JP5404409B2 - 液晶ディスプレイシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従ってピクチャを生成するディスプレイシステムであって、光変調デバイスと、その光変調デバイスを照射する照射装置と、それら光変調デバイスおよび照射装置の両方を駆動する制御回路とを含むディスプレイシステムに関するものである。かかるディスプレイシステムは、とりわけ、テレビセット、（携帯型）コンピュータ、車載ナビゲーションシステム、医療用撮像ビューワ、およびプロセス制御室内のデータグラフィックディスプレイに使用される。

本発明はまた、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従ってピクチャを生成するディスプレイシステムあって、光変調デバイスと、その光変調デバイスを照射する照射装置と、それら光変調デバイスおよび照射装置の両方を駆動する制御回路とを含むディスプレイシステムの、電力消費量を最小化する方法にも関するものである。

上記で述べたような種類のディスプレイシステムは、よく知られている。これらのシステムは、いわゆる非自発光ディスプレイのタイプに属し、そのよく知られている例が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置である。

これらのＬＣＤ装置では、光変調デバイスは、透過率可変フィルタとして機能する液晶（ＬＣ）素子を含む、ピクセル化されたパネルからなっている。照射装置（バックライトユニットとしても知られている）は、光源手段を含んでいる。一般的には、これらの光源手段は、低圧水銀蒸気放電ランプである。しかしながら、近年は、ＬＥＤベースのバックライトユニットに関する記述がなされている。

一般的な電気機器、とりわけディスプレイシステムにおける技術的な課題の１つは、装置全体の電力消費量を最小限に抑えることである。

Ｓｅｅｔｚｅｎらは、「Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ（高ダイナミックレンジのディスプレイシステム）」（２００４年ＡＣＭ ＳＩＧＧＲＡＰＨ会議紀要）において、プログラミング可能な透過率を有する光学フィルタとして「第１のディスプレイ」（すなわちＬＣＤパネル）を用いて、「第２のディスプレイ」からの高輝度であるが低解像度のイメージを変調するという基本思想に基づいた、ディスプレイシステムを記述している。この「第２のディスプレイ」は、ＬＥＤのアレイであって、それらのＬＥＤの輝度は個別にプログラミングすることができる。したがって、これらのディスプレイシステムは、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従うピクチャを、そのイメージ情報を「第１」および「第２」のディスプレイ上に分配することにより生成する。より厳密にいえば、ビデオ信号から導出されたイメージ情報は、ＬＣＤ光変調デバイス上およびＬＥＤ照射装置上に均等に分配されることが最適であると提案されている。この５０％／５０％の分配という選択肢は、丸め誤差に関する考察により触発されている。

Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献により記述されている上記の解決策の、１つの欠点は、ディスプレイシステムの全体的な電力消費量が、依然として比較的高い点である。そのため、これらのシステムは、上記で述べた種類のディスプレイシステムにおける全体的な電力消費量を最小化するという技術的課題を解決しない。

本発明の１つの目的は、バックライトユニットと光変調デバイスとを含むディスプレイシステムの電力消費量を最小化するという技術的課題に対し、解決策を提供することである。

上記の目的は、請求項１に係るディスプレイシステム、および請求項５に係る方法を提供することにより達成される。

第１の側面によれば、本発明は、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従って、ピクチャを生成するディスプレイシステムであって、透過率可変の多数のピクセルを有する光変調デバイスと、その光変調デバイスを照射する照射装置と、それら光変調デバイスおよび照射装置の両方を駆動する制御回路とを含み、上記の光変調デバイスは、動作中において、当該領域内のピクセルP_{Lregionmax, i}が当該領域に対するイメージ情報に従って最大の輝度を呈するような、少なくとも１つの領域を有し、上記の制御回路が、ピクセルP_{Lregionmax, i}の透過率を、そのピクセルの最大透過率に設定し、ピクセルP_{Lregionmax, i}の輝度に従って、上記の領域の背後における上記の照射装置の輝度L_{BL, i}を設定し、上記のイメージ情報およびL_{BL, i}に従って、上記の領域内の残りのピクセルの透過率を調整することにより、上記の光変調デバイス上および照射装置上にイメージ情報を分配するように構成されていることを特徴とする、ディスプレイシステムを提供する。

