JP2013513819A - 補正ｌｃｄ表示システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

入力画像をディスプレイに表示する表示方法は、上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する工程を含む。上記入力画像を第１処理によって変調して、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライト列用の駆動信号を決定する。そして、上記第１処理によって変調した上記入力画像を第２ノイズ低減処理によって変調して、上記ディスプレイの画素を画定する二次元の液晶層用の駆動信号を決定する。なお、上記バックライト列を構成する上記発光素子の密集度は、上記液晶層が確定する上記画素の密集度と異なる。また、入力画像をディスプレイに表示する表示システムも使用できる。

Description

本発明は、ＬＣＤディスプレイに画像を表示する表示システムおよび表示方法に関する。

液晶表示（ＬＣＤ）パネルまたはＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）ディスプレイの透過率を局所的に変化させた場合、上記パネルの領域を通過するバックライト光の強度が変化するので、多様な強度で画素を表示することができる。バックライト光源から発せられた光が上記パネルを通過して観察者に届くか、または、上記パネルによって遮られるかは、ライトバルブ内の液晶分子の配向によって決定される。

液晶自身は発光しないので、可視表示を行うためには外部光源が必要である。小型で廉価なＬＣＤパネルでは、このような外部光源として、上記パネルを通過後に観察者へと反射される外光を使用している。しかし、上記ＬＣＤパネルは完全に透明ではなく、上記ＬＣＤパネルを通過する光の相当量は吸収されるので、こうした種類のパネルに表示される画像は、最良の照明環境以外の環境下では見えづらい。一方、コンピュータディスプレイおよびビデオ画面に適用されるＬＣＤパネルの背面は、通常、パネルの側面または背面に備え付けられた蛍光管または発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイからの光によって照らされる。ディスプレイをより均一に照射するため、点光源または線光源からの光は、通常、観察者側への光の透過を制御するライトバルブに到達する前に拡散パネルによって分散される。

上記ライトバルブの透過率の制御は、第１偏光子と第２偏光子とからなる一組の偏光子の間に設けられた液晶層によって行われる。上記第１偏光子に到達する上記光源からの光は、複数の面で振動する電磁波からなる。このうち、上記第１偏光子の光軸と同一の面で振動する電磁波のみが、上記第１偏光子を通過する。ＬＣＤでは、各偏光子の光軸をずらして配置することで、上記第１偏光子を通過した光が上記第２偏光子を通過することを通常防いでいる。しかし、半透明の液晶層が上記偏光子間のセルギャップを埋めている。上記液晶分子の物理的な配向を制御することができるので、上記セルギャップの一方側から他方側へ連なる液晶分子の列を透過する光の上記振動面を各偏光子の光軸と一致するように、または一致しないように、回転させることができる。

上記セルギャップの壁を構成する上記第１偏光子の表面と上記第２偏光子の表面とに溝を設けて、上記セルギャップの壁に隣接する液晶分子の向きを上記溝の方向に一致させるので、上記液晶分子の向きが各偏光子の光軸の向きに一致する。隣接する液晶分子同士の向きを揃えるように分子力が作用する結果、上記セルギャップの一方側から他方側に配列される液晶分子列が全域に渡ってねじれる。同様に、上記液晶分子列を通過する光の振動面は、上記第１偏光子の光軸から上記第２偏光子の光軸まで“ねじられる”。上記液晶分子がこうした配向状態にあるとき、上記光源からの光は上記半透明なパネルアセンブリの上記第１偏光子と上記第２偏光子とを通過するので、上記パネルを前方から見た場合、表示表面の領域が明るく照らされる。

画素を暗くするため、そして画像を形成するために、特に、薄膜トランジスタによって制御する電圧を上記セルギャップの壁に形成された電極アレイの任意の電極に印加する。これにより発生する場（フィールド）によって、上記電極近傍に隣接する液晶分子が上記場へと引き付けられ、上記場の向きと一致するように回転する。上記液晶分子が電界によって回転するので、上記液晶分子列の“ねじれが解消”し、上記セルギャップの壁に隣接する液晶の光軸が、対応する偏光子の光軸からずれるように回転する。その結果、上記ライトバルブの透過率が局所的に次第に低下し、上記対応する表示画素の光強度も次第に低下する。表示画素を構成する複数の原色（典型的には、赤、緑、青）素子の各々について透過光の光強度を変化させることで、カラーＬＣＤ表示を実現する。

