アレイ１４内で表現される異なる色すべての光源を含むアレイ１４の光源のクラスタによって照明される。ブロック４２において、方法４０は、考慮される部分に対して最も重要な色を決定する。好ましくは、ブロック４２は、色を、当該部分に対して最も重要な色（１番にランク付けされる）から当該部分に対して最も重要でない色まで、ランク付けする。

どの色が「最も重要」であるかは、好適であればどんな方法で決定しても良い。たとえば、色のランク付けは、以下に示すもののどれか１つまたは何らかの組み合わせによって行なっても良い。−どの色が、当該部分での画素当たりの平均の明るさが最も高いか。当該部分での平均の明るさが最も高い色を、１番にランク付けする。平均の明るさがより高い色は、平均の明るさがより低い色よりも、高位置にランク付けする。平均の明るさの決定は、たとえば、当該部分での各画素および各色に対する明るさを加算することによって、行なっても良い。−どの色が、信号において指定されるように当該部分において平均の画素値が最も高いか。平均の画素値が最も高い色を、１番にランク付けする。平均の画素値がより高い色は、平均の画素値がより低い色よりも、高位置にランク付けする。平均の画素値の決定は、たとえば、当該部分での各画素および各色に対する画素値を加算することによって、行なっても良い。画素値を明るさに関係付ける際には、人間の視覚システムがある色に対しては他の色の場合よりも敏感であるという事実を考慮したスケーリング因子を用いる。−どの色が、当該部分での任意の画素に対する明るさが最大であるか。最大の明るさがより高い色は、最大の明るさがより低い色よりも、高位置にランク付けする。−どの色が、当該部分での任意の画素に対する画素値が最大であるか。最大の画素値がより高い色は、最大の画素値がより低い色よりも、高位置にランク付けする。−どの色が、明るさもしくは画素値、または明るさおよび画素値の何らかの組み合わせの当該部分での変化が、最大であるか。変化は、当該部分でのある色に対する最小の明るさを、当該部分でのその色に対する最大の明るさから差し引くことによって決定され得る範囲でも良いし、変化の別の目安であっても良い。当該部分での変化がより大きい色は、当該部分での変化がより小さい色よりも、高位置にランク付けする。−どの色が、当該部分で最大の空間クラスタリング度を示すか。当該部分での空間クラスタリング度がより大きい色には、当該部分でより小さい空間クラスタリング度を示す色よりも、高い優先度を割り当てても良い。当該部分において多数の連続画素が、ある色に対して同様の画素値を有する場合、その色の空間クラスタリング度は大きい。

上述の因子のうちの複数を用いて、変調器１２のアクティブ領域の一部に対して色をランク付けする場合には、異なる因子を重み付けする好適などんな方法を用いても良い。当業者であれば分かるように、重み付けを微調整して、ある特定のタイプの画像が最良に再現されるようにしても良いし、所望の効果が得られるようにしても良い。

ブロック４４では、所望の有効輝度パターン（ＥＬＰ）を、ブロック４２において特定された最も重要な（最も高い位置にランク付けされた）色に対して設定する。ＥＬＰは、好適であればどんな仕方で設定しても良い。たとえばＥＬＰは、前述したように設定しても良い。

ブロック４６では、最も重要な色に対して変調器値を決定する。変調器値は、当該部分での各画素に対する所望の輝度（画像データ１１によって指定される）を、ブロック４４で設定されたＥＬＰによって与えられるその画素に対する輝度で割ることによって、決定しても良い。

ブロック４８では、アレイ１４内の光源の残りの色に対して所望のＥＬＰを決定する。残りの色に対するＥＬＰは、各画素に対する所望の輝度（画像データ１１によって指定される）を、最も重要な色に対してブロック４６で決定された変調器値で割ることによって、おおよそ得ることができる。