本発明の利点は、制御回路が、光変調デバイス上および照射装置上に、イメージ情報の均等でない分配を行うという点にある。この均等でないイメージ情報の分配は、正しく選択されれば、光変調デバイスと照射装置との合計の電力消費量を、均等な分配の場合よりも低減させることができる。本発明は、システム全体の電力消費量という観点からすれば、イメージ情報の均等な分配は最適以下の分配態様であることに、Ｓｅｅｔｚｅｎらは気づいていなかったという認識に基づくものである。

１つの実施形態によれば、上記の制御回路は、請求項２で規定されているようにして、P_{Lregionmax, i}が呈する輝度レベルL_{pic, regionmax, i}に応じて、上記の光変調デバイス上および照射装置上にイメージ情報を分配するように構成される。すなわち、１つの実施形態では、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従って、ピクチャを生成するディスプレイシステムであって、透過率可変の多数のピクセルを有する光変調デバイスと、その光変調デバイスを照射する照射装置と、それら光変調デバイスおよび照射装置の両方を駆動する制御回路とを含み、上記の光変調デバイスは、動作中において、当該領域内のピクセルP_{Lregionmax, i}が輝度L_{pic, regionmax, i}を呈するような少なくとも１つの領域を有し、かつ、上記のイメージ情報に従う当該ディスプレイシステムの最大の輝度L_{pic, max}を呈するピクセルP_Lmaxを有し、上記の制御回路が、（ｉ）L_{pic, regionmax, i}の輝度レベルに応じて、パラメータａを、１／２＜ａ≦１の範囲内から選択し、（ｉｉ）式

に従って、上記の少なくとも１つの領域の背後における上記の照射装置の輝度L_{BL, i}を設定し、（ｉｉｉ）上記のイメージ情報およびL_{BL, i}に従って、上記の領域内の残りのピクセルの透過率を調整することにより、上記の光変調デバイス上および照射装置上にイメージ情報を分配するように構成されていることを特徴とする、ディスプレイシステムが提供される。この実施形態は、ピクチャの非常に暗い領域内における丸め誤差を最小限に抑えるため、および光変調デバイスの隣接領域の境界におけるシームレスな輝度マッチングを確保するために有利である。

１つの実施形態によれば、請求項３で規定されるように、上記の制御回路は、予め決められた閾値を超えるL_{pic, regionmax, i}の輝度レベルに対しては、ピクセルP_{Lregionmax, i}の透過率をそのピクセルの最大透過率に維持するように構成される。

１つの実施形態によれば、上記の予め決められた閾値のレベルは、当該ディスプレイシステムにおいて実現可能な最大のL_{pic, max}の２％−１０％の範囲内となるように選択される。

第２の側面によれば、本発明は、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従ってピクチャを生成するディスプレイシステムの、電力消費量を最小化する方法であって、上記のディスプレイシステムが、透過率可変の多数のピクセルを有する光変調デバイスと、その光変調デバイスを照射する照射装置と、それら光変調デバイスおよび照射装置の両方を駆動する制御回路とを含み、当該方法は、（ｉ）上記の光変調デバイスを少なくとも１つの領域に分割し、（ｉｉ）それら少なくとも１つの領域の各々について、最大の輝度L_{pic, regionmax, i}を呈するピクセルP_{Lregionmax, i}を特定し、（ｉｉｉ）ピクセルP_{Lregionmax, i}の各々の透過率を、そのピクセルの最大透過率に設定し、（ｉｖ）L_{pic, regionmax, i}に従って、上記の領域の各々の背後における上記の照射装置の輝度L_{BL, i}を設定し、（ｖ）上記のイメージ情報およびL_{BL, i}に従って、各々の領域内の残りのピクセルの透過率を調整することにより、上記の光変調デバイス上および照射装置上にイメージ情報を分配する工程を有することを特徴とする、方法を提供する。

