JP2005521905A - Ｌｃディスプレイ用のウィンドウ輝度エンハンスメント - Google Patents

Abstract

ＬＣＤモニタにおいて、表示される情報の所定の部分（ＰＡ）は、バックライト（ＢＬＵ）により多くの光を発生させることで、強調表示される。所定の領域（ＰＡ）の外側の領域は、パネル（ＬＣＤ）を駆動するビデオデータを調整することによって、ほぼ一定の輝度に保持される。ブースタ（ＢＯ）が、バックライト（ＢＬＵ）によって発生される光の量が、制御され及び予測可能である様式によって増加するように、ランプ（ＢＬＬ）を制御するために付加されるので、ユーザは所定の領域（ＰＡ）の外側の領域における輝度に関する遷移には気付かない。

Description

本発明は、表示信号を表示する液晶ディスプレイと、該表示信号及び液晶ディスプレイ上の所定領域の必要なエンハンスメントを指示するエンハンスメント制御信号を発生するコンピュータとを備える表示装置、を有するシステムに関する。

市場におけるフィリップスコンピュータモニタから、ライトフレームというフィーチャが知られている。このフィーチャは、ユーザが、表示装置のスクリーン上の輝度が上げられるべき領域を選択することを可能にする。これは、前記領域内に、自然情報が表示される場合に特に有利である。自然情報は、典型的には、テキストのような合成情報よりも低い解像度を持つ写真及びフィルムを有する。この低解像度の情報に関する知覚の質は、輝度を上げることにより、かなり改善するが、一方で、高解像度の人工情報の輝度は、ぼやけを防止するために、上げられるべきではない。通常、前記領域は、オペレーティング・システムによって、及び／又はオペレーティング・システム上で動作するアプリケーションによって作成されるウィンドウ又はウィンドウの一部である。

ＣＲＴの場合、ＣＲＴ内のビーム電流を、高輝度領域において局所的に増加させることにより、増加された輝度が得られる。

液晶ディスプレイの場合、最高輝度は、バックライトの光出力によって決定される。所定領域の光出力が増加されるべきである場合、バックライトの光出力が増加されるべきであると共に、前記所定領域の外におけるデータは、前記所定領域の外側においてほぼ一定の輝度を保持するように適応化されるべきである。

典型的なバックライトランプ駆動アーキテクチャは、米国特許第ＵＳ−Ａ−６，０７８，３０２号に記載されている。ランプユニットは、ランプ駆動回路によって間欠的に駆動され、該ランプ駆動回路は、前記バックライトユニットに最適な駆動電流を供給する電流源である。ランプ駆動回路は、制御されるスイッチを介してランプユニットに前記電流を供給する。駆動電流調整装置は、駆動電流のパルス幅制御を実行するためのスイッチを制御する。駆動電流調整装置は、輝度制御入力を介して、ユーザによって手動で調整されることができる。

発生される光の量の変化が必要である場合、電流制御アーキテクチャ及びランプの固有な挙動のために、ランプの速い応答時間を実現することは難しい。

本発明の目的は、バックライトユニットであって、該装置が発生する光の特性を、制御される方法で変化させることができるバックライトユニットを提供することにある。

本発明の第１の見地は、請求項１に記載されたシステムを提供する。本発明の第２の見地は、請求項７に記載された表示装置を提供する。有利な実施例は、従属請求項に記載されている。