ＬＣＤは、明るく高解像度のカラー表示を実現でき、陰極線管（ＣＲＴ）に比べて、薄くて軽いうえ、消費される電力も低い。その結果、ＬＣＤは、ノート型パソコンのディスプレイ、デジタル時計および腕時計のディスプレイ、電気製品のディスプレイ、音声画像機器のディスプレイ、および他の電子装置のディスプレイに広く用いられている。画像診断およびグラフィックアートなどの特定の“高級品市場”においてＬＣＤを使用するためには、陰極管バックライト型のＬＣＤに利用可能なダイナミックレンジよりも大きなダイナミックレンジが求められる場合がある。

従来、ＬＣＤの上記ダイナミックレンジを増大させる主要な試みは、ＬＣＤ構成に使用される材料の特性を向上することに向けられていた。こうした試みの結果、ＬＣＤの導入以来、ＬＣＤのダイナミックレンジは向上されてきた。また、高品質なＬＣＤでは、３００：１以上のダイナミックレンジが実現可能になった。これは、充分に明るい室内で操作される場合では、標準的な品質のＣＲＴのダイナミックレンジと比べても遜色ないものである。しかし、暗室では、よく調整されたＣＲＴで得られる１０００：１のダイナミックレンジと比較して大幅に低く、特定のプラズマディスプレイで実現可能な最大で３０００：１のダイナミックレンジと比較しても大幅に低い。

ＬＣＤ構成の他の種類は、発光ダイオード型のバックライトアレイを備える。このようなバックライトアレイでは、上記バックライトアレイの個々の素子の輝度を互いに独立して選択すること可能になる。上記素子の選択的な照明により、上記ディスプレイの異なる領域の明かりを選択的に薄暗くするか、消してもよく、これにより、上記ディスプレイのダイナミックレンジを向上させる。このような表示手法により、高品質のＣＲＴのダイナミックレンジまたは標準的な冷陰極蛍光灯型のＬＣＤディスプレイのダイナミックレンジよりも大きなダイナミックレンジを実現してもよい。また、画像画素の光強度値の範囲を変更させて、ディスプレイのダイナミックレンジを向上させてもよい。しかしながら、このようにして表示される画像は、特に画像の暗領域において、大きなノイズおよび輪郭アーチファクトを示す傾向がある。

よって、特に高ダイナミックレンジでの表示においてもノイズおよび輪郭アーチファクトを低減する表示システムが求められている。

本発明は、入力画像をディスプレイに表示する表示システムと表示方法とを提供する。

本発明に係る一様態では、入力画像をディスプレイに表示する表示方法は、（ａ）上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する工程と、（ｂ）受信した上記入力画像をフィルタリング処理によって変調して、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライトアレイの駆動信号を決定する工程と、（ｃ）上記フィルタリング処理によって変調させた上記入力画像を第１変調入力信号とするとき、この第１変調入力信号をノイズ低減処理によって変調して、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層の駆動信号を決定する工程とを備え、（ｄ）上記バックライトアレイを構成する上記発光素子の密集度は、上記液晶層に画定される上記ディスプレイの画素の密集度と異なる。

本発明に係る他の様態では、入力画像をディスプレイに表示する表示方法は、（ａ）上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する工程と、（ｂ）受信した上記入力画像を、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライトアレイに好適な第１信号と、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層に好適な第２信号とに分離する工程とを備え、（ｃ）上記入力画像の分離後に、上記第２信号にノイズ低減処理を行う。

本発明のさらに他の様態では、入力画像をディスプレイに表示する表示システムは、（ａ）上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する受信器と、（ｂ）受信した上記入力画像を第１フィルタリング処理によって変調して、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライトアレイの駆動信号を決定する第１フィルタと、（ｃ）上記第1フィルタリング処理を施した上記入力画像を第１変調入力信号とするとき、この第１変調入力信号を第２ノイズ低減処理によって変調して、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層の駆動信号を決定する第２フィルタとを備え、（ｄ）上記バックライトアレイを構成する上記発光素子の密集度は、上記液晶層が確定する上記ディスプレイの上記画素の密集度と異なる。

本発明の上記目的および他の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照して、以下の発明の詳細な記載を考察することで、さらに容易に理解できるであろう。

ディスプレイを示す図である。 異なる輝度範囲を示す図である。 異なるダイナミックレンジを示す図である。 フィルタリング方法を示す図である。 フィルタリング方法を示す図である。 フィルタリング方法を示す図である。 フィルタリング方法を示す図である。 階調レベル曲線を示す。 ノイズ除去方法を示す図である。 ノイズ除去ブロックを示す図である。 フィルタリング方法とともに使用するシステムを示す図である。