ブロック５０では、変調器制御信号を生成して、変調器１２に加える。変調器制御信号は、ブロック４６で決定された値を有するように変調器１２の画素を制御するものである。またブロック５０では、光源制御信号を生成して、アレイ１４に加える。光源制御信号は、アレイ１４の光源１６に、変調器１２のアクティブ領域を照明させるものであり、照明のための光として、強度が、各色に対して、その色に対するＥＬＰ（ブロック４４または４８で決定される）に従って、変調器１２のアクティブ領域上で変化する光を用いるものである。

ブロック４４〜５０によって、変調器１２の各部分に対して、ブロック４２で特定された最も重要な色を正確に表現することが確実に行なわれる。なぜならば、ＥＬＰおよび変調器値の両方が、その最も重要な色に対して選択されるからである。最も重要な色は、変調器１２の異なる部分において異なっていても良い。画像データ１１の画像における他の色は、ほぼ再現される。

多くの場合、ブロック４２〜５０を行なうことによって表示される画像は、かなり正確である。なぜならば、典型的な画像の場合、画像の一部が単色であることが良くあるからである。画像の単色部分では、最も重要な色だけを表現すれば良い。さらに、典型的な画像では、画像の一部はグレーである。主にグレーの影である画像部分では、すべての色に対して同様の変調器値が選択される。そのため、グレー部分では、最も重要な色に対して決定された変調器値を用いても、他の低くランク付けされた色に対してもかなり正確である。

ブロック５４では、変調器１２の各部分に対して、当該部分での２番目に重要な色に対する変調器値を決定する。変調器値を決定する仕方は、最も重要な色に対する変調器値をブロック４６で決定した仕方と同じであっても良い。ブロック５６では、駆動信号がアレイ１４および変調器１２に送出される。変調器１２を駆動する駆動信号は、変調器１２の画素を、各部分での２番目に重要な色に対してブロック５４で決定された変調器値に設定するものである。

前述したように、ブロック５０は通常、最も重要な色として特定される色以外の色に対する画像データ１１によって指定される画像は、完全には再現しない。ブロック５０では、ある画素において、低くランク付けされた色の方が、画像データ１１によって指定された色よりも明るい場合があり、他の画素では、そのような色の方が、画像データ１１によって指定された色よりも暗い場合がある。

ブロック５６では任意的に、２番目に重要な色の再現におけるエラーを補償しても良い。例示した実施形態では、これはブロック５２で、２番目に重要な色に対する画素値に補正因子を加えることによって行なわれる。補正因子によって変更された画素値をブロック５４で用いて、当該の色に対する変調器値を決定する。たとえば、ブロック５０の結果、画素内で２番目に重要な色の強度が、画像データ１１によって指定されるものよりも１５％大きい場合には、ブロック５２で、２番目に重要な色に対する画素値に補正因子を加えて、その画素に対する２番目に重要な色の強度が、ブロック５６で１５％だけ低減されるようにしても良い。

たとえば、画像データ１１によってＲＧＢ値として２００、１００、５０が指定される画素を考える。変調器１２の、画素が配置される部分において、色を、赤色、緑色、青色の順番でランク付けする。実際には、ブロック５０で、画素の光強度の値が赤色２００、緑色８０、および青色６０であると仮定する。ブロック５２が実行されなかった場合には、ブロック５６において、画素の緑色強度は、所望の値１００の代わりに８０となる。ブロック５２を実行することによって、ブロック５６で画素から放出される緑色光の強度を大きくして、画素の緑色強度がブロック５０での所望の強度よりも小さかったという事実を補償することができる。たとえばブロック５２では、画素に対する所望の値を調整して、ブロック５６での画素の緑色強度が１００の代わりに１２０となるようにすることができる。次に画素の緑色強度が平均化されて、所望の値の１００になる。

ループ５８を第三色に対して行なう場合、ブロック５２での補正の決定は、ブロック５０とブロック５６の繰り返しのすべてとに渡って平均化される各色に対して所望の値が得られるように、行なわなければならない。