ＬＣＤモニタにおけるライトフレームの実施において、スクリーン上のピクチャの一部のみが、ハイライトされるべきであると同時に、前記スクリーンの残部は、パネルを駆動するデータを調整することにより、暗くされるべきである。本発明は、ユーザによって知覚されるスイッチング効果を低減するために、バックライトによって発生される光の量が、暗くする手順に必要な時間と、だいたい等しい期間において、上げられるべきであるという認識に基づくものである。より大まかには、ランプの光の変動の形状が、時間に対するＬＣＤの透過変動の変化と整合するべきである。暗くする手順が、現在使用可能であるバックライト駆動回路の応答よりも速い（又は遅い）ことが、難点である。従って、本発明は、ハイライトされていない領域のユーザによって知覚されるスイッチング効果を最小限にするために、データを暗くする手順の遷移時間及び形状と整合されるバックライトユニットのランプによって発生される光の遷移時間及び形状を得る方法を記載している。従って、ランプ電流の制御は、ランプ及びＬＣＤの挙動に依存して、加法的又は減法的なものであることができる。このように、ランプの挙動がＬＣＤセルに関して非常に遅い場合、前記電流はブーストされるべきであり、及び逆もまた同様である。

前記システムは、液晶ディスプレイを備える表示装置と、前記液晶ディスプレイ上に表示されるべき表示信号を発生するコンピュータとを有する。前記コンピュータは、更に、前記液晶ディスプレイ上の所定領域の必要なエンハンスメントを指示するエンハンスメント制御信号を発生する。前記所定領域は、表示信号の一部に対応する。前記所定領域は、重なることもできる１つ以上のウィンドウであり得て、該ウィンドウは、オペレーティング・システム又はアプリケーションによって発生され得る。前記エンハンスメントは、上昇された輝度、調整された白色又は他のフィーチャであり得る。

前記表示装置は、更に、液晶ディスプレイを照明するバックライトランプを備えるバックライトシステムを有する。ランプ駆動回路は、エンハンスメント制御信号がエンハンスメントが必要であると指示する場合に、バックライトランプを、発生される光の特性を変化させるように駆動する。例えば、ランプの光の特性とは、輝度又は色温度であり得る。

信号制御器は、表示信号及びエンハンスメント制御信号を受け取り、エンハンスメント制御信号がエンハンスメントが必要であると指示する場合に、所定領域の外側の表示信号のほぼ変化されない表示が得られるように、表示信号を適応させる。このようにして、所定領域の外側において、光の特性の変化は、表示信号を適応させることによって補償される。従って、所定領域の外側の情報の（知覚される）表示は、エンハンスメント制御信号の状態とほぼ独立である。

ランプドライバは、前記光の特性の変化を制御するランプ駆動回路に結合されるブースタを有する。従って、前記ブースタは、ランプドライバを、ハイライトされていない表示領域の変化と整合する方法で光の特性を変化させるように制御する。

例えば、ランプがＬＣＤセルよりも遅いシステムにおいて、前記ブースタを有さない場合、発生されるランプ輝度が、自身の最終的な定常状態レベルに到達するためには、数秒かかるかもしれない。これはいくつかの問題の原因となる。

第１に、より高い輝度が必要である領域の外側において、ランプの光出力の遅い増加を、表示信号をより遅く適用するようにして補償することは難しい。前記ランプの応答は、使用されるランプの特徴に依存し、ランプの実際の状態（例えば、ランプの温度）にも依存する。更に、前記補償は、液晶ディスプレイのセルの非線形的挙動のために難しい。

第２に、ユーザは、表示される情報の選択した部分がエンハンスメントされるようになるために数秒がかかる場合、混乱するかもしれない。通常、ユーザは、選択する部分の上でマウスポインタを動かし、マウスボタンを稼動させ、即座の応答を期待するであろう。応答時間が遅く、反応が発生するのに数秒を必要とする場合、ユーザは、自分は何か間違えたことをした、又はライトフレームフィーチャが適切に働いていないと結論するかもしれない。前記ブーストを有する場合は、輝度を変更するためには数ミリ秒がかかるのみである。従って、本発明によるランプ制御によって、ライトフレームフィーチャは、ハイライトされる領域における、前記光の変化が、非常に短い時間で到達されることができるので、最終ユーザにとって、より印象的なものとなることができる。好ましくは、光出力の増加が必要である場合は、前記ブースタはランプに加法的な電流を流し、又は光出力の減少が必要である場合は、前記ブースタは、ランプに減法的な電流を流す。この加法的又は減法的な電流量によって、ランプは定常状態の輝度値に、非常により速く又はより遅く到達するようになる。このようにして、ランプは、バックライトによって発生される光の量が、制御される方法で増加するように制御され、結果的に、ユーザはデータの適応によって変更されるバックライトの光出力の補償によって、所定領域の外側の領域における遷移には気が付かない。