図１では、バックライト型ディスプレイ２０は、通常、バックライト２２と、拡散器２４と、上記バックライトからパネル２８の表面に表示される映像を視認するユーザ側へ発光される光の透過率を制御するライトバルブ２６（２６の括弧内に示す）とを備える。上記ライトバルブは、一般的には液晶装置を備えており、絵素または画素の光透過率を電子的に制御するように構成されている。液晶自体は光を発光しないため、可視画像を形成するために外部光源が必要となる。デジタル時計または電子計算機などに使用する小型で安価なＬＣＤでは、上記外部光源として、パネルを通過後に上記パネルの裏面に反射される光を使用してもよい。同様に、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）装置では、ライトバルブの背面に反射される反射光によって表示画素を照らしている。しかし、上記アセンブリを通過する光のうちのかなりの部分はＬＣＤに吸収されてしまう。そこで、図１に示すように蛍光管または光源３０（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））の配列を備える上記バックライト２２などの人工光源を使用して、可視性の高い可視画像を構成するのに十分な光強度を持つ画素を実現したり、明かりの乏しい照明条件下で上記ディスプレイを照らしたりている。そのため、通常、点光源または線光源からの光を拡散パネル２４によって分散させて、上記パネル２８の表面を照らす光をより均一にさせている。大抵の場合、光源の密集度は、上記液晶層の画素の密集度と比較して大幅に低い。

上記バックライト２２の上記光源３０から放射される光は、ランダムな面で振動する電磁波からなる。この電磁波のうち、偏光子の光軸と同一の面で振動している光波のみが、上記偏光子を通過することができる。上記ライトバルブ２６は第１偏光子３２と第２偏光子３４とを備え、各偏光子の光軸をずらして配置することで、通常、光が上記第１偏光子３２と上記第２偏光子３４との両方を通過することができないようにしている。上記第１の偏光子３２と上記第２の偏光子３４との間に設けられた液晶層３６の領域を局所的に電気制御することで、上記光の振動面の並びを偏光子の光軸と相対的に変化させ、且つ、表示画素列の各画素３６に対応する上記パネルの領域の透過率を局所的に変化させる。このため、画像が表示可能になる。

上記第１偏光子３２と上記第２偏光子３４との各表面を壁とするセルギャップを液晶分子３６の層が埋めている。上記セルギャップの各壁を擦り、微細な溝を形成する。この溝は、対応する偏光子の光軸の向きと一致するように配置している。上記溝により、上記セルギャップの壁近傍の液晶分子層の向きが、対応する偏光子の光軸の向きと一致する。上記セルギャップ一方側から他方側に延びる各液晶分子列では、隣接する液晶分子同士の向きを揃えるように分子力が作用する。この結果、液晶分子層は、上記セルギャップの片側から反対側へねじれて伸びる無数の液晶分子列を含む。光源素子４２から発光し、上記第１偏光子３２を通過した光４０が液晶分子列を構成する半透明な各液晶分子を通過するにつれ、上記光４０の振動面が“ねじられる”。そのため、上記光４０が上記セルギャップの入射側とは反対の側に到達したとき、上記振動面の向きは、上記第２偏光子３４の光軸の向きと一致する。上記第２偏光子３４の光軸面で振動する光４４は上記第２偏光子３４を通過すること可能なので、上記ディスプレイ２８の表面に点灯画素３８が実現される。

上記点灯画素３８を暗くするために、上記セルギャップの壁に矩形の配列をなすように形成した透明電極のうちの上記点灯画素３８と空間的に対応する透明電極に電圧を印加する。これにより発生する電界によって、上記透明電極に隣接する液晶分子が上記電界の向きと一致するように回転する。上記液晶分子が電界によって回転するので、上記液晶分子列の“ねじれが解消（ｕｎｔｗｉｓｔ）”し、上記電界の強度が増すにつれて上記光の振動面が次第に上記第２偏光子３４の光軸からずれ、且つ、上記ライトバルブ２６の透過率が低減するという効果を奏す。そして、上記ライトバルブ２６の透過率が低減するにつれて、上記光源４２からの上記光４０の減衰が最大限に達するまで、上記点灯画素３８が徐々に暗くなる。表示画素を構成する複数の原色（典型的には、赤、緑、および青）素子の各々に対する透過光の光強度を変化させることで、カラーＬＣＤ表示を実現する。

