JP2009543113A - 動作適応型の黒データの挿入 - Google Patents

Abstract

バックライトディスプレイは、改良された表示特性を備えている。画像は、ライトバルブと共に液晶材料を含むディスプレイ上に表示される。ディスプレイは、画像信号を受信するとともに、動作に基づいて光を修正する。

Description

本発明は、バックライト付きディスプレイに関するものであり、特に、改善された動作特性を有するバックライト付きディスプレイに関するものである。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、またはシリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイ上の液晶の局所的な透過率は、バックライト源から、様々な強度にて表示され得る画素を形成するためのパネル領域を通過する光の強度を調節できるように変化し得る。上記バックライト源からの光がパネルを通過して観察者に届くか、又は遮断されるかということは、ライトバルブ（light valve）中の液晶分子の配向（orientations of molecules）によって決定される。

液晶は光を放射しないので、可視的なディスプレイは外部光源を必要とする。小さくかつ安価なＬＣＤパネルは、しばしば、パネルを通過した後で観察者に向かって反射される光を用いる。上記パネルは完全には透明ではないので、多くの光が上記パネルを通過する間に吸収される。そして、このタイプのパネル上に表示された画像は、最適な照明条件下以外では見難くなり得る。ところが一方、コンピューターのディスプレイ、およびビデオの画面（video screens）に用いられるＬＣＤパネルは、一般的に、パネルの裏または側面に設けられている蛍光灯または発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイによって、裏から光が照らされている（backlit）。より均一な光レベルを備えたディスプレイを提供するために、観察者への伝達を調節するライトバルブ上に光が照射されるに先立って、これらの点状または線状の光源から発される光が、一般的に拡散パネル内で分散される。

上記ライトバルブの透過率は、１対の偏光子の間に配置された液晶層によって調節される。第１の偏光子上に照射される光源由来の光は、多くの平面内を振動している電磁波を含んでいる。偏光子の光軸の平面内を振動している光の部分だけが、上記偏光子を通過することができる。ＬＣＤにおいては、第１の偏光子および第２の偏光子の光軸は交叉（at an angle）するように配置されており、その結果、第１の偏光子を通過した光は、通常は、それに続いて第２の偏光子を通過することを妨げられる。しかしながら、液晶分子からなる物理的配向性を有する層は、制御され得る。そして、上記層に広がる分子の列（column）を伝播する光の振動面は、上記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れ得る。一般的に、白が同様に使用され得ることが理解される。

セルギャップの壁面を形成する上記第１の偏光子または第２の偏光子の表面には、溝が形成されている。そして、セルギャップの壁面に直接隣接している液晶分子は、上記溝に一致するように整列され、これによって、当該液晶分子は、各偏光子の光軸と一致するように整列される。

分子力（molecular forces）が、隣接する液晶分子を、当該液晶分子に隣接する液晶分子と一致するように整列させようとする。そして、その結果、セルギャップ内に広がる列内の分子の配向性は、上記列の全長に渡って、ねじれる。同様に、分子の列を伝播する光の振動面は、第１の偏光子の光軸から第２の偏光子の光軸へと、ねじられる。この配向性を有する液晶を用いれば、光源からの光は、半透明のパネル集合体の１対の偏光子を通過することができる。そして、その結果、上記パネルを正面から見た場合に、ディスプレイ表面に明るい領域が形成される。上記溝は、幾つかの形態においては省略され得る。

画素を暗くして画像を形成するためには、一般的に薄膜トランジスタによって制御される電圧が、上記セルギャップの一壁面上に沈着された電極アレイ内の電極に対して印加される。上記電極に隣接する液晶分子は、電圧によって形成された電界（field）によって引き付けられるとともに、上記電界と一致するように回転する。電界によって液晶分子が回転された場合、結晶の列は「ねじられていない」状態となり、上記セルギャップの壁面に隣接する結晶の光軸は、対応する偏光子の光軸に対して、ずれるように回転される。そして、ライトバルブの局所的な透過率と対応する表示画素の強度とが、次第に減少する。カラーＬＣＤディスプレイは、表示画素を形成する複数の原色素子（primary color elements）（一般的には、赤色、緑色、および青色）の各々のための透過光の強度を変えることによって、実現される。