この加法的／減法的な電流の量及び形状は、温度、初期及び最終の所望の輝度レベル等のようないくつかのパラメータの関数であり得る。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照することによって、明らかになり解明されるであろう。

図１は、本発明によるコンピュータ及び表示装置のシステムを示している。この実施例は、ランプが、該ランプの挙動が、ＬＣＤセルの挙動よりも遅いため、ブーストされるべきであるという状況に向けられている。コンピュータＣＯＭは、液晶ディスプレイＬＣＤを備える表示装置ＤＡＰ上に表示されるべき表示信号ＤＳを供給する。コンピュータＣＯＭは、更に、エンハンスメント制御信号ＥＣＳを発生し、該信号は液晶ディスプレイＬＣＤ上の所定領域ＰＡの所要の上昇された輝度を指示する。エンハンスメント制御信号は、表示信号ＤＳ内に埋め込まれることができ、信号制御器ＳＣＯによってデコードされることができる。所定領域ＰＡは、例えば、ウィンドウＷ１として示されており、該ウィンドウはオペレーティング・システム又はアプリケーションによって発生される。前記ウィンドウは、ウィンドウＷ２によって部分的に覆われている。

表示装置ＤＡＰは、液晶ディスプレイＬＣＤを照明するバックライトランプＢＬＬを備えるバックライトユニットＢＬＵを更に有する。ランプ駆動回路ＬＤＣは、エンハンスメント制御信号ＥＣＳが、上げられた輝度が必要であると指示する場合に、バックライトランプＢＬＬを、発生される光の特性を変化させるように駆動する。

信号制御器ＳＣＯは、表示信号ＤＳ及びエンハンスメント制御信号ＥＣＳを受け取り、該エンハンスメント制御信号ＥＣＳがエンハンスメントが必要であると指示する場合、所定領域ＰＡの外側の表示がほぼ変化しないように、適応された表示信号ＡＤＳを発生する。適応された表示信号ＡＤＳは、液晶ディスプレイＬＣＤに供給される。このようにして、所定領域ＰＡの外側において、輝度の変化は、表示信号ＤＳを適応させることによって補償される。

ランプ駆動回路ＬＤＣは、バックライトランプＢＬＬの駆動を調節して輝度の変化を制御するようにするブースタＢＯを有する。

図２は、本発明によるバックライトユニットの実施例を示している。

ブースタＢＯは、微分器ＤＩＦを有し、該微分器ＤＩＦは、エンハンスメント制御信号ＥＣＳを受け取り、微分された制御信号ＣＣＳを供給する。好適実施例においては、エンハンスメント制御信号ＥＣＳは、該エンハンスメント制御信号ＥＣＳが加算されるユーザが調整可能である輝度制御信号ＢＣＳと置き換えられることができる。

加算器ＡＤは、微分された制御信号ＣＣＳを電流制御信号ＣＳＳに加算する。電流制御信号ＣＳＳは、ランプＢＬＬに供給される定常状態電流ＩＬを決定する。

フィードバックエレメントＦＮは、ランプ電流ＩＬを表すフィードバック信号ＦＢＳを供給するために、ランプＢＬＬと直列に配置されている。減算器ＳＵは、加算器ＡＤの出力信号から、フィードバック信号ＦＢＳを減算して、電流制御器ＣＵＤにエラー信号ＥＳを供給する。

電流制御器ＣＵＤは、ランプ電流ＩＬを、制御可能なスイッチＣＳＷを介してランプＢＬＬに供給する。制御可能なスイッチＣＳＷのオン／オフの切り替えは、パルス幅変調器ＰＷＭによって制御される。パルス幅変調器ＰＷＭは、ユーザが制御可能である輝度制御信号ＢＣＳに依存するデューティサイクルを持つパルス幅制御信号ＰＷＣを発生する。