ダイナミックレンジを拡大した上記バックライト型ディスプレイ２０では、上記バックライト２２が、局所的に制御可能な光源３０の配列を備える。上記バックライトの各光源３０として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光体および小型レンズからなる構成、または他の好適な発光装置を使用してよい。上記バックライト配列２２の各光源３０は、他の光源が発光する光の輝度レベルから独立した輝度レベルの光を発光するように互いに独立して制御可能であるため、対応する画像画素の輝度に応じて各光源を変調することが可能である。

上記画像がカラー画像の場合、データ処理ユニットが上記画素データから上記表示画素の輝度を抽出すればよい。例えば、上記画素データの赤緑青（ＲＧＢ）の各色の成分の加重和（例えば、０．３３Ｒ＋０．５７Ｇ＋０．１１Ｂ）を算出することで、上記輝度信号を得ることができる。一方、上記画像が白黒画像の場合には、上記画像データから上記輝度を直接得ることができるので、上記抽出工程を省略することができる。上記拡散器２４が作用する上記光源３０からの照明のプロファイルと人間の視覚体系の特性とによってパラメータが決定されるフィルタを使用して、上記輝度信号をローパスフィルタリングしてよい。フィルタリング後、上記輝度信号をサブサンプリングして、上記バックライトアレイ２２の光源３０に対応する空間的座標上の光源照明信号を生成する。こうして得られた画像画素のラスタデータを順次使用して上記ＬＣＤライトバルブ２６の上記表示画素を駆動しつつ、サブサンプリングした輝度信号を使用して上記光源ドライバに電源信号を出力して、上記画像画素の輝度と上記光源の輝度との関係に応じた輝度レベルを出力するように適切な光源を駆動する。上記バックライト光源３０を変調させた場合、主に“暗画素”の照明を減衰させる一方、完全にオン状態にある画素内の照明は通常変化させないで、上記ＬＣＤの画素のダイナミックレンジを増大させる。

図２に、冷陰極蛍光型のバックライトをそれぞれ備えたＣＲＴディスプレイと従来のＬＣＤディスプレイとについて、画像符号値に応じた輝度を示す。図示されているように、上記従来のＬＣＤディスプレイの光源レベルの最小値は、上記ＣＲＴディスプレイの光源レベルの最小値より大きい。最新のＬＣＤディスプレイと最新のＬＥＤバックライト型ディスプレイとでは、ＣＲＴ型ディスプレイのダイナミックレンジと同等か又はそれより大きくなるようにＬＣＤディスプレイのダイナミックレンジを増大している。

図３に、ディスプレイのダイナミックレンジの増加を示す。図３では上記ディスプレイの従来のダイナミックレンジを示し、上記画像の入力データのビット深度は通常８である。上記ディスプレイの外周に発光ダイオードを設置する構成などを採用してバックライト技術を向上させて、上記ダイナミックレンジを多少向上した。通常、上記画像の入力データの入力画像ビット深度を８に保持する一方、対応する符号値で示すコントラストを多少増加する。標準的なＬＣＤと改良型のＬＣＤに表示する画像とでは、表示する画像の見た目に然したる差異はない。“高”ダイナミックレンジのディスプレイは、通常、上記ディスプレイの異なる部位を選択的に照射するよう構成されたＬＥＤアレイ（または、他の選択的発光素子）を備える。通常、上記画像の入力データの入力画像ビット深度を８に保持する一方で、対応する符号値で示す各符号値あたりのコントラストを大幅に増加させる。場合によっては、処理のため、上記画像のビット深度を表示内において増加させる。この結果表示される画像では符号値に対するコントラストが大幅に増加するが、輪郭アーチファクトおよびノイズの高まりなどのより深刻な画像アーチファクトが発生する傾向がある。上記ノイズの高まりは、特に、量子ノイズおよび暗電流ノイズが優位を占めがちな階調スケールの暗領域において強くなる傾向がある。

