JP2010530986A - 二つの調節ステージを備えた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

デバイスはバックライト素子（Ｄ_R，Ｄ_G）の回路を備えたリアパネル（１）と、それぞれが一つの原色の明度を調節できるライトバルブの回路を備えたフロントパネル（２）とを備えている。リアパネルのバックライト素子の輝度の調節に加えて、クロミナンスを調節することで、本発明に関するデバイスは画像をより明瞭なコントラストと良い質で表示できるようになる。駆動の固有モードによって、色の「干渉」を回避することができる。

Description

本発明は、異なる原色を使用した画像表示装置に関するものであって、輝度調節可能なバックライト素子の回路を備えたリアパネルと、一つの原色の明度をそれぞれ調節でき隣接したライトバルブの基本のグループの形で区分されているライトバルブの回路とを備えたフロントパネルであってそれぞれのグループがそれぞれの前記原色の少なくとも一つのライトバルブを備えているフロントパネルと、前記リアパネルのそれぞれのバックライト素子がフロントパネルにおいてライトバルブの複数の基本のグループが集まったバックライト付のグループに光学的に結合する手法とを含んでいる。

それぞれの基本単位は表示する画像のピクセルに対応している。直列に存在する二つの調節ステージを備えたこのようなデバイスによって、画像表示コントラストは目に見えて増加する（ハイダイナミックレンジ、またはＨＤＲ）。通常、バックライト素子は発光ダイオードによって形成され、ライトバルブは液晶型である。特許文献１と特許文献２はこのような表示デバイスについて述べていて、非特許文献１にも掲載されている。

非特許文献２に、このような表示デバイスのバックライト発光ダイオードの光のドリフトを安定させる方法が述べられている。

本発明は、特に、このようなデバイスを活用して画像を表示する方法に関する。上記の文献では、バックライト素子の輝度または発光強度のみが、表示される画像のコンテンツに従って調整されていた。

本発明の一つの目的は、画像表示のコントラストを、特許文献３および特許文献４の中で述べられている表示方法と比較してさらに改良することである。これらの文献中では、バックライト素子は回路中で区分されておらず、それぞれはバックライト付のグループと光学的に結合されていない。

このような表示デバイス中では、バックライト素子のそれぞれのエミッターは通常、原色のうちの一つを発光できる。３つのデジタル処理された原色の、赤、緑、および青を用いて画像を表示する場合、それぞれのバックライト素子は通常、赤色エミッター、緑色エミッター、および青色エミッターを含む。ピクセルとして表示される、ライトバルブの基本のグループのそれぞれのライトバルブは、一つの原色の、赤、緑、または青を調節することができる。通常起こることであるが、例えば、原色の赤を調整することができるライトバルブは、赤色エミッターからの光だけでなく、同じバックライト素子の一部緑色エミッターおよび／または青色エミッターからの光の明度を調整する。この状況は、例えば、ライトバルブが着色された光学フィルターを備えた液晶セルであるとして、原色の赤を透過する着色された光フィルターを備えたライトバルブは、赤色エミッターから発光された光によってだけでなく、例えば、たとえ弱くても、緑色エミッターまたは青色エミッターから発光された赤の成分も透過する場合にも起こる。これらの色の干渉（色クロストーク）は画像表示の品質を落とす。本発明の一つの目的は、画像表示の品質を向上することでもある。

米国特許第７０６４７４０号明細書 国際公開第０２／０７９８６２号パンフレット 米国特許第７０１２３８２号明細書 米国特許第６６０８６１４号明細書 欧州特許第１７１７６３３号明細書 国際公開第０３／０７７０１３号パンフレット 米国特許第５８３９８２３号明細書

Helge SEETZEN 、Lorne A.WHITEHEAD 著「A high Dynamic Range Display Using Low and High Resolution Modulators」ＳＩＤ２００３学会、パラグラフ５４．２、ｐ．１４５０−１４５３ Helge SEETZEN et al.著「Self-calibrating wide colour gamut high dynamic range display」Proceedings SPIE出版、２００７年2月12日、第６７９２巻（ＸＰ００２４５４７９０）