本発明の上記およびその他の側面は、以下で説明する実施形態を参照することにより明らかとなる。

なお、他の先行技術として、米国特許出願公開ＵＳ２００１００３５８５３号には、上記で述べたような種類のアセンブリであって、バックライトユニットが、少なくとも２色の異なる色を有するＬＥＤのアレイを含んでいるようなアセンブリが開示されている。最終的なピクチャのコントラストを改善するために、ＬＥＤの輝度を、フレームごとに制御できる旨が開示されている。バックライトの輝度が低下させられると、ＬＣＤパネルを通る漏光量が低減させられるので、こうすることにより、とりわけ暗いシーンにおけるコントラストを改善することができる。暗いシーンにおいてＬＥＤが減光させられると、減光が行われない場合と比較して装置の電力消費量は低くなるが、この米国特許出願公開ＵＳ２００１００３５８５３号は、上記で述べた種類のディスプレイシステムについて、そのディスプレイシステムにより生成されるピクチャの内容にかかわらず電力消費量を最小化するという、技術的課題の解決は教示していない。

さらに、米国特許出願公開ＵＳ２００５０１８４９５２号は、上記と類似の装置であって、バックライトユニットがユニットごとに（すなわち、個々の複数の光源区分領域のシーケンスとして）駆動され、バックライトユニット内のこれらの領域の輝度が、ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従って制御される装置を開示している。バックライトユニットの輝度を制御するこの技術の１つの目的は、電力消費量の低減である。しかしながら、米国特許出願公開ＵＳ２００５０１８４９５２号の主眼は、電力消費量の低減と併せてピクチャ品質の維持を図り、ピクチャ品質を劣化させることなく、ディスプレイの輝度範囲の拡大およびコントラスト比の向上を図ることのできる、ビデオディスプレイ装置および方法を実現する技術を開示することにある。米国特許出願公開ＵＳ２００５０１８４９５２号の教示内容は、明らかに、バックライトユニットおよび光変調デバイスにイメージ情報が分配される際のコントラスト比および良好なピクチャ品質の維持にフォーカスしているので、実現可能な電力消費量の低減については何ら教示していない。ましてや、米国特許出願公開ＵＳ２００５０１８４９５２号は、上記で述べた種類のディスプレイシステムについて、そのディスプレイシステムにより生成されるピクチャの内容にかかわらず電力消費量を最小化するという、技術的課題の解決はしていない。

上記で述べた種類のディスプレイシステムの概略図 バックライトユニットとＬＣパネルとの両方の駆動レベルを決定するのに使用される、従来技術に係るビデオ処理アルゴリズムを示した図 バックライトユニットとＬＣパネルとの両方の駆動レベルを決定するのに使用される、本発明に係る最適化されたビデオ処理アルゴリズムの一実施形態を示した図 実施されるアルゴリズムの関数として、ＬＥＤベースのＬＣＤディスプレイにおける相対電力消費量を示したグラフ

以下、図面を参照しながら、例示的かつ好適な実施形態を説明することによって、本発明のさらなる詳細、特徴および利点を開示する

図１は、ビデオ信号から導出されたイメージ情報１０に従ってピクチャを生成するディスプレイシステム１であって、光変調デバイス２０と、その光変調デバイス２０を照射する照射装置３０と、それら光変調デバイス２０および照射装置３０の両方を駆動する制御回路４０とを含むディスプレイシステム１を、概略的に示している。かかるディスプレイシステムは、従来技術より知られている。

光変調デバイス２０としては、透過率可変の多数のピクセル２１を有する液晶（ＬＣ）パネルを選択するのが便利であり、一方、照射装置３０は、ＬＥＤ３１のアレイを備えているものが便利である。アレイ内のＬＥＤ３１の量は、それらＬＥＤのパワー特性と、設計者により設定されるディスプレイシステムの必要条件とに依存する。１Ｗ白色ＬＥＤ３１の場合には、このアレイは、約１−１０ｃｍのピッチ距離を有するのが典型である。表示されるピクチャの内容に応じて、ＬＥＤ３１の輝度が個別に制御される。その結果、高いダイナミックレンジを有するディスプレイシステム１を実現することができる。これは、バックライトユニット３０のアレイ内にある対応のＬＥＤ３１を減光させることにより、ピクチャの暗い領域内において、通常存在する漏光（パネル２０内のＬＣピクセル２１が、「ブラック」すなわち最低透過率に設定されたときでさえも、バックライトからの光は完全には遮断されないので、漏光が存在する）を減らせることに起因する。ＬＥＤ３１の輝度が個別に制御可能であることを前提とすると、視聴者に提示される適切なピクチャ内容を確保するため、ＬＣパネル２０への情報が調整されなくてはならない。制御ユニット４０は、この調整を、イメージ情報分配器４１を介して実現する。このイメージ情報分配器４１は、イメージ情報の一部をバックライトコントローラ４３に供給し、残りをＬＣＤコントローラ４２に供給するものである。これら２つのコントローラは、それぞれバックライトユニット３０およびＬＣパネル２０を駆動する。