図４では、入力画像３００を処理して、上記ＬＥＤ層にＬＥＤ駆動信号３０２（第１信号）を供給し、上記ディスプレイのＬＣＤ層にＬＣＤ駆動信号３０４（第２信号）を供給している。上記入力画像３００を受信し、その後、処理３０６（第１フィルタリング処理）において、受信した上記入力画像３００を上記ＬＥＤアレイに応じて非線形フィルタリングおよびサブサンプリングしてもよい。ＬＥＤ逆階調応答曲線（“ＴＲＣ”）に応じたルックアップテーブル（“ＬＵＴ”）３０８を使用して、上記処理３０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った画像データに対応するＬＥＤ駆動信号３０２を生成する。その後、処理３１０では、上記処理３０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った上記画像をアップサンプリングおよび変調して、上記ＬＥＤ層の予測照明をシミュレーションする。そして、処理３１２（除算操作）では、上記処理３１０で得られたアップサンプリング画像によって上記入力画像３００を除算する。この結果バックライトからの光によって表示される液晶層画像３１４は、上記入力画像３００を正確にシミュレーションするものである。そして、上記ＬＣＤ逆ＴＲＣに応じたルックアップデータ３１６を参照して、上記液晶層画像３１４に対応するデータを上記ＬＣＤ駆動信号３０４として生成する。しかし、ユーザに視認可能なノイズは、高ダイナミックレンジの表示に起因して発生する傾向があり、こうしたノイズの発生は、特に、上記階調スケールにおいて上記量子ノイズおよび上記暗電流ノイズが優位を占めがちな上記暗領域において強くなる。

図５では、ノイズを低減可能な一方法として、入力画像４００をノイズ低減処理４２０によって処理している。上記ノイズ低減処理４２０は、高周波数成分を減衰するローパスフィルタ、任意のフィルタ、コアリング操作、サブサンプリング、またはそれら以外を含むものでよい。上記ノイズ低減処理４２０によって得られる、ノイズ低減された上記画像を処理して、上記ＬＥＤ層にＬＥＤ駆動信号４０２を供給し、上記ディスプレイのＬＣＤ層にＬＣＤ駆動信号４０４を供給する。次に処理４０６では、上記ノイズ低減処理４２０においてノイズ低減した上記画像を上記ＬＥＤアレイに応じて非線形フィルタリングおよびサブサンプリングしてもよい。ＬＥＤ逆ＴＲＣに応じたルックアップテーブル４０８を使用して、上記処理４０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った画像データに対応するＬＥＤ駆動信号４０２を生成する。その後、処理４１０では、上記処理４０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った上記画像をアップサンプリングおよび変調して、上記ＬＥＤ層の照明をシミュレーションする。その後、処理４１２では、上記ノイズ低減処理４２０から得られる非線形フィルタリングを行った上記入力画像を、上記処理４１０においてアップサンプリングした画像によって除算する。この結果、バックライトからの光に応じて表示される液晶層画像４１４は、上記入力画像４００を正確にシミュレーションする。そして、上記ＬＣＤ逆ＴＲＣに応じたルックアップデータ４１６を使用して、上記液晶層画像４１４に対応するデータを上記ＬＣＤ駆動信号４０４として生成する。しかし、上記ノイズ低減処理４２０を行った場合でも、ユーザが視認可能なノイズが高ダイナミックレンジの表示に起因して発生する傾向があり、こうしたノイズの発生は、特に、上記階調スケールにおいて上記量子ノイズおよび上記暗電流ノイズが優位を占めがちな上記暗領域において強くなる。

しかし、上記画像を前置フィルタリングする上述の手法では、上記ノイズ信号が上記問題領域において極めて低く（符号値にして１または２など）、重要な信号もこの範囲に含まれるという問題がある。通常、このような符号値の差異は（特に階調スケールの暗領域の端部では）認識され難いものであり、特に高周波数成分の（および高周波数のため、閾値未満である）ノイズにおいては、上記符号値の差異が認識され難い。しかし、ダイナミックレンジを増大したディスプレイによりコントラスト／符号値が増大されると、上記差異が上記照明領域において増幅され、視覚閾値を超える。

図６では、入力画像５００を処理して、上記ＬＥＤ層にＬＥＤ駆動信号５０２（第１信号）を供給し、上記ディスプレイのＬＣＤ層にＬＣＤ駆動信号５０４（第２信号）を供給する。上記入力画像５００を受信し、その後、処理５０６（第１フィルタリング処理）において、受信した上記入力画像５００を上記ＬＥＤアレイに応じて非線形フィルタリングおよびサブサンプリングしてもよい。ＬＥＤ逆ＴＲＣに応じたルックアップテーブル（“ＬＵＴ”）５０８を使用して、上記処理５０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った画像データに対応するＬＥＤ駆動信号５０２を生成する。その後、処理５１０では、上記処理５０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った上記画像をアップサンプリングおよび変調して、上記ＬＥＤ層の予測照明をシミュレーションする。そして、処理５１２（除算操作）では、上記処理５１０でアップサンプリングした上記画像によって上記入力画像５００を除算する。この結果、バックライトからの光に応じて表示される液晶層画像５１４（液晶層画像）（ＬＵＴ５１６後）は、上記入力画像５００を正確にシミュレーションする。しかし、このように生成した液晶層画像５１４では、上記コントラスト／符号値の増大に部分的に起因して、視認閾値より大きいために容易に視認可能なノイズが発生することになる。したがって、上記液晶層画像５１４をノイズ低減処理５２０（第２ノイズ低減処理）に供給してもよい。上記ノイズ低減処理５２０は、ローパスフィルタ、任意のフィルタ、コアリング作業、サブサンプリング、またはそれら以外を含むものでよい。上記ＬＣＤ逆ＴＲＣに対応するルックアップテーブル５１６を使用して、上記画像５１４（画像データ５１４）に対応するデータを上記ＬＣＤ駆動信号５０４として出力する。