この目的のために、本発明の主題は多くの原色を用いて表示されている画像のためのデバイスであって、調節可能な輝度を有するバックライト素子の回路を備えたリアパネルと、一つの原色の明度をそれぞれ調節でき、隣接したライトバルブの基本的なグループの形で区分されているライトバルブの回路を備えたフロントパネルと、リアパネルのそれぞれのバックライト素子がフロントパネルにおいてライトバルブの多くの基本的なグループが集まったバックライト付のグループと光学的に結合する手法とを含んでいる。ここで、バックライト素子は同様にクロミナンスを調節できる。

それぞれのライトバルブの任意の色の明度（または明るさ）を調整することにより、くすんでいる、暗い、または明るいなどのこの色の見た目を修正することができる。用語「輝度」は、同様に、拡大解釈して用いることが出来る。リアパネルのバックライト素子の輝度の調節に加えて、クロミナンスを調節することで、本発明に関するデバイスはよりコントラストが向上し質の良い画像を表示させることが出来る。

バックライト素子は、原色で囲まれた色の範囲の少なくとも全てで調節可能なクロミナンスを有していることが望ましい。それぞれのバックライト素子は、原色のそれぞれに対し少なくとも一つのエミッターを備えているのが望ましい。それぞれのエミッターは、前記原色のうちの一つを発光できることが望ましい。

エミッターは、発光ダイオードであることが望ましい。

それぞれのライトバルブは、このバルブの明度の調節のための液晶セルと、原色を透過できる着色された光フィルターと、このバルブが調整できる明度を備えていることが望ましい。

光学的に結合する手法は、リア拡散層、フロント拡散層、およびリア拡散層とフロント拡散層の間に挿入された透明な厚い層を備える光拡散パネルから成るのが望ましい。

本発明の主題は、特に、本発明に関するデバイスを用いて少なくとも一つの画像を表示する方法である。ここで、表示される画像のそれぞれのピクセルはフロントパネルのライトバルブの基本のグループに対応し、その方法では、リアパネルのそれぞれのバックライト素子の輝度とクロミナンスの両方とも、バックライト素子に光学的に結合されているフロントパネルと同じバックライト付きのグループに属している基本のグループに対応している、画像のピクセルの表示データの関数として調節される。バックライト素子の、従来の技術のような輝度だけでなく、クロミナンスを調節するこのような方法により画像の表示を実行することによって、バックライト素子の回路はより有益に利用され、さらに画像の表示のコントラスト、および、何よりも質が向上する。

画像を表示するために、バックライト付のグループのそれぞれのライトバルブの明度は同様に、このバルブが属する基本のグループに対応するピクセルの表示のデータの関数として調節されることが望ましい。

本発明では、この表示のデータは原色、このバルブが調節可能な明度だけでなく、他の原色も考慮する。

バックライト付きグループのそれぞれのライトバルブの明度は、このバルブが属する基本のグループに対応するピクセルの表示のデータの関数としてだけでなく、同じバックライト付きグループのほかの基本のグループに対応するピクセルの表示のデータの関数としても調節されるのが望ましい。正確には、バックライト素子によって背後から光を当てられるグループのそれぞれのライトバルブのバックライト輝度およびクロミナンスは、このライトバルブが属する基本のグループに対応するピクセルの表示データだけでなく、同じバックライト付きグループに属する全ての基本のグループに対応するピクセルの表示データに依存する。それぞれのライトバルブを制御するために、そのバックライト、つまり、本発明での表現に置き換えると、このライトバルブと同じバックライト付きグループに属する全ての基本のグループに対応するピクセルの表示データを考慮に入れることが適切であることが知られている。これは画像表示の品質を落とす色の干渉を防ぐ。