定常状態において、ランプＢＬＬを介する電流ＩＬは、電流制御信号ＣＳＳによって決定される。電流ＩＬは、ランプＢＬＬが発する光の輝度を決定する。従って、制御可能なスイッチＣＳＷが閉じられている場合、電流ＩＬが、所望の値に正確に保持されることが重要である。前記電流は、電流フィードバックループによる電流制御信号ＣＳＳによって指示される所望の値に保持され、該電流フィードバックループは、減算器ＳＵ、電流制御器ＣＵＤ及びフィードバックエレメントＦＮを有する。通常、フィードバックエレメントＦＮは抵抗器であって、これを介して、電流ＩＬは、フィードバック信号ＦＢＳとしてフィードバック電圧を発生する。減算器ＳＵは、ランプＢＬＬを介する実際の測定される電流ＩＬを、電流制御信号ＣＳＳによって指示される所望の電流と比較し、電流ＩＬを所望の値に正確に保持するための既知の方法によって、電流制御器ＣＵＤを制御する。

ランプＢＬＬの輝度は、制御可能なスイッチＣＳＷのデューティサイクルによって制御される。電流ＩＬは、スイッチＣＳＷが閉じている時間の間のみ、ランプＢＬＬを介して流れる。この時間が、スイッチＣＳＷが開いている時間に対して短い（デューティサイクルが小さい）場合、輝度が低い。通常、ユーザが制御可能である輝度制御信号ＢＣＳを発生するユーザが制御可能である輝度入力は、パルス幅変調器ＰＷＭを介して、デューティサイクルを制御する。

結論として、実際のランプの輝度の値は、デューティサイクルを制御することによって得られる。ランプＢＬＬのオン状態の間、電流ＩＬは、閉じられた制御ループによって、所望の公称値に調整され、該公称値は様々なランプのタイプに関して異なり得る。

ライトフレームのアプリケーションにおいて、バックライトランプの輝度は、１つの値から他の値へと切り替えられなくてはならない。上述で明らかにされたように、得られる輝度に関して素早く、且つ制御される応答時間が必要である。微分器ＤＩＦは、エンハンスメント制御信号ＥＣＳを微分し、エンハンスメント制御信号ＥＣＳに適用されるステップに比例する微分された制御信号ＣＣＳを得る。エンハンスメント制御信号ＥＣＳは、輝度制御信号ＢＣＳに、機能的に関連付けられる。ランプＢＬＬを介する電流ＩＬは、短い期間でブーストされ、この結果、輝度制御信号ＢＣＳによって設定される新しい輝度レベルに、非常に、より早く到達するであろう。

図３は、本発明によるバックライトの実施例の動作を説明する波形を示している。図３は、エンハンスメント制御信号ＥＣＳ、微分された制御信号ＣＣＳ及びランプＢＬＬの輝度ＬＢＲを示している。

時点ｔ_１の前において、エンハンスメント制御信号ＥＣＳ（この状況においては輝度制御信号ＢＣＳ）は、第１輝度レベル（エンハンスメントが全く必要とされていない）を指示する値を有する。エンハンスメント制御信号ＥＣＳはゼロであり、輝度ＬＢＲはレベルＢ１である。

時点ｔ_１においては、エンハンスメント制御信号ＥＣＳは、第２輝度レベル（エンハンスメントであって、この例においてはより高い輝度）を指示する値へのジャンプＪを生じる。ブーストが無い場合、微分された制御信号ＣＣＳはゼロに留まり、波形ＵＢによって示されているように、輝度ＬＢＲが、第２レベルＢ２に到達するまでに、かなり長い時間がかかる。微分された制御信号ＣＣＳは、微分されたエンハンスメント制御信号ＥＣＳを示す。ブーストを有する場合、微分されたエンハンスメント制御信号ＥＣＳである微分された制御信号ＣＣＳは、スパイクを示す。このスパイクは、ランプＢＬＬを介する電流ＩＬにおいて対応するスパイクを発生させ、第２輝度レベルが、部分的に破線となっている波形ＢＯによって示されるように、非常により速く到達されるようになるであろう。