上記ノイズ低減処理５２０は、ノイズ除去フィルタ、または、上記画像５１４に使用される他の空間強調フィルタであってよい。すなわち、ＬＥＤ光源アレイのシミュレーションした光強度によって上記入力画像を除算した後、上記画像を変調する。この除算により、上記符号値が増幅する。さらに、通常、符号値あたりのコントラストを高くして上記除算を行うため、ノイズの振幅が＋／−１または２である符号値の範囲がより広くなり、振幅分解能がより高くなる（これは、上記入力画像の振幅分解能よりも分解能を高くして、上記ＬＥＤシミュレーションを行うためである）。これらの要因により、上記ノイズ除去手法を上記除算工程後に行った場合、信号をノイズから分離する力がより大きくなる。好ましくは、上記ノイズ除去工程を、上記除算工程後であって上記ＬＣＤのＴＲＣ較正工程前に行う。すなわち、好ましくは、上記ノイズ除去工程を上記ＬＥＤ−ＬＣＤ分離手法と関連して行う。

図７では、入力画像６００を処理して、上記ＬＥＤ層にＬＥＤ駆動信号６０２を供給し、上記ディスプレイのＬＣＤ層にＬＣＤ駆動信号６０４を供給する。処理６０６において、上記入力画像６００を上記ＬＥＤアレイに応じて非線形フィルタリングおよびサブサンプリング６０６してもよい。ＬＥＤ逆ＴＲＣに応じたルックアップテーブル６０８を使用して、上記処理６０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った画像データに対応するＬＥＤ駆動信号６０２を出力する。その後、処理６１０では、上記処理６０６において非線形フィルタリングおよびサブサンプリングを行った上記画像をアップサンプリングおよび変調して、上記ＬＥＤ層の予期照明をシミュレーションする。そして、処理６１２では、上記処理６１０においてアップサンプリングした上記画像によって上記入力画像６００を除算する。この結果バックライトからの光に応じて表示される液晶層画像６１４（ＬＵＴ６１６後）は、上記入力画像６００を正確にシミュレーションする。しかし、このように生成した液晶層画像６１４では、上記コントラスト／符号値の増大に部分的に起因して、視認閾値より大きいために容易に視認可能なノイズが発生することになる。したがって、上記液晶層画像６１４をノイズ低減処理６２０に供給してもよい。上記ノイズ低減処理６２０は、ローパスフィルタ、任意のフィルタ、コアリング作業、サブサンプリング、またはそれら以外を含むものでよい。上記ＬＣＤ逆ＴＲＣに対応するルックアップテーブル６１６を使用して、上記画像６１４の画像データに対応するデータを上記ＬＣＤ駆動信号６０４として出力する。

上記ノイズ低減処理６２０は、ノイズ除去フィルタ、または上記ＬＣＤ画像６１４に使用される他の空間強調フィルタであってよい。すなわち、上記入力画像を上記ＬＥＤ光源アレイのシミュレーションした光強度によって除算した後、上記画像を変調する。この除算により、上記符号値が増幅する。さらに、通常、符号値あたりのコントラストを高くして上記除算を行うため、ノイズの振幅が、＋／−（プラスまたはマイナス）１または２である符号値の範囲がより広くなり、振幅分解能がより高くなる（これは、上記入力画像の振幅分解能よりも分解能を高くして、上記ＬＥＤシミュレーションを行うためである）。これらの要因により、上記ノイズ除去手法を上記除算工程後に行った場合、信号をノイズから分離する力がより大きくなる。好ましくは、上記ノイズ除去工程を、上記除算工程後であって上記ＬＣＤのＴＲＣ較正工程前に行う。すなわち、好ましくは、上記ノイズ除去工程を上記ＬＥＤ−ＬＣＤ分離手法と関連して行う。上記ノイズ低減処理６２０は、上記ノイズ除去手法における階調レベル依存性を更に含んでよく、上記階調レベル依存性を上記ノイズ除去手法が行われる上記画像６１４（上記除算工程より得られる）から決定するのではなく、上記ＬＥＤ画像に応じて決定する。また、アップサンプリング工程と他のシミュレーション工程（好ましい実施形態）とを行った後に、上記ノイズ依存性を上記ＬＥＤ層から決定してもよい。または、上記ノイズ依存性を上記サブサンプルＬＥＤ画像または上記入力画像６００から決定することもできる。