方法４０は、変調器１２の画素に対する値を順次に変えるものであると理解することができる。通常でない場合（たとえばモノクローム画像）を除いて、アレイ１４では、変調器１２の各設定に対してすべての色の光が得られる。すべての色に補正がされた３色が存在する実施形態では、各色に対して、画像のその色成分が表示される精度は、以後のフレームに渡って以下のように変化する。「完全」→「平均的」→「平均的」→「完全」など。純粋なフィールド・シーケンシャル・ディスプレイ法では、各色が表示されるのは、その色が適切に表示されるサブ・フレームの間だけである。しかしその色は、他のサブ・フレームでは「オフ」である。

したがって、各色に対して、方法４０などの方法を用いた場合、その後のフレーム間またはサブ・フレーム間の強度の正味の変化は、ほとんどの場合、純粋なフィールド・シーケンシャル・ディスプレイ法の場合よりもはるかに小さい。純粋なフィールド・シーケンシャル法の場合と比べて色強度のばらつきを小さくすることによって、動作するフレーム・レートを小さくする一方で、色の強度の大きなばらつきに起因する人為的なもの（たとえば色割れ）を避けることができる。たとえば方法４０は、その後の表示ブロック５０および５６が低いレートで行なわれるように、実行しても良い。たとえば、１１０Ｈｚ未満である。レートは、一部の実施形態では、５０〜６０Ｈｚと低い。方法４０によって、より高いレートで知覚される画質においても利益を得ることができる。

ブロック５２では、望ましくないちらつきを避けるために施される補正量を制限しても良い。たとえば、２番目にランク付けされた色の単一画素が、そのあるべき状態よりも８０％だけ暗い場合に、次のフレームでその画素の明るさを８０％だけ増加させると、望ましくないちらつきが知覚されるようになることがある。ブロック５２では単純に、ある特定の点で補償を中断しても良い。たとえばブロック５０では、画素の強度をその画素値の１５０％で切り取っても良い。別の方法では、ブロック５２は、非線形の補正スケールを実施して、小さい補正は完全に行なうが、より大きい補正は低減するようにしても良い。たとえば、表１のような調整表を設けても良い。

任意的にブロック５２では、２番目に重要な色に対する新しいＥＬＰを決定する。通常、これは必要ではない。なぜならば、実際の画像では多くの場合、補正因子は十分に小さく、そのため、画素に対する明るさの補正は、変調器値を変えることで実現できるからである。

一部の実施形態では、ブロック５２〜５６を、第三色また低くランク付けされた色に対して繰り返す。このことをループ５８で示す。ブロック５２〜５６の所望の繰り返しをすべて行なった後で、方法４０は、ライン５９で示されるようにブロック４２に戻る。一部の実施形態では、少なくとも一部の最も重要度の低い色に対して、変調器値を設定しない。

本発明の一部の実施形態では、ブロック５４によって、変調器値が、直近の変調器値と、何らかの閾値量を超えて異なることがないことが確実になる。これは、画素ごとのベースでまたはアクティブ領域のより大きい部分に対して、行なっても良い。変調器値が、ブロック５０とブロック５６との間で（またはブロック５６を連続的に繰り返す間に）急に変わりすぎないようにすれば、ちらつきの知覚を回避することに役立つ。

方法４０が、ビデオ画像（静止画像ではなくて）を構成する一連のフレームを表示するために用いられている場合、ブロック５０とブロック５６の各繰り返しと（ブロック５６の繰り返しが、たとえば二次色および第三色に対して行なわれる場合）は、ビデオ・シーケンスの別個のフレームを表示していても良い。別の方法では、変調器１２を十分に速く切り換えられる場合には、ブロック５０および５６を、ビデオ・シーケンスの各フレームに対して繰り返しても良い。