それぞれのバックライト素子が原色のそれぞれに対して少なくとも一つのエミッターを備え、それぞれのエミッターは発光スペクトルに関係していることと、
それぞれのライトバルブが、このバルブの明度調整のための液晶セルと、原色を透過できる着色された光フィルターと、このバルブが調節可能な明度と、透過スペクトルに関係するそれぞれの着色された光フィルターとを備えていることと、
それぞれのライトバルブが、原色のための少なくとも一つのエミッターに関連し、バルブの明度は調節できることと、
ライトバルブの着色されたフィルターの透過スペクトルは、エミッターの発光スペクトルだけでなく、少なくとも部分的に、少なくとも一つの他の原色の同じバックライト素子の少なくとも一つの他のエミッターの発光スペクトルも網羅することが望ましく、
バックライト付きグループのそれぞれのライトバルブの明度は、このライトバルブに関係する少なくとも一つのエミッターの調節の関数としてだけでなく、同じバックライト素子の少なくとも一つのほかのエミッターの調節の関数としても、同様に調節される。

通常、バックライト素子のそれぞれのエミッターは原色のうちの一つを発光できる。画像が、赤、緑、および青の３つの原色を用いて表示される場合、それぞれのバックライト素子は通常原色の赤のエミッター、原色の緑のエミッター、および原色の青のエミッターを備えている。このバックライト素子の輝度とクロミナンスの両方を調節するために、これらのエミッターは通常互いに独立に制御できる。このバックライト素子に光学的に連結されているバックライト付きグループのそれぞれのライトバルブは、原色の表示色のうちの一つの明度を、このバルブが属している基本のグループに対応するピクセルの表示データの関数として調節する。つまり、原色の赤を透過する着色された光学フィルターが備わっているライトバルブは、バックライト素子の原色の赤のためのエミッターによって発光された光だけでなく、例えば、特に、このライトバルブの着色されたフィルターの透過スペクトルが原色の緑のためのこのエミッターの発光スペクトルを網羅している場合、たとえ弱くても、同じバックライト素子の原色の緑のためのエミッターによって発光された光の赤の要素も透過する。

よって、このライトバルブが原色の赤のためのエミッターから発光された光だけでなく、通常は小さい比率の、原色の緑のためのエミッターから発光された光の明度も調節することは避けることが出来ない。本発明では、このライトバルブによって生じた原色の赤を調節するために、原色の赤のためのエミッターの調節された発光レベルだけでなく、原色の緑のためのエミッターの調節された発光レベルも考慮に入れる。これは画像表示の質を落とす色の干渉を防ぐ。

変異によって、エミッターのうちの一つが２つの原色を発光する可能性がある。例えば、画像が３つの原色、赤、緑、および青を用いて表示される場合、それぞれのバックライト素子は原色の赤のエミッター、原色の緑のエミッター、原色の青のエミッター、および原色赤と原色緑とからなる黄色のエミッターを含むことがある。

比色分析関数はカラーマッチング関数行列と呼ばれている。本発明に基づき、それぞれのライトバルブは、関連した特定の原色だけでなく、それが結合しているバックライト素子から発光される原色の組を考慮に入れる。これは、同じバックライト素子を形成する様々なダイオードの発光スペクトルと、同じバックライト付きグループのライトバルブの着色された光学フィルターの透過スペクトルとの間の「干渉」を防ぐ。この固有の制御モードはこうして画像表示の質を低下させる色の干渉の「干渉」を防ぐ。

本発明は、限定されない例を用いた以下の説明と、添付の図を参照することでより明快に理解されるであろう。

図３に示されている本発明の実施形態における表示デバイスのバックライト素子の様々なダイオードの発光スペクトルのグラフである。 図３に示されている本発明の実施形態における表示デバイスの基本的なディスプレイの組の様々なライトバルブの着色されたフィルターの透過スペクトルのグラフである。 本発明における表示デバイスの実施形態を示す図である。