図８では、曲線で示す標準的なノイズ視認性について、階調レベルに応じてノイズを低減する好ましい手法を調整している。上記ＬＥＤ層から入力される上記階調レベルは、１２ビット（０〜４０９６）の範囲の値としてよい。暗領域の端部は０としてよい。上記ＬＣＤ層において、上記ノイズ低減要素をノイズ除去パラメータとして使用する。上記好ましい手法では、最終的に表示される画像の暗領域において、大きなノイズ低減が得られる。

他の手法はエッジ選択的なノイズ低減を使用し、上記ノイズ低減では、輪郭マップが上記ノイズ低減要素を制御する。上記処理の典型的な両極性は、エッジ付近ではノイズ低減を弱めるか、または、ノイズ低減を行わないことである。

ノイズ低減技術を図９に示す。入力画像９００が受信されると、ＬＥＤ処理９０６に応じてＬＥＤ駆動信号９０２が決定される。上記ＬＥＤ処理９０６は、非線形フィルタリング、サブサンプリング、および／またはルックアップテーブルの使用を含むものでよい。処理９１０では、上記バックライトの予測を上記ＬＥＤ処理９０６に応じてシミュレーションする。除算演算９１２では、上記バックライトの予測９１０によって上記入力画像９００を除算する。上記除算演算９１２の結果、ＬＣＤ画像９１４を得る。上記入力画像９００とノイズ低減画像９２２をもたらす上記ＬＣＤ画像９１４とに応じて、ノイズ低減処理９２０を行う。上記階調曲線を調整するためにルックアップテーブルを使用してもよく、上記ルックアップテーブルを上記ＬＣＤ層へ供給するＬＣＤ信号として設けてもよい。

上記ノイズ低減処理９２０を図１０に示す。上記入力画像９００に輪郭検出マッピング処理９３０を行う。また、上記入力画像９００に対して、上記ディスプレイのＬＥＤ分解能に基づいた滲みマッピング処理９３２を行う。これにより、ノイズ除去マップが決定し、閾値化操作９３４を行う。その後、上記ＬＣＤ画像９１４と上記入力画像９００とを２チャネル分解フィルタ９３６へ送る。これにより、上記画像の低域ベースチャンネル９３８を決定し、上記画像の残余チャンネル９４０を決定する。上記閾値化操作９３４の出力と、上記低域ベースチャンネル９３８と、上記残余チャンネル９４０との組み合わせ９４２を行い、フィルタ処理出力９２２を生成する。

上述の方法と共に使用することができるシステムを図１１に示す。このシステムでは、受信器１０００が、上記ディスプレイに表示する入力画像を受信する。

第１フィルタ１００６が、受信した上記入力画像を第１フィルタリング処理によって変調させて、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライトアレイの駆動信号（ＬＥＤ駆動信号１００２）を決定する。上記第１フィルタ１００６は、非線形フィルタおよび／または上記入力画像をサブサンプリングするサブサンプリング器を備えていてもよい。ＬＥＤの逆ＴＲＣに対応するルックアップテーブル１００８を使用して、上記第１フィルタ１００６から得られるフィルタ処理サブサンプリング画像データに応じた上記ＬＥＤ駆動振動１００２を出力する。

その後、アップサンプリング器１０１０が、上記第１フィルタ１００６から出力される非線形にサブサンプリングされた画像をアップサンプリングして、上記バックライトアレイの予測照明をシミュレーションする。そして、上記アップサンプリング器１０１０から出力されるアップサンプリング画像によって、上記受信器１０００に受信された上記入力画像を分離１０１２する。この結果得られる液晶層画像１０１４は、第２フィルタ１０２０によって受信される。そして、上記第２フィルタ１０２０が、上記液晶層画像１０１４を第２ノイズ低減処理によって変調することで、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層の駆動信号を決定する。