本発明の一部の実施形態では、それほど重要ではない色のみを補正することは、前述した通りである。最も重要な色をそれぞれ、別個のサブ・フレームで表示しても良い。たとえば、ある部分における色を、赤色、緑色、青色の順番でランク付けする場合を考える。第１のサブ・フレームでは、アレイ１４は、赤色光のみを用いて変調器１２を照明することができる。変調器１２を駆動する信号は、赤色を適切に再現するように選択することができる。第２のサブ・フレームでは、アレイ１４は、緑色および青色光のみを用いて変調器１２を照明することができる。変調器１２を駆動する信号は、緑色を適切に再現するように選択することができる。青色のレベルは、その後のフレームで補正することができるのは、前述した通りである。このような実施形態では、変調器１２は、ちらつきが知覚できないほどに速く動作させなければならない。たとえば、変調器１２を１２０Ｈｚ以上のレートで動作させて、最も重要な２つの色（この例では赤色と緑色）の両方が、６０Ｈｚの１つのフレーム内で適切に表示されるようにしても良い。それほど重要ではない色は、その後のフレームに渡って補正される。

本発明を実施するためのソフトウェアによって、たとえば以下のものを制御する調整可能なパラメータが与えられても良い。任意の画素に対して連続フレーム間で許容される変化量、フレーム内で与えられる色に対する最大の補正量、色をランク付けする方法、変調器のアクティブ領域を部分に分割する仕方など。

本発明の特定の具体化には、本発明の方法をプロセッサに行なわせるソフトウェア命令を実行するコンピュータ・プロセッサが含まれる。たとえば、ディスプレイ・ドライバ１９内の１つまたは複数のプロセッサが、図１Ａ、１Ｂ、または３の方法を実施して、プロセッサがアクセス可能なプログラム・メモリ内のソフトウェア命令を実行しても良い。本発明は、プログラム製品の形態で実現しても良い。プログラム製品には、コンピュータ・プロセッサによって実行されたときに本発明の方法をデータ・プロセッサに実行させる命令を含むコンピュータ読取可能な信号の組を伝えるどんな媒体も含まれていて良い。本発明によるプログラム製品は、多種多様な形態のいずれであっても良い。たとえばプログラム製品には、以下のような物理的媒体が含まれていても良い。たとえば磁気データ記憶媒体（フロッピィ・ディスケット、ハード・ディスク・ドライブ等）、光学式データ記憶媒体（ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ等）、電子データ記憶媒体（ＲＯＭ、フラッシュＲＡＭ等）など、または送信型媒体（たとえばデジタルまたはアナログ通信リンク）である。

構成要素（たとえばソフトウェア・モジュール、プロセッサ、アセンブリ、デバイス、回路など）について前述のように言及する場合、特に断りのない限り、その構成要素について言及すること（「手段」について言及することを含む）には、その構成要素の均等物として、説明した構成要素の機能を実行する（すなわち、機能的に均等である）任意の構成要素が含まれると解釈され、これには、例示した本発明の典型的な実施形態における機能を実行する開示した構造には構造的に同等ではない構成要素が含まれる。

