JP5785878B2 - 広色域ディスプレイ - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、光源のアレイを備えるイルミネータを備えるディスプレイを提供する。光源は複数色の光源を含む。モジュレータはイルミネータにより照射されるように配置される。モジュレータは複数の画素を備え、各画素は複数の要素を有する。イルミネータ駆動回路は、イルミネータの複数領域の各々における光源の強度を独立に制御し、複数の領域の各々内において複数色の各々の強度を独立に制御する。イルミネータの複数領域の各々における光源は、イルミネータ駆動回路により制御される色と強度とを有するモジュレータの対応する領域を照射する。モジュレータ駆動回路は、イルミネータから画素の素子により光の変調を制御するために接続される。
本発明の幾つかの実施形態において、異なる色の光源は、異なる最大光出力を有する。このような実施形態において、より大きな光出力を有する色の光源は、光出力の最大値がより小さい色の光源に比べてより広く離間する。
ディスプレイは、所望の画像を表示するためのイルミネータ制御信号17及びモジュレータ制御信号18を生成するコントローラ19を含む。所望の画像は画像データ11により特徴付けられ、各画素の輝度値(及びもし画像がカラー画像である場合、明度)を直接又は間接的に特定する。画像データ11は任意の適切なフォーマットを有し、任意の適切な色モデルを利用して輝度及び明度を特定する。例えば、画像データ11は、
・各画素の赤、緑及び青(RGB)明度、
・各画素が、輝度として参照される値(Y)と、クロミナンスとして参照される値の組(I,Q)とにより表さされるYIQ値、
・CMY又はCMYK値、
・YUV値、
・YCbCr値、
・HSV値、
・HSL値、
のいずれかを特定する。
L×TMIN≦LIMAGE≦L×TMAX (1)
であることが望ましい。但し、TMINは画素要素の最小の透過性であり、TMAXは画素要素の最大の透過性であり、且つLIMAGEは画像データ11により指定される画素の輝度である。式(1)の関係は、各色のLED12の各画素に対して独立に保たれることが好ましい。
・各色において、近隣のLED26の点像強度分布関数は重なり、
・LED26の各々は最大の出力で動作し、
・各LED26は(任意の単位で1.0として示される)点像強度分布関数のピークの点で同じ強度の光を生成し、
・各色のLED26はイルミネータ25において一様に分布する。
全LED26の最大強度が同じである必要は無い。異なる色のLEDは異なる効率を有する傾向がある。典型的には、赤LEDの効率(所与の電力に対して生成される光量)は緑LEDのものよりも大きい。典型的な赤及び緑LEDは青LEDのものよりも大きな効率を有する。ある点までは、費用をかけるほど任意の利用可能な色のより明るいLEDを取得することができる。ディスプレイを設計する者は、最大の光出力、必要とする電力、費用などのファクタに基づいて適切なLEDを選択する。現在では、フラックス比が3:5:1を有する赤、緑、及び青LEDを提供すると、最もコスト効率が良いということが常識として分かっている。このようなフラックス比では、赤LEDは青LEDよりも3倍明るく、且つ緑LEDは青LEDよりも5倍明るい。
・画像領域は黄色が最大値に達していない。この場合、画像は白画素以外は再生される。白画素は放置される。別例では、白画素はより多くのRGB光を適切に通過させるために解放される。イルミネータの黄LEDはオフ状態であるか又は、白領域におけるRGB色輝度をサポートする範囲のみでオン状態である。
・画像領域における画素の色が最大値に達した黄色によってほぼ占められている。この場合、この領域に対応する赤、緑及び青LEDは実質的にオフ状態か又はわずかであり、黄LEDは明るいレベルのオン状態である。白画素は黄LEDから黄光を変調するために主に利用される。
・画像領域は、幾つかは最大値に達した黄色を表示し、残りは大きな赤、緑又は青成分を有する画素の混合を含む。この場合、イルミネータは全4LED色の光で領域の画素を照射する。モジュレータの白画素要素は、黄光成分が通過することができるように解放される。白画素要素は赤、緑及び青光を通過させることも許可する。結果は、白フィルタを通過するRGB光によりわずかに飽和から減少したほぼ黄領域になる。この飽和からの減少は、黄色になる画素の赤、緑又は青要素を通過する光を低減することにより最小化される。領域の黄部は小さい(又はこれは第二の場合の例である)ために、わずかな飽和からの減少は一般には受け入れ可能である。赤、緑又は青光成分よりもいくらか明るい黄光を有するモジュレータを照射することができる黄光LEDを提供することにより、飽和からの低減がさらに低減される。
・広帯域画素を通過する基本色の光量(この量は基本色と別色とのモジュレータ値67に対するELPから確定される)を減算すること、