時点ｔ_２においては、同様にして、ランプＢＬＬの輝度ＬＢＲは、短期間内に下げられる。

結論として、通常、エンハンスメント制御信号ＥＣＳが輝度制御信号ＢＣＳであり、所定領域ＰＡにおいてより高い輝度が必要である場合には、ランプＢＬＬの定常状態輝度は、デューティサイクルを大きくすることによって、上げられる。ランプＢＬＬを介して電流ＩＬを一時的にブーストすることによって、光出力の速い遷移が得られる。

図４は、本発明によるバックライトユニットの他の実施例を示している。

この実施例においては、マイクロコントローラＭＣＵは、エンハンスメント制御信号ＥＣＳを別個に受け取る、又は前記信号を表示信号ＤＳから取り出す。マイクロコントローラＭＣＵは、輝度制御信号ＢＣＳ、又は、示されているように、直接的にパルス幅制御信号ＰＷＣ及び電流制御信号ＣＳＳを発生する。前記電流制御信号は、通常、アナログ信号であって、マイクロコントローラＭＣＵによって発生される高周波数パルス幅変調された信号をフィルタリングすることで、簡単に得ることができる。更に、マイクロコントローラＭＣＵは、パネル若しくは／及びランプ温度、並びに／又はＬＣＤセルの挙動のような物理的パラメータＰＨＰを受け取る入力を有する。

任意選択として、マイクロコントローラＭＣＵは、フィードバック信号ＦＢＳを受け取り、エラー信号ＥＳを供給することができる。このようにして、全体としてのデジタル制御ループが達成されるが、これは、マイクロコントローラＭＵＣの外部又はこの中に埋め込まれ得るアナログからデジタルへのコンバータＡＤＣを必要とする。

マイクロコントローラＭＣＵは、システム全体の物理的パラメータＰＨＰを把握している。これらのパラメータＰＨＰは、公称値のばらつきによって同じ構成要素によって組み立てられている場合でも、様々な製造されたモニタの間で異なり得る。好ましくは、パラメータＰＨＰは、製造過程の最終段階において測定され、マイクロコントローラＭＣＵ内に埋め込まれ得るメモリ記憶デバイスＭＥＭ内に記憶される。前記ＭＣＵが、輝度が１つの値から他の値へと変更されるべきであると認識した場合、該ＭＣＵは、ＬＣＤセルの透過変化に対処するために、適切なパルス幅制御信号ＰＷＣ及び電流制御信号ＣＳＳを発生する。マイクロコンピュータＭＣＵによって発生されるこれらの信号は、所望の輝度のジャンプに依存するであろうし、ＭＣＵによって受け取られる前記パラメータＰＨＰに関連付けられるかもしれない。

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ること、及び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、代替的な多くの実施例を設計できることに留意されたい。例えば、ランプＢＬＬは、単独のランプでもあり得ることができ、又は複数のランプを有することもできる。フィードバック要素ＦＮは、電流変換器であることもできる。ハイライトの領域が複数であることも可能である。これらの領域は、長方形ではない形をとることもできる。

前記請求項において、小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見なしてはならない。「有す」という言葉は、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。本発明は、幾つか別個の構成要素を有するハードウェアによって、及び適当にプログラミングされたコンピュータによって実施化することができる。いくつかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段のいくつかは、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１は、本発明によるコンピュータ及び表示装置のシステムを示している。 図２は、本発明によるバックライトユニットの実施例を示している。 図３は、本発明によるバックライトユニットの実施例の動作を説明する波形を示している。 図４は、本発明によるバックライトユニットの他の実施例を示している。