Ｓｅｅｔｚｅｎらにより適用されたアルゴリズムは、図２に概略的に図示したようなものであり、以下のように機能すると説明することができる。ビデオ信号から導出されたイメージ情報の輝度を、L_pic５０と規定する。さらに、ディスプレイ画面前面における輝度をL_FoSと規定すると、これは

と表せることが導き出される。ここで、L_BLはバックライトユニット３０内のＬＥＤの輝度であり、T_LCDはＬＣパネル２０内のエレメントの透過率である。視聴者に対するピクチャの適切な提示を確保するため、L_FoSは、ビデオ信号により規定されるピクチャの輝度L_pic５０に等しくさせられるべきである。この関係がディスプレイ中の各々すべてのピクセルについて成り立つべきであることは、当業者には自明である。

バックライトユニット３０のアレイ内のＬＥＤ３１の数は、パネル２０内のピクセル２１すなわちＬＣエレメントの数よりも相当少ないため、１つのＬＥＤと１つのＬＣエレメントとは、１対１に対応するものではない。一例として、Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献には、バックライトユニット３０内に、六方最密アレイ状に配置された７６０個もの１Ｗ白色ＬｕｍｉＬＥＤ Ｌｕｘｅｏｎ ＬＥＤを含むディスプレイシステム１が開示されているが、彼らの１８インチＬＧ−Ｐｈｉｌｉｐｓ製ＬＣパネル２０は、１２８０×１０２４の解像度を有している。この構成は、たとえば医療用撮像ビューワ等において有利な、極めて高いダイナミックレンジのディスプレイシステムをもたらす。民生用のアプリケーションでは、典型的な解像度１３６８×７６８の３２インチＬＣＤディスプレイシステム１は、典型的には、約１５０個の１Ｗ白色ＬＥＤ３１を含んでいる。

しかしながら、各ピクセル２１と、それに最も近接したＬＥＤ３１とを、対応づけることはできる。その結果、光変調デバイス２０内において、ｉ番目の領域が、ｉ番目のＬＥＤ３１に最も近接するすべてのピクセル２１を含むような、多数の領域を規定することができる。ここで、本発明において、領域とＬＥＤとの１対１の対応関係は、必須ではない点に留意されたい。つまり、上記に代えて、１つの領域内のすべてのピクセル２１と、その領域の背後に配されているいくつかのＬＥＤ３１とを、対応付けることもできる。その結果、ＬＥＤの駆動値は、対応の１つまたは複数のＬＥＤの周囲にあるｉ番目のピクチャ領域内に存在する、最大輝度レベルL_{pic, regionmax, i}に従って選択される。P_{Lregionmax, i}は、当該領域内において、この最大輝度レベルを表示しているピクセルを指すものとする。この最大輝度レベルは、このアルゴリズムのブロック６１において特定され、当該ピクチャの当該特定の領域において表示されなくてはならない光の最大量を示す。したがって、この最大輝度レベルは、対応の１つまたは複数のＬＥＤの駆動値も示唆するものである。ここで、明らかなことであるが、ディスプレイシステム全体の最大輝度レベルL_{pic, max}を呈する、ピクセルP_Lmaxに対応する少なくとも１つの領域が存在する点に留意されたい。

丸め誤差が最小限とされるべきことを考慮して、Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献では、５０％／５０％のベースで、ＬＣパネル２０およびＬＥＤバックライトユニット３０にイメージ情報を分配している。ブロック６２は、上記の分配を実施し、式