・基本色の要素のモジュレータ値を、所望の量に等しい画素において通過する基本色の全光量を得るのに必要とされる(場合)、基本色の追加光を通過させるように選択すること、により決定される。
・本発明に従うディスプレイのイルミネータにおける光源は、LEDである必要は無く、他のタイプの光源であってもよい。
・本発明に従うディスプレイのイルミネータにおける光源は、赤、緑及び青である必要は無く、他色でもよい。
・本発明に従うディスプレイのイルミネータにおける光源は、一つ以上の発光器から作られてもよい。
・イルミネータは、(全色領域を達成したいのであれば、少なくとも三色が必要とされるが、)3より多い又は3未満の異なる色の光源を含んでもよい。
・図1A及び図9の方法のブロックの動作は、あるブロックからの結果が、流れの次に事項されるとして図示されるブロックの動作に必要とされない場合に、部分的に又は完全に異なる順序で実行されてもよい。例えば、基本色のELPは図9のブロック68までは必要とされない。基本色のELPはブロック62とブロック68との間の任意のタイミングで決定され得る。
Claims (32)
- ディスプレイ装置であって、
光源のアレイであって、前記光源は、複数色の光源を含む、前記光源のアレイと、
前記アレイの複数領域の各々における光源の強度を独立に制御し、且つ前記複数の領域の各々において前記複数色の各々の光源の強度を独立に制御するように構成される駆動回路であって、前記複数領域の各々における前記光源が、前記駆動回路により制御される色と強度とを有して、複数の位置の各々に他の位置とは色が異なって混合される光のパターンを射影する、前記駆動回路とを備え、
前記各色の光源は、対応する点像強度分布関数に応じて分散された光を照射するように構成され、前記点像強度分布関数は、1つの色に対応し、且つ他の色に対応する点像強度分布関数の半値幅と異なる半値幅を有し、
前記各色の光源の点像強度分布関数は、当該光源からの輝度の分布を前記光のパターンにおける位置に関連付ける、ディスプレイ装置。 - 前記光源は発光ダイオードを備える、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記アレイは第一色を発光可能な第一光源と、第二色を発光可能な第二光源とを含み、前記第一光源は、前記第二光源よりも大きな光出力を供給可能である、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記第一光源は、前記第二光源よりも前記アレイにおいて互いにより広く離間される、請求項3に記載のディスプレイ装置。
- 前記光源は、赤、青、及び緑の光源を備え、前記緑の光源は、前記赤及び青の光源よりも互いに広く離間される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 前記光源は、赤、青、及び緑の光源を備え、前記緑の光源は、前記赤及び青の光源よりも大きな強度を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 前記光源は、赤、青、及び緑の光源を備え、前記緑の光源は、前記赤及び青の光源よりも広い点像強度分布関数を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 前記光源は、赤、青、及び緑の光源を備え、前記緑の光源は、前記赤の光源よりも広い点像強度分布関数を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 前記光源は、赤、青、及び緑の光源を備え、前記緑の光源は、前記青の光源よりも広い点像強度分布関数を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 各色の前記光源の数は、前記光源のフラックスの比にほぼ反比例する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 第一色及び第二色の光源は、比に応じて離間される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 前記第一色に対応する前記点像強度分布関数は、前記第二色に対応する前記点像強度分布関数の半値幅よりも大きな半値幅を有する、請求項4に記載のディスプレイ装置。
- 前記第一光源の離間間隔に対する第二光源の離間間隔の比が、前記第一光源の点像強度分布関数の半値幅に対する前記第二光源の点像強度分布関数の半値幅の比の15%内である、請求項12に記載のディスプレイ装置。
- 最大光出力において、異なる色の各光源は、他色の各々の光の平均強度の15%内である平均強度で照射する、請求項4に記載のディスプレイ装置。