前述した開示を考慮すれば当業者には明らかであるように、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明の実施において多くの変更および修正が可能である。たとえば以下の通り。−本発明の方法は、２つ、３つ、４つ以上の色がある場合にも適用できる。−変調器１２のアクティブ領域の、最も重要な色が特定される部分は、アレイ１４内の光源の１つのクラスタに必ずしも対応するわけではない。たとえば、アレイ１４に複数のクラスタが含まれ、各クラスタが１つの赤色、１つの緑色、および１つの青色光源を有する場合、方法４０のブロック４２が最も重要な色を決定する部分は、光源のこのようなクラスタの１つまたは複数に対応していても良い。本発明の一部の実施形態では、許容し得る性能の実現を、変調器１２のアクティブ領域全体を単一部分として扱って、変調器１２の領域全体が１つの色優先順位を用いるようにすることで、行なっても良い。−変調器１２の、画素群を含む部分に対して、色優先順位を決定する代わりに、それぞれが１つの画素のみを含む「複数部分」に対して、色優先順位を算出しても良い。このような場合、画素に対して最も重要な色を決定することは、その画素においてどの色が最も明るいものとして画像データ１１によって指定されるかを参照して行なっても良い。−本発明の各実施形態で説明される「色」は、「鮮明な」または「狭帯域」の原色である必要はない。色は、２つ以上の原色のブレンドとすることができる。たとえば、方法３０（図１Ａ）が作用可能であるのは、異なる色の光源からなる別個の組み合わせが、変調器上に同じ輝度パターンを投射するように、ブロック３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃのそれぞれにおいてアクティブであった場合である。狭帯域の原色の場合、色域が広くなる傾向がある。本発明の一部の実施形態では、色をランク付けすることには、各部分に対して原色の一次結合を特定すること、一次結合を、最も重要な色、２番目に重要な色、３番目に重要な色などとして扱うことが含まれていても良い。たとえば、特定の画像の特定部分に対して、最も重要な色を、赤色および青色を等しく混合した物として特定しても良い。−時間間隔は、必ずしもすべての長さが等しくなくても良い。−変調器には、多くの別個の変調器が含まれていて、それぞれが画像の異なる部分を変調するようになっていても良い。

以上、多くの典型的な態様および実施形態について述べてきたが、当業者であれば、ある特定の変更、置換、付加、およびそれらの部分集合を認めることができる。したがって別途導入される請求項には、このような変更、置換、付加、およびその部分集合がすべて、それらの真の趣旨および範囲内のものとして含まれると解釈されることが意図されている。

本発明の一態様によるディスプレイを示す概略図。 高速フィールド・シーケンシャル・ディスプレイ方法を例示するフロー・チャート。 変調器の駆動信号および光源の駆動信号を得るための方法を例示するフロー・チャート。 ディスプレイ例における光源のアレイを示す概略図。 低速フィールド・シーケンシャル・イメージング方法を例示するフロー・チャート。

Claims (58)