Claims (7)

1. 表示装置と、表示信号及び前記表示装置の表示スクリーン上の所定の領域内の前記表示信号の必要なエンハンスメントを指示するエンハンスメント制御信号を発生するコンピュータとを有するシステムにおいて、前記表示装置が、
   − 液晶ディスプレイ、
   − 前記液晶ディスプレイを照明する光を発生するバックライトランプを有するバックライトユニット、
   − 前記エンハンスメント制御信号が前記エンハンスメントが必要であると指示する場合に、前記バックライトランプを、前記放出される前記光の特性を変化させるように駆動するランプ駆動回路、及び
   − 前記表示信号及び前記エンハンスメント制御信号を受け取り、前記液晶ディスプレイの適応された透過を得るために、前記液晶ディスプレイに適応された表示信号を供給する信号制御器、
   を有し、
   前記ランプ駆動回路が、前記エンハンスメント制御信号を受け取り、前記光の前記特性の前記変化を前記液晶ディスプレイの前記適応された透過と整合させ、前記エンハンスメント制御信号が前記エンハンスメントが必要であると指示する場合に、前記所定の領域の外側において前記表示信号の実質的に変化されない表示を得るブースタを有するシステム。
2. 前記光の前記特性が、自身の輝度であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ランプ駆動回路が、前記バックライトランプを介する電流を発生する電流発生器を有すること、及び前記ブースタが、前記エンハンスメント制御信号が前記所定の領域の前記輝度の必要なエンハンスメントを指示する場合に、前記バックライトランプを介する前記電流を適応させるために、電流制御信号を前記電流発生器に供給することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ランプ駆動回路が、
   ユーザが制御可能である輝度制御信号に依存するデューティサイクルを持つパルス幅制御信号を発生するパルス幅変調器、及び
   電流ドライバ、スイッチング装置、及び前記バックライトランプの直列配置であって、前記電流ドライバが、入力信号を受け取る入力、及び前記スイッチング装置が閉じられている場合に前記バックライトランプに所定の電流を供給する出力を有し、前記スイッチング装置が、前記スイッチング装置のオン及びオフの時間を決定するために前記パルス幅制御信号を受け取る入力を有する直列配列、
   を有し、
   前記ブースタが、前記エンハンスメント制御信号を微分して微分された制御信号を得る微分器、及び前記入力信号を供給するために前記微分された制御信号を電流制御信号に加算する加算器を更に有することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
5. 前記ランプ駆動回路が、前記液晶ディスプレイの前記透過の挙動を表す物理的パラメータ、及び／又は前記電流制御信号を決定する前記ランプの前記放出された光、及び／又は前記パルス幅制御信号を受け取る、マイクロコントローラを有することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
6. 前記ランプ駆動回路が、マイクロコントローラ、並びに前記液晶ディスプレイの透過挙動及び／又は前記ランプの前記光放出を表す物理的パラメータの記憶されたデータを有するメモリを有することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
7. 表示装置であって、
   − 液晶ディスプレイ、
   − 前記液晶ディスプレイを照明する光を発生するバックライトランプを有するバックライトユニット、
   − エンハンスメント制御信号が、エンハンスメントが必要であると指示する場合に、前記バックライトランプを、前記発する光の特性を変化させるように駆動させるランプ駆動回路、及び
   − 表示信号及び前記エンハンスメント制御信号を受け取り、前記液晶ディスプレイの適応された透過を得るために、前記液晶ディスプレイに適応された表示信号を供給する信号制御器、
   を、有する表示装置であって、
   前記ランプ駆動回路が、前記エンハンスメント信号を受け取り、前記光の前記特性の前記変化を前記液晶ディスプレイの前記適応された透過と整合させ、前記エンハンスメント制御信号が前記エンハンスメントが必要であると指示する場合に、前記所定の領域の外側の前記表示信号のほとんど変化しない表示を得るブースタを有する、表示装置。
   

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