- 前記複数色の光源は、第一色の光源、第二色の光源、および第三色の光源を含み、
前記第一色の光源は、前記第二色の光源および前記第三色の光源の中間である最大強度、間隔、及び点像強度分布関数のうちの少なくとも一つを有する、請求項1に記載のディスプレイ装置。 - 前記アレイは、複数色毎に異なる数の離散的な光源を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記複数色のうちの一色の光源の最大光出力とその色の光源の数との積は、色の各々に対して実質的に等しい、請求項8に記載のディスプレイ装置。
- 前記各色の光源は、他の色の光源のフラックスとは異なるフラックスを有し、アレイ中の各色の光源数の比は、各色の光源のフラックスの比に反比例する、請求項16に記載のディスプレイ装置。
- 前記光源は、三色以上を備える、請求項1〜18のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
- 複数の色のうちの少なくとも一色により生成され、且つ前記光源のアレイからの光の位置に伴う強度の変化を特定する有効輝度パターン(ELP)を判定するように構成されるELP制御回路をさらに備え、
ディスプレイ装置により表示される画像は、前記ELPのうちの少なくとも一つに基づいて計算された画素の値を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。 - 前記複数色は、基本色及び少なくとも一つの追加色を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 基本色のうちの少なくとも一色により生成される有効輝度パターン(ELP)を判定するように構成されるELP制御回路をさらに備え、
ディスプレイ装置により表示される画像は、前記ELPのうちの少なくとも一つに基づいて計算された画素の値を含む、請求項21に記載のディスプレイ装置。 - 前記追加色のうちの少なくとも一色のディプレイの寄与は、前記追加色のうちの少なくとも一色のELPに基づく、請求項22に記載のディスプレイ装置。
- 各色の光源は、対応する点像強度分布関数の半値幅に比例して互いに離間される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 各色の光源は、対応する色の近隣の前記光源から出力される光の点像強度分布関数が重なるように互いに離間される、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記アレイは、第一色の光を出力するように構成される第一光源と、第二色の光を出力するように構成される第二光源とを備え、第一色の光源から出力される光の第一点像強度分布関数は第一半値幅を有し、第二色の光源から出力される光の第二点像強度分布関数は第二半値幅を有し、前記第一半値幅は、前記第二半値幅よりも大きく、前記第一光源は、前記第二光源よりも互いに広く離間させる、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 前記第一光源の離間間隔に対する第二光源の離間間隔の比が、前記第一半値幅に対する前記第二半値幅の比の15%内である、請求項26に記載のディスプレイ装置。
- 前記第一光源は、前記第二光源の光出力よりも大きな光出力を有する、請求項27に記載のディスプレイ装置。
- 追加色のうちの少なくとも一色のディプレイの寄与は、他色のうちの少なくとも一色のELPに基づく、請求項1に記載のディスプレイ装置。
- 画像を表示するための方法であって、
独立に制御可能な光源の複数のグループを備えるアレイを提供することであって、前記各グループの前記光源は、複数色のうちの対応する一色の光を出力する、前記アレイを提供すること、
制御信号に応答して、前記複数のグループの各々が前記制御信号により決定される活性領域上の位置に伴う強度の変化を有する輝度パターンを射影するように前記アレイを駆動することであって、前記アレイは、複数の位置の各々に他の位置とは色が異なって混合される光のパターンを射影する、前記前記アレイを駆動することを備え、
前記各グループの光源は、対応する半値幅を有する点像強度分布関数に応じて、複数色のうちの対応する一色の光を照射するように構成され、各グループに対応する前記点像強度分布関数の半値幅は、他のグループに対応する点像強度分布関数の半値幅と異なり、
前記各色の光源の点像強度分布関数は、当該光源からの輝度の分布を前記光のパターンにおける位置に関連付ける、方法。 - 各色の光の所望の量を画像データから確定することを備える、請求項30に記載の方法。
- 所望の輝度パターンが得られるように各色に印加することを備える、請求項31に記載の方法。
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