1. 表示画面に画像を表示するための方法であって、
   別個に制御可能である光源の複数の群を含むアレイであって、各群の光源は複数の色の１つに対応する光を放出する、前記アレイを提供すること、
   前記複数の色を重要な順にランク付けすることであって、第１の色が、前記複数の色のうちの他の色よりも重要であると決定される、前記ランク付けすること、
   前記第１の色に対応する、前記アレイの光源の複数の群のうちの第１の光源群に対する第１の有効輝度パターンを設定することであって、前記第１の有効輝度パターンは、前記第１の色に対して画像データ内で指定される値に基づくものである、前記第１の有効輝度パターンを設定すること、
   前記第１の色に対して画像データ内で指定される値、及び前記第１の有効輝度パターンに基づいて、第１の変調器値を決定すること、
   第２の色に対応する、前記アレイの光源の複数の群のうちの第２の光源群に対する第２の有効輝度パターンを設定することであって、前記第２の有効輝度パターンは、前記第１の変調器値、及び前記第２の色に対して画像データ内で指定される値に基づくものである、前記第２の有効輝度パターンを設定すること、
   前記第１の光源群が、複数の画素を含む変調器のアクティブ領域上に前記第１の有効輝度パターンを投射するように、第１の光源駆動信号で前記第１の光源群を駆動し、前記第２の光源群が、前記変調器のアクティブ領域上に前記第２の有効輝度パターンを投射するように、第２の光源駆動信号で前記第２の光源群を駆動すること、
   前記アクティブ領域からの光が前記表示画面まで進むことを選択的に可能にするように、前記第１の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御すること、
   を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記第１の変調器値を決定することが、前記第１の色に対して前記画像データ内で指定される値を、前記第１の有効輝度パターンの対応する強度で割ることを含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記第２の有効輝度パターンを設定することが、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値を前記第１の変調器値で割ることを含む、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記第１の光源駆動信号で前記第１の光源群を駆動すること、前記第２の光源駆動信号で前記第２の光源群を駆動すること、及び前記第１の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御することが、第１の時間間隔の間に発生し、前記方法は、前記第１の時間間隔の後の第２の時間間隔において、前記第２の光源駆動信号とは異なる新しい光源駆動信号を用いて、前記第２の光源群を駆動することを備える方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値から前記新しい光源駆動信号を生成することを備える方法。
6. 請求項４に記載の方法であって、
   前記第２の時間間隔の間に、第２の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御すること、及び前記第２の変調器値を、
   前記第２の色に対する補正因子の組を、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値と、前記第１の時間間隔において前記第２の色に対して推定される光出力値との間の差異に基づいて決定すること、
   前記第２の変調器値を、少なくとも、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値、前記補正因子、および前記第２の色に対して推定される輝度パターンに基づいて生成すること、
   を含むステップにより生成することを備える方法。
7. 請求項６に記載の方法において、前記補正因子の組は、前記変調器の領域内の各画素に対する補正因子を含む、方法。
8. 請求項６に記載の方法において、前記第２の変調器値を生成することは、前記第２の変調器値が前記第１の変調器値と、閾値量を超えて異なることがないように、前記第２の変調器値を設定することを含む、方法。
9. 請求項６に記載の方法において、前記第２の変調器値を生成することは、前記補正因子が閾値量を超えることがないように前記補正因子を設定することを含む、方法。
10. 請求項４に記載の方法であって、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔の少なくとも一方の間、第３の色における第３の有効輝度パターンを変調器上に形成するように光源の複数の群のうちの第３の光源群を動作させることを備える方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、前記第２の時間間隔の後の第３の時間間隔において、第３の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御することを備え、前記第３の変調器値は、前記第３の色に対して前記画像データ内で指定される値に基づいて決定されている、方法。
12. 請求項１に記載の方法において、前記複数の色をランク付けすることは、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均画素値が指定される色を特定することを含む、方法。
13. 請求項１に記載の方法において、前記複数の色をランク付けすることは、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均明るさが指定される色を特定することを含む、方法。
14. 請求項１に記載の方法において、前記複数の色をランク付けすることは、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素値が指定される色を特定することを含む、方法。
15. 請求項１に記載の方法において、前記複数の色をランク付けすることは、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素明るさが指定される色を特定することを含む、方法。
16. 請求項１に記載の方法において、前記複数の色をランク付けすることは、前記複数の色のうち、前記画像データによって画素値の最大の変化が指定される色を特定することを含む、方法。
17. 請求項１に記載の方法において、前記複数の色をランク付けすることは、前記複数の色のうち、前記画像データによって明るさの最大の変化が指定される色を特定することを含む、方法。
18. 請求項１に記載の方法において、