を用いて、ｉ番目の領域の背後にある、バックライトユニット３０内の１つまたは複数のＬＥＤの輝度L_{BL, i}を取得する。

このアルゴリズムは、目標のピクチャの輝度L_{pic, i}とL_{BL, i}５１との差を補償するため、ＬＣパネル２０に頼っている。パネル２０内のＬＣエレメントの駆動値を導出するためには、１対１対応の欠如を考慮に入れなくてはならない。そのため、ブロック６３において、バックライトユニット全体の輝度プロファイルL_BLを導出するため、二次元畳込み演算が実行される。基本的には、各ＬＣＤピクセル位置におけるバックライトの輝度が計算される。続いて、オリジナルのピクチャの輝度プロファイルからL_BLが除算され（ブロック６４）、ＬＣパネル２０（内の全ピクセル）の透過特性T_LCDが得られる。ディスプレイシステムの非線形特性を補償するため、逆ガンマ関数６０およびガンマ関数６５が適用される。ディスプレイシステムの（逆）ガンマ関数は、制御回路４０中のメモリ内に含まれるルックアップテーブルを用いて実装するのが便利である。これらの関数を適用することにより、ＬＣエレメントの透過特性を特定するための計算を、線形輝度空間内で行える状態が確保される。ＬＥＤの光出力が電流に線形に依存し、したがってアルゴリズムの当該部分においてはガンマ関数を適用する必要のないことは、当業者には理解できよう。最後に、このアルゴリズムの第１の部分、すなわち図２における上側のブロック６１および６２は、ＬＥＤの解像度を基準として適用されるが、第２の部分、すなわち下側のブロック６４および６５は、ＬＣＤピクセルの解像度を基準として適用される点に留意されたい。

繰返し強調するが、Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献により適用される平方根関数は、基本的に、照射装置上および光変調デバイス上に、イメージ情報を均等に分配するものである。この解決策の１つの欠点は、ディスプレイシステムの全体的な電力消費量が、依然として比較的高い点である。そのため、これらのシステムは、上記で述べた種類のディスプレイシステムにおける全体的な電力消費量を最小化するという技術的課題を解決しない。

Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献は、丸め誤差に関する考察により触発されていることが認められる。しかしながら、最終的な丸め誤差は、当該技術分野において知られている適切な信号処理アルゴリズム（たとえばディザリングまたはエラー拡散）により、補償することができる。

本発明は、バックライトユニットと光変調デバイスとを含むディスプレイシステムの電力消費量を最小化するという技術的課題に対し、解決策を提供する。この目的は、ビデオ信号から導出されたイメージ情報１０に従ってピクチャを生成するディスプレイシステム１であって、光変調デバイス２０と、その光変調デバイス２０を照射する照射装置３０と、それら光変調デバイス２０および照射装置３０の両方を駆動する制御回路４０とを含み、上記の制御回路４０が、ディスプレイシステムの全体的な電力消費量が最小となるように、光変調デバイス２０上および照射装置３０上にイメージ情報１０を分配するよう構成されている、ディスプレイシステム１を提供することにより達成される。

ディスプレイシステム１内のほとんどすべての電力は、バックライトユニット３０で消費されることが認められる。これと比較して、ＬＣパネル２０における電力消費量は比較的少ない。たとえば、ＬＧ−Ｐｈｉｌｉｐｓより市販されている３０インチのＬＣＤモジュールでは、ＬＣパネル２０は約５Ｗの電力を消費し、一方、ＴＬベースのバックライトユニット３０は、約１００Ｗの電力を消費する。さらに、ＬＣパネルの電力消費量は、基本的には、その透過率とは無関係である。加えて、たとえＬＣパネル２０が「ホワイト」状態（すなわち透過率最大の状態）に切り換えられても、絶対的な透過率は約３−８％に限られる点にも十分留意されたい。したがって、電力消費量の効率という観点からすれば、ＬＣパネルの透過率を、可能な場合には常に最大レベルに維持することが好ましい。

本発明に係る１つの実施形態で実施されるのは、図３に示すような最適化されたビデオ処理アルゴリズムである。このアルゴリズムは、イメージ情報の分配が、ブロック８２において、１／２＜ａ≦１として、式