光結合法は、同様に、ここではリア散乱層４１、フロント散乱層４２および通常ガラスの板であり、散乱層４１と４２の間に挿入される透明の厚い層４３を含む光散乱パネル４を含む。リア散乱層４１はそれぞれの光ガイド３１の終端部で２次的な光源を形成するのに役立つ。フロント散乱層４２によって、観測者に観測される、デバイスによって表示される画像を発光する面は、都合よく、ライトバルブのフロントパネルに非常に接近して見え、これはディスプレイの品質に有益となるであろう。結論としては、挿入された透明な厚い層４３によって、同じバックライト素子の様々なダイオードによって発せされた放射線の組み合わせは向上し、よってバックライトの均一性が向上する。

今述べた表示デバイスの様々な構成部品は周知の方法で製造され組み立てられる。この表示デバイスの一つの利点は、それぞれのバックライト素子は、少なくともこの素子のダイオードが発する色によって囲まれた色の全ての範囲で調節できるクロミナンスを有していることである。

図１と図２を比較することによってわかるように、それぞれの着色された光学フィルターの透過スペクトルは異なる原色に関係する少なくとも２つの発光ダイオードの発光スペクトルを網羅する。これらの網羅する性質が、特に、本発明に関係する表示方法が解決する色の干渉問題に関与する。

本発明の実施形態における、今述べた画像表示デバイスを用いた画像の表示方法を次に述べる。

表示する画像のそれぞれのピクセルは、上に述べたように、目的とするバルブＲ_Mod、Ｇ_Mod、Ｂ_Modに従ってそれぞれ調節することができる異なる原色の隣接したライトバルブＶ_R、Ｖ_G、Ｖ_Bが集まっている、フロントパネルの基本の表示のグループに対応している。

同時に、それぞれの目的とする値Ｒ_Mod、Ｇ_Mod、Ｂ_Modへの調節をこの同じバックライトを持つグループの基本的なディスプレイのグループの値Ｖ_R、Ｖ_G、Ｖ_Bに行うことで、色の明度のみが調節され、次にこのバックライト素子によって発光し、この基本的なディスプレイのグループのバルブのフィルターＦ_R、Ｆ_G、Ｆ_Bによってフィルターがかけられる。

手続き１）から３）は差Δが前もって決定された閾値より小さくなるまで繰り返される。

従来技術のように輝度と、さらにバックライト素子のクロミナンスの両方を調節することによるこのような方法で画像表示を実行することにより、リアパネル1のバックライト素子の回路をより有益に活用でき、コントラストと、何より、画像の表示の質が向上する。

表示の質が向上するのは、特に、それぞれのバルブの調節が原色、このバルブが調節できる明度だけでなく、他の原色も考慮に入れるからであり、よって色の干渉を防ぐことができるようになる。

本発明は発光ダイオードに基づいたリアバックライトパネルに関して記述されているが、当業者には明らかなように、次に述べる特許請求の範囲を逸脱することなく、他の種類のエミッターを利用することもできる。

本発明は液晶に基づいたライトバルブのフロントパネルに関して記述されているが、当業者には明らかなように、次に述べる特許請求の範囲を逸脱することなく、他の種類のライトバルブを利用することもできる。

Claims (10)