    前記複数の色をランク付けすることは、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均画素値が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均明るさが指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素値が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素明るさが指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって画素値の最大の変化が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって明るさの最大の変化が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の空間クラスタリング度が指定される色を特定することのうちの１つ以上の組み合わせ、または
    これらの２つ以上の組み合わせを含む、方法。
19. 請求項４に記載の方法において、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔は、繰り返される周期内で発生し、各周期の間、少なくとも最も重要度の低い色に対する画像データによって指定される値に基づいた変調器値はない、方法。
20. 請求項４に記載の方法において、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔は両方とも、１１０Ｈｚを超えないレートで繰り返す周期で発生する、方法。
21. 請求項１に記載の方法において、前記方法は、前記変調器の複数の部分の各々に対して別個に行なわれ、前記複数の部分の各々は、前記変調器の複数の画素を含む、方法。
22. 請求項１に記載の方法において、前記画像データは赤色、緑色、および青色の値を含む、方法。
23. 請求項１に記載の方法において、前記画像データはビデオ・データを含み、前記ビデオ・データは複数のフレームを含み、前記方法は、前記ビデオ・データの各フレームに対して繰り返される、方法。
24. 表示画面において画像を表示するための装置であって、
    別個に制御可能である光源の複数の群を含むアレイであって、各群の光源は複数の色の１つに対応する光を放出する、アレイと、
    複数の画素を含むアクティブ領域を有する変調器であって、前記アクティブ領域は前記アレイによって照明され、各画素は、前記アクティブ領域に入射する光のうち前記表示画面まで進む割合を変えられるように制御可能である、前記変調器と、
    制御回路であって、
    前記複数の色を重要な順にランク付けすることであって、第１の色が、前記複数の色のうちの他の色よりも重要であると決定される、前記ランク付けすること、
    前記第１の色に対応する、前記アレイの光源の複数の群のうちの第１の光源群に対する第１の有効輝度パターンを設定することであって、前記第１の有効輝度パターンは、前記第１の色に対して画像データ内で指定される値に基づくものである、前記第１の有効輝度パターンを設定すること、
    前記第１の色に対して前記画像データ内で指定される値、及び前記第１の有効輝度パターンに基づいて、第１の変調器値を決定すること、
    第２の色に対応する、前記アレイの光源の複数の群のうちの第２の光源群に対する第２の有効輝度パターンを設定することであって、前記第２の有効輝度パターンは、前記第１の変調器値、及び前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値に基づくものである、前記第２の有効輝度パターンを設定すること、
    前記第１の光源群が、前記変調器のアクティブ領域上に前記第１の有効輝度パターンを投射するように、第１の光源駆動信号で前記第１の光源群を駆動し、前記第２の光源群が、前記変調器のアクティブ領域上に前記第２の有効輝度パターンを投射するように、第２の光源駆動信号で前記第２の光源群を駆動すること、
    前記アクティブ領域からの光が前記表示画面まで進むことを選択的に可能にするように、前記第１の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御すること
    を行なうように構成された前記制御回路と、
    を備える装置。
25. 請求項２４に記載の装置において、前記変調器が透過型変調器である、装置。
26. 請求項２５に記載の装置において、前記変調器がＬＣＤパネルを含む、装置。
27. 請求項２６に記載の装置において、前記ＬＣＤパネルがグレー・スケールＬＣＤパネルである、装置。
28. 請求項２４に記載の装置において、前記変調器が反射型変調器である、装置。
29. 請求項２４に記載の装置であって、少なくとも３つの光源群を備える装置。
30. 請求項２９に記載の装置において、前記３つの光源群は、赤色光を放出する赤色の光源群、緑色光を放出する緑色の光源群、および青色光を放出する青色の光源群を含む、装置。
31. 請求項２４に記載の装置において、前記光源は発光ダイオードを含む、装置。
32. 請求項２４に記載の装置において、前記光源の複数の群のうちの２つ以上の光源群は、異なる数の光源で構成される、装置。
33. 請求項３２に記載の装置において、前記光源の複数の群のうちの各光源群の光源は、変調器に対して一様に分配されている、装置。
34. 請求項２４に記載の装置において、前記光源の複数の群のうちの各群内の光源のうち隣接する光源の点像分布関数は互いにオーバーラップしている、装置。
35. 請求項３４に記載の装置において、前記光源の複数の群のうちのいずれか１つの光源群内の光源のうち隣接する光源間の平均間隔と光源群内の光源の点像分布関数の幅との比率は、アレイ内のすべての光源群に対して同じで±２０％以内である、装置。
36. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、ソフトウェア命令を実行するデータ・プロセッサを含む、装置。
37. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記第１の色に対して前記画像データ内で指定される値を、前記第１の有効輝度パターンの対応する強度で割ることにより、前記第１の変調器値を決定するように構成されている、装置。
38. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値を前記第１の変調器値で割ることにより、前記第２の有効輝度パターンを設定するように構成されている、装置。
39. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、第１の時間間隔の間に、前記第１の光源駆動信号で前記第１の光源群を駆動し、前記第２の光源駆動信号で前記第２の光源群を駆動し、かつ前記第１の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御するように構成され、前記制御回路は、前記第１の時間間隔の後の第２の時間間隔において、前記第２の光源駆動信号とは異なる新しい光源駆動信号を用いて、前記第２の光源群を駆動するように構成されている、装置。