を用いて実施される点を除き、図２で説明したアルゴリズムと同じ筋道に沿って実行される。より一般的には０≦ａ≦１である。このアルゴリズムは、ａ＝１／２の場合には、Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献のアルゴリズムに収束する。さらに、ａ＝０の場合には、イメージ情報がバックライトユニット３０に供給されない古典的なケースに収束する。

それぞれ

により特徴づけられる３つのディスプレイシステムを考えると、効率の改善が一目瞭然となる（表１参照）。１番目のケースは、イメージ情報がバックライトユニット３０に供給されない古典的なケースである。このバックライトユニットは、固定レーティングで動作し、この固定レーティングは、実質的には、ディスプレイシステム１により実現可能なピークの明るさと、ＬＣパネル２０の最大の透過率設定値とにより決まる。１６個の６．２５Ｗの狭径蛍光管を備えた、典型的な市販の３０インチのＬＣＤテレビが、かかるシステムの一例である。これらの蛍光管は典型的には６０lm/Wの効率を有し、バックライトユニット全体は典型的には１００００ニトの輝度を有し、平均のスクリーン前面の輝度として、典型的には１２５ニトの輝度が実現される。その場合、ＬＣパネル２０の（平均の）透過率は約１．２５％であり、これは最大透過率が約２５％ということと等価である。バックライトユニット３０が、個別にアドレス指定されない（すなわちａ＝０の）ＬＥＤを備えている場合にも、類似の性能が得られる。ここで、現在の市販の１Ｗ白色ＬＥＤは、約３０lm/Wの効率を有している点に留意されたい。しかしながら、ＬＥＤの製造業者により謳われている技術／製品ロードマップに鑑みれば、６０lm/Wの白色ＬＥＤもやがて市販されることになるであろう。他の２つのディスプレイシステムと比較してのエネルギー効率の改善を議論するにあたり、ここでは、それらのディスプレイ装置が後者の（より高効率の）ＬＥＤを備えているものと仮定する。

ａ＝１／２により特徴づけられる２番目のディスプレイシステムは、Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献により提案されているシステムである。ＬＣパネル２０の（平均）透過率が平均２．５％に増大させられるので、１２５ニトという上記と同じ平均ＦｏＳ輝度（スクリーン前面における平均輝度）を実現するためには、光量の５０％のみがバックライトユニット３０により生成されればよい。上記の古典的なケースと比較して、全体的な電力消費につき、５０Ｗ、すなわち約４８％の低減が得られる。

しかしながらこれは、最もエネルギー効率のよいイメージ情報分配の実装形態ではない。ピクチャの目標の輝度プロファイルL_pic５０の範囲内において、ＬＣパネル２０の透過率が可能場合には常に最大レベルに維持されるように、ビデオ信号から導出されたイメージ情報が分配されれば（すなわちａ＝１の場合には）、バックライトユニット３０の電力消費量をさらに低減させることができる。ここでもスクリーン前面における平均輝度L_FoSとして１２５ニトの輝度を考え、ＬＣパネル２０の透過率として平均５％の透過率と組み合わせると、平均のバックライトユニットの輝度L_BLを、２５００ニト程度に低減させることができる。これにより、全体の電力消費量は３０Ｗとなり、したがって７１％という驚くべき低減量を実現することができる。

上記において、丸め誤差は、ディザリングまたはエラー拡散といったような適切な信号処理アルゴリズムにより補償することができる旨を示唆したが、それでも、極めて暗いイメージ領域（すなわち「ブラック」に近い駆動レベルを含む領域）は、問題を引き起こすおそれがある。かかる問題の主な原因は、そのような領域においては、ＬＥＤ３１の輝度が極めて低い一方、ＬＣエレメント２１の透過率は最大に近いという点にある。その場合、丸め誤差はノイズとして視認可能になり、同時に、入力ビデオ信号内に常時存在するノイズレベルは増幅される。かかる丸め誤差は、通常、ａが０に近いときまたは１に近いときに最大となる。