1. 異なる原色とデバイスとを用いて少なくとも一つの画像を表示する方法であって、
   該デバイスは、
   それぞれが調節できる輝度とクロミナンスを有するバックライト素子（Ｄ_R、Ｄ_G）の回路を含むリアパネル（１）と、
   それぞれが一つの原色の明度を調節でき、隣接したライトバルブの基本的なグループの形で区分されていて、それぞれの基本的なグループは前記原色のそれぞれに対し少なくとも一つのライトバルブを含む、ライトバルブの回路を含むフロントパネル（２）と、
   前記リアパネル（１）のそれぞれのバックライト素子と、フロントパネル（２）のライトバルブの基本的なグループが複数集まったバックライト付きグループとを光学的に結合させる手段（３、４）と
   を含み、表示されるこの画像のそれぞれのピクセルが前記フロントパネルのライトバルブの基本的なグループに対応し、
   この方法では、
   前記リアパネルのそれぞれのバックライト素子の輝度とクロミナンスの両方は前記バックライト素子と光学的に結合している前記フロントパネルの同じバックライト付きグループに属する基本的なグループに対応する前記画像のピクセルの表示データの関数として調節され、
   前記バックライト付きグループのそれぞれのライトバルブの明度は、このバルブが属する基本的なグループに対応するピクセルの表示データの関数として調節される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記バックライト付きグループのそれぞれのライトバルブの明度は同様に前記同じバックライト付きグループの他の基本的なグループに対応する前記ピクセルの前記表示データの関数として調節されることを特徴とする請求項１に記載の表示方法。
3. 請求項１または２に記載の表示方法であって、
   それぞれのバックライト素子が前記原色のそれぞれのための少なくとも一つのエミッターを含み、それぞれのエミッターが発光スペクトルに関係していて、
   それぞれのライトバルブがこのバルブの前記明度調節のための液晶セルと、前記原色を透過できる着色された光学フィルターとを含み、それぞれの着色された光学フィルターが透過スペクトルと関係していて、
   それぞれのライトバルブが前記原色の少なくとも一つのエミッターと関係していて、前記バルブの前記明度は調節でき、
   前記ライトバルブの着色されたフィルターの透過スペクトルが前記エミッターの前記発光スペクトルだけでなく、少なくとも部分的には、少なくとも一つのほかの原色の前記同じバックライト付きグループの少なくとも一つのほかのエミッターの発光スペクトルも網羅していて、
   前記バックライト付きグループのそれぞれのライトバルブの明度は、同様にこのライトバルブに関係する少なくとも一つのエミッターの調節の関数としてだけでなく、前記同じバックライト素子の前記少なくとも一つの他のエミッターの前記調節の関数としても調節される
   ことを特徴とする方法。
4. 
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の方法を実行するために使用される画像表示デバイスであって、
   それぞれが調節できる輝度とクロミナンスを有するバックライト素子（Ｄ_R，Ｄ_G）の回路を備えたリアパネル（１）と、
   それぞれが一つの原色の明度を調節でき、近隣のライトバルブの基本のグループの形に区分されているライトバルブの回路を備えたフロントパネル（２）と、
   前記リアパネル（１）のそれぞれのバックライト素子を、フロントパネル（２）のライトバルブの複数の基本のグループを集めたバックライト付きグループと光学的に結合させるための手段（３、４）と
   を備え、
   それぞれのバックライト素子がそれぞれの前記原色のためのエミッターを少なくとも一つ備え、それぞれのエミッターは発光スペクトルと関係していること
   を特徴とするデバイス。
6. それぞれのライトバルブはこのバルブの前記明度調節のための液晶セルと、前記原色を透過することができる着色された光学フィルターとを備え、このバルブの明度は調節でき、それぞれの着色されたフィルターは透過スペクトルと関係していることを特徴とする請求項５に記載の表示デバイス。
7. それぞれのライトバルブは前記原色のための少なくとも一つと関係し、前記バルブの明度は調節でき、前期ライトバルブの前記着色されたフィルターの前記透過スペクトルは前記エミッターからの発光スペクトルだけでなく、少なくとも部分的には、他の原色のうちの少なくとも一つの前記同じバックライト素子のほかのエミッターのうちの少なくとも一つからの発光スペクトルも網羅することを特徴とする請求項６に記載の表示デバイス。
8. 前記エミッターは発光ダイオードであることを特徴とする前請求項５から７のいずれか一つに記載の表示デバイス。
9. 前記バックライト素子は、前記原色で囲まれた色の範囲の少なくとも全ての範囲で調節できるクロミナンスを有することを特徴とする請求項５から８のいずれか一つに記載の表示デバイス。
10. 前記光学的結合の手法は、リア散乱層（４１）、フロント散乱層（４２）、および前記リア散乱層（４１）と前記フロント散乱層（４２）の間に挿入された透明な厚い層（４３）を備えた光散乱パネル（４）を含むことを特徴とする請求項５から９のいずれか一つに記載の表示デバイス。

Images