40. 請求項３９に記載の装置において、前記制御回路は、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値から前記新しい光源駆動信号を生成するように構成されている、装置。
41. 請求項３９に記載の装置において、前記制御回路は、前記第２の時間間隔の間に、第２の変調器値に基づいて前記変調器の画素を制御し、かつ前記第２の変調器値を、
    前記第２の色に対する補正因子の組を、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値と、前記第１の時間間隔において前記第２の色に対して推定される光出力値との間の差異に基づいて決定すること、
    前記第２の変調器値を、少なくとも、前記第２の色に対して前記画像データ内で指定される値、前記補正因子、および前記第２の色に対して推定される輝度パターンに基づいて生成すること、
    を含むステップにより生成するように構成されている、装置。
42. 請求項４１に記載の装置において、前記補正因子の組は、前記変調器の領域内の各画素に対する補正因子を含む、装置。
43. 請求項４１に記載の装置において、前記制御回路は、前記第２の変調器値が前記第１の変調器値と、閾値量を超えて異なることがないように、前記第２の変調器値を設定することにより、前記第２の変調器値を生成するように構成されている、装置。
44. 請求項４１に記載の装置において、前記制御回路は、前記補正因子が閾値量を超えることがないように前記補正因子を設定することにより、前記第２の変調器値を生成するように構成されている、装置。
45. 請求項３９に記載の装置において、前記制御回路は、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔の少なくとも一方の間、第３の色における第３の有効輝度パターンを変調器上に形成するように前記光源の複数の群のうちの第３の光源群を動作させるように構成されている、装置。
46. 請求項４５に記載の装置において、前記制御回路は、前記第２の時間間隔の後の第３の時間間隔において、前記第３の色に対して前記画像データ内で指定される値に基づいた第３の変調器値を有するように、前記変調器の画素を制御するように構成されている、装置。
47. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均画素値が指定される色を特定することにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
48. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均明るさが指定される色を特定することにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
49. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素値が指定される色を特定することにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
50. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素明るさが指定される色を特定することにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
51. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記複数の色のうち、前記画像データによって画素値の最大の変化が指定される色を特定することにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
52. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、前記複数の色のうち、前記画像データによって明るさの最大の変化が指定される色を特定することにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
53. 請求項２４に記載の装置において、前記制御回路は、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均画素値が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の平均明るさが指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素値が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の個別画素明るさが指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって画素値の最大の変化が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって明るさの最大の変化が指定される色を特定すること、
    前記複数の色のうち、前記画像データによって最大の空間クラスタリング度が指定される色を特定することのうちの１つ以上の組み合わせ、または
    これらの２つ以上の組み合わせにより、前記複数の色をランク付けするように構成されている、装置。
54. 請求項３９に記載の装置において、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔は、繰り返される周期内で発生し、各周期の間、少なくとも最も重要度の低い色に対する画像データによって指定される値に基づいた変調器値はない、装置。
55. 請求項３９に記載の装置において、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔は両方とも、１１０Ｈｚを超えないレートで繰り返す周期で発生する、装置。
56. 請求項２４に記載の装置において、前記変調器は、複数の部分を含み、前記複数の部分の各々は、前記変調器の複数の画素を含み、前記制御回路は、前記複数の色をランク付けし、第１の有効輝度パターンを設定し、第１の変調器値を決定し、第２の有効輝度パターンを設定し、前記第１及び第２の光源群を駆動し、前記変調器の画素を前記複数の部分の各々に対して別個に制御するように構成されている、装置。
57. 請求項２４に記載の装置において、前記画像データは赤色、緑色、および青色の値を含む、装置。
58. 請求項２４に記載の装置において、前記画像データはビデオ・データを含み、前記ビデオ・データは複数のフレームを含み、方法が前記ビデオ・データの各フレームに対して繰り返される、装置。

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