そのため、本発明の１つの実施形態では、光変調デバイス２０上および照射装置３０上へのイメージ情報の分配、すなわち因子ａが、ピクチャの輝度レベルL_pic５０に依存する因子とされる。換言すると、因子ａは、各領域につき異なる因子とされ、たとえばL_{pic, regionmax, i}により決定される因子とされてもよい。これらの残りの丸め誤差を最小限に抑制しようとしたところ、ある予め決められた閾値を超えるL_pic５０の輝度レベルに対しては、１にほぼ等しい分配因子ａ（好ましくは１に等しい分配因子ａ）を選択することが有利であり、この閾値未満の輝度レベルに対しては、より小さなａの値を選択することが好ましいことが分かった。かかる輝度レベル依存の分配因子ａの選択肢の一例が、表２に示されている。ここで、L_pic５０は、０（「ブラック」）から２５５（「ホワイト」）に亘る、８ビットの値で特徴付けられる。ここで、システムの非線形特性のため、L_pic＝１０という閾値（実現可能な最大の値の約４％に等しい）は、実際には、ディスプレイシステムにより実現可能な最大のスクリーン前面輝度の、約２０％のスクリーン前面輝度に対応する点に留意されたい。

本発明に従うディスプレイシステム１を構築し、達成可能な消費電力低減量を、バックライトユニット３０内に存在する個別にアドレス指定可能なＬＥＤ３１の数と、実施されるアルゴリズムとの関数として計測した。その結果が、図４に示されている。ここでは、テレビ品質およびＤＶＤ品質のそれぞれのイメージ集合の統計分析に基づいて、相対的な電力消費量が示されている。黒塗りの四角および実線１００は、テレビイメージと、Ｓｅｅｔｚｅｎらの文献に記載されているアルゴリズム（すなわち分配因子ａがａ＝１／２）との組合せを表している。白抜きの四角および点線１１０は、テレビイメージと、ディスプレイシステム１の電力消費量を最小化する本発明に従う最適アルゴリズム（分配因子ａの選択肢は表２に従う）との組合せを表している。同様に、黒塗りの三角および実線１２０は、ＤＶＤイメージとＳｅｅｔｚｅｎアルゴリズムとの組合せを表しており、白抜きの三角および点線１３０は、ＤＶＤイメージと、本発明に従う最適アルゴリズムとの組合せを表している。テレビデータおよびＤＶＤデータのいずれも、ＬＥＤの数が増えると、電力消費量が明らかに減少することを示している。当業者においては、ＬＥＤとＬＣセルとの間に１対１対応がある状態に等価な、飽和レベルが存在することが理解できよう。この限界においては、バックライトユニット２０がすべてのイメージ情報を供給することができるので、ＬＣパネル３０は必要ない。

以上、上記の実施形態を参照して本発明を説明してきたが、上記に代えて他の実施形態を用いても、同じ目的を達成できることは明らかであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、上記で説明した実施形態に限定されるものではなく、たとえば、バックライトユニット内のＬＥＤのサブセット、または時間的に連続するビデオフレームのサブセットに対してアルゴリズムが適用されるディスプレイ装置のような、任意の他のディスプレイ装置にも当てはまる。あるいは、蛍光物質によりコーティングされた白色ＬＥＤに代えて、赤色、緑色および青色のＬＥＤがバックライトユニット２０内で使用される場合には、それぞれの色に対して個別にアルゴリズムを適用することができる。その結果、この後者のケースでは、それぞれの色が個別に調整される。

また、本明細書および特許請求の範囲における、「含む」もしくは「備える」との動詞、およびそれらの活用形の使用は、そこに記載する特徴、整数、工程または要素の存在を示すものであって、他の１つ以上の特徴、整数、工程、要素またはそれらの組合せの存在または追加を、排除するものではない点に留意されたい。さらに、特許請求の範囲において、ある要素に先行する「１つの」との不定冠詞は、かかる要素が複数存在することを排除するものではない点にも留意されたい。また、参照符号は特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明はハードウェアとソフトウェアとのいずれによっても実施可能なものであり、いくつかの「手段」が同一のハードウェア項目によって表わされていてもよい。さらに、本発明の思想は、各々すべての新規な特徴、または特徴の組合せに内在するものである。