上記第２フィルタ１０２０は、ノイズ除去フィルタ、または上記液晶層画像１０１４に使用される他の空間強調フィルタであってもよい。上記液晶層画像１０１４の画像データについては、上記ＬＣＤの逆ＴＲＣに応じたルックアップテーブル（ＬＵＴ）１０１６を使用して得られたデータを、上記ＬＣＤ駆動信号１００４として供給する。

このシステムでは、上記バックライトアレイを構成する上記発光素子の密集度は、上記２次元の液晶層が画定する上記ディスプレイの画素の密集度と異なる。

本明細書の上述の説明において使用したタームならびに表現は本発明を説明するものであり、何ら制限を加えるものではない。したがって、このようなタームおよび表現の使用において、図示および説明した構成またはその一部と同等の構成を排除する意図はなく、本発明の範囲を下記のクレームのみによって規定および制限していることが認識されるであろう。

Claims (15)

1. 入力画像をディスプレイに表示する表示方法であって、
   （ａ）上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する工程と、
   （ｂ）第１フィルタリング処理によって上記入力画像を変調して、互いに独立して選択可能な上記ディスプレイの発光素子を２次元に配列したバックライトアレイの駆動信号を決定する工程と、
   （ｃ）上記第１フィルタリング処理によって変調した上記入力画像を第１変調入力画像とするとき、この第１変調入力画像を第２ノイズ低減処理により変調して、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層の駆動信号を決定する工程と、を備え、
   （ｄ）上記バックライトアレイを構成する上記発光素子の密集度は、上記液晶層によって画定される上記ディスプレイの画素の密集度と異なる表示方法。
2. 上記第１フィルタリング処理は、上記入力画像を非線形にフィルタリングする請求項１に記載の表示方法。
3. 上記第１フィルタリング処理は、上記入力画像をサブサンプリングする請求項１に記載の表示方法。
4. 上記第１フィルタリング処理は、上記入力画像を非線形にフィルタリングし、且つ、サブサンプリングする請求項１に記載の表示方法。
5. 上記第１変調入力画像をアップサンプリングして、上記バックライトアレイからの予測照明をシミュレーションする工程を更に備える請求項４に記載の表示方法。
6. アップサンプリングを行った上記第１変調入力画像と上記入力画像とに応じて、液晶層画像を生成する工程を更に備える請求項５に記載の表示方法。
7. 上記第２ノイズ低減処理によって上記液晶層画像をフィルタリングする請求項６に記載の表示方法。
8. 上記液晶層画像は、除算演算に基づいて生成される請求項７に記載の表示方法。
9. ディスプレイに入力画像を表示する表示方法であって、
   （ａ）上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する工程と、
   （ｂ）上記入力画像を、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライトアレイに好適な第１信号と、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層に好適な第２信号と、に分離する工程とを備え、
   （ｃ）上記入力画像の分離後に、上記第２信号にノイズ低減処理を行う表示方法。
10. ディスプレイに入力画像を表示する表示システムであって、
    （ａ）上記ディスプレイに表示する上記入力画像を受信する受信器と、
    （ｂ）第１フィルタリング処理によって上記入力画像を変調させて、上記ディスプレイの互いに独立して選択可能な発光素子を２次元に配列したバックライトアレイの駆動信号を決定する第１フィルタと、
    （ｃ）上記第１フィルタリング処理によって変調した上記入力画像を第１変調入力画像とするとき、この第１変調入力画像を第２ノイズ低減処理によって変調して、上記ディスプレイの画素を画定する２次元の液晶層の駆動信号を決定する第２フィルタと、を備え、
    （ｄ）上記バックライトアレイの上記発光素子の密集度は、上記液晶層の上記ディスプレイの画素の密集度と異なる表示システム。
11. 上記第１フィルタは非線形フィルタを含む請求項１０に記載の表示システム。
12. 上記第１フィルタは、上記入力画像をサブサンプリングするサブサンプリング器を含む請求項１０に記載の表示システム。
13. 上記第１フィルタは、非線形フィルタと上記入力画像をサブサンプリングするサブサンプリング器とを含む請求項１０に記載の表示システム。
14. 上記第１変調入力画像をアップサンプリングして、上記バックライトアレイからの予測照明をシミュレーションするアップサンプリング器を更に備える請求項１３に記載の表示システム。
15. 上記第２フィルタはノイズ除去フィルタである請求項１０に記載の表示システム。

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