Claims (5)

1. ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従って、ピクチャを生成するディスプレイシステムであって、
   透過率可変の多数のピクセルを有する光変調デバイスと、
   前記光変調デバイスを照射する照射装置と、
   前記光変調デバイスおよび前記照射装置の両方を駆動する制御回路とを含み、
   前記光変調デバイスは、各領域が複数のピクセルを有する複数の領域を有し、各領域は、動作中において、最大輝度L_{pic, regionmax, i} （iは前記光変調デバイス内の一の領域を特定するための変数）を呈するピクセルP _{Lregionmax, i} と前記最大輝度よりも低い輝度を呈する他のピクセルとを有し、前記複数の領域のうち少なくとも１つの領域に含まれる少なくとも１つのピクセルP _{Lregionmax, i} は、当該ディスプレイシステム全体の最大の輝度L_{pic, max}を呈するピクセルP_Lmax であり、
   前記制御回路は、前記光変調デバイスおよび前記照射装置に前記イメージ情報を分配するように構成され、
   前記制御回路は、少なくとも１つの領域に対して、
   前記最大輝度L _{pic, regionmax, i} を導出し、
   前記最大輝度L_{pic, regionmax, i} に応じて、パラメータａを、１／２＜ａ＜１の範囲内から選択し、
   式
   

   

   に従って、当該領域の背後における前記照射装置の輝度L_{BL, i}を設定し、
   前記イメージ情報におけるオリジナルのピクチャの輝度プロファイルから前記輝度L_{BL, i} を除算することにより、当該領域内の全てのピクセルの透過率を調整するように適合される、ディスプレイシステム。
2. 前記制御回路は、予め決められた閾値を超えるL_{pic, regionmax, i}の輝度レベルに対しては、前記パラメータａとしてａ＝１を選択し、前記予め決められた閾値未満のL _{pic, regionmax, i} の輝度レベルに対しては、より小さなａの値を選択するように構成される、請求項１記載のディスプレイシステム。
3. 前記予め決められた閾値のレベルが、当該ディスプレイシステムにおいて実現可能な最大のL_{pic, max}の２％−１０％の範囲内となるように選択される、請求項２記載のディスプレイシステム。
4. ビデオ信号から導出されたイメージ情報に従ってピクチャを生成するディスプレイシステムの、電力消費量を最小化する方法であって、
   前記ディスプレイシステムが、
   透過率可変の多数のピクセルを有する光変調デバイスと、
   前記光変調デバイスを照射する照射装置と、
   前記光変調デバイスおよび前記照射装置の両方を駆動する制御回路とを含み、
   当該方法は、
   前記光変調デバイスを、各領域が複数のピクセルを有する複数の領域に分割する工程と、
   各領域について、動作中において、最大輝度L_{pic, regionmax, i} （iは前記光変調デバイス内の一の領域を特定するための変数）を呈するピクセルP_{Lregionmax, i} と前記最大輝度よりも低い輝度を呈する他のピクセルとを特定する工程と、
   前記複数の領域のうち少なくとも１つの領域に含まれる少なくとも１つのピクセルP _{Lregionmax, i} を、前記ディスプレイシステム全体の最大の輝度L_{pic, max}を呈するピクセルP_Lmax として特定する工程とを有し、
   当該方法は、少なくとも１つの領域に対して、
   前記最大輝度L_{pic, regionmax, i} に応じて、パラメータａを、１／２＜ａ＜１の範囲内から選択する工程と、
   式
   

   

   に従って、当該領域の背後における前記照射装置の輝度L_{BL, i}を設定する工程と、
   前記イメージ情報におけるオリジナルのピクチャの輝度プロファイルから前記輝度L_{BL, i} を除算することにより、当該領域内の全てのピクセルの透過率を調整する工程とを有する、方法。
5. 予め決められた閾値を超えるL_{pic, regionmax, i}の輝度レベルに対しては、前記パラメータａとしてａ＝１を設定し、前記予め決められた閾値未満のL _{pic, regionmax, i} の輝度レベルに対しては、より小さなａの値を設定する工程を有する、請求項４記載の方法。

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