ＬＣＤは、明るい画像、高解像度の画像、およびカラー画像を形成し得るとともに、ブラウン管（cathode ray tubes）（ＣＲＴｓ）よりも、より薄く、より明るく、そして、より省電力化を実現できる。結果として、ＬＣＤは、ポータブルコンピューター、デジタル時計、デジタル腕時計、電気製品、音響機器、ビデオ機器、および他の電気装置の表示部として広く用いられている。ところが一方、ある種の「高級品市場」（例えば、ビデオおよびグラフィックアート）におけるＬＣＤの使用は、ディスプレイの限定された性能のために、部分的に頓挫している。

それ故に、ぼやけ（blur）が減少した液晶ディスプレイが求められている。

ライトバルブを含む液晶ディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
（ａ）画像信号を受信するステップ、
（ｂ）上記画像の第１領域のために、１フレームの一部の間において、上記第１領域の動作に基づいて、オーバードライブによって上記ライトバルブを修正するステップ、および
（ｃ）上記画像の上記第１領域のために、上記フレームの別の部分の間において、上記第１領域の上記動作に基づいて、別のオーバードライブによって上記ライトバルブを修正するステップを含む方法。

ライトバルブを含むディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
（ａ）画像信号を受信するステップ、および
（ｂ）上記ライトバルブの第１画素のために、１フレームの複数の期間の間において、上記第１画素の動作に基づいて、１つのオーバードライブによって上記ライトバルブの第１画素を異なるように修正するステップを含む方法。

ライトバルブを含むディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
（ａ）画像信号を受信するステップ、および
（ｂ）第１画素の動作に基づいて、１フレームの第１部分の間において、上記ライトバルブの第１画素を第１値へ修正するとともに、上記フレームの他の部分の間において、上記ライトバルブの上記第１画素を第２値へ修正するステップを含む方法。

ライトバルブを含むディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
（ａ）画像信号を受信するステップ、および
（ｂ）第１画素の動作に基づいて、１フレームの第１部分の間において、上記ディスプレイの第１画素によって供給される出力を第１輝度へ修正するとともに、上記フレームの他の部分の間において、上記ディスプレイの上記第１画素の出力を第２輝度へ修正するステップを含む方法。

本願発明の更なる目的、特徴および長所は、以下の説明によって明確になるであろう。更に、本願発明の長所は、図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）の概略図である。 液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）の概略図である。 バックライトである複数の光源素子からなる照明を調節するための、典型的なドライバを示す概略図である。 典型的なＬＣＤシステムの構成を示す図である。 典型的なバックライト点灯スキームを示す図である。 典型的な図である。 適応型黒データ挿入技術を示す図である。 遷移領域関数（transfer field function）を示す図である。 遷移領域関数を示す図である。 典型的なセグメント化されたバックライトを示す図である。 従来の、典型的な１フレームバッファーオーバードライブ（one-frame buffer overdrive）を示す図である。 別の１フレームバッファーオーバードライブを示す図である。 適応型の再帰的オーバードライブ（adaptive recursive overdrive）を示す図である。 典型的な参照オーバードライブ値を示す図である。 ダイナミックガンマの典型的な駆動波形を示す図である。 計測された１次ダイナミックガンマ（measured first order dynamic gamma）を示す図である。 計測されたＬＣＤ表示値を示す図である。 動作適応型黒データ挿入を示す図である。 フィールド駆動値（field driving values）のための参照テーブルを示す図である。 フィールド駆動値のための参照テーブルを示す図である。 フィールド駆動値のための参照テーブルを示す図である。 フィールド駆動値のための参照テーブルを示す図である。 図１６の波形を示す図である。 再帰的オーバードライブのための液晶ディスプレイモデルを示す図である。 参照オーバードライブ値を示す図である。 前回のフレーム表示輝度の関数としての液晶ディスプレイ出力を示す図である。 動作適応型の黒データ挿入の別の実施形態を示す図である。

図１Ａに示すように、通常、バックライト付きディスプレイ２０は、バックライト２２、拡散器２４およびライトバルブ２６（括弧にて示す）を備え、当該ライトバルブ２６は、バックライト２２からパネル２８の正面に表示された画像を見ている観察者へと向かう光の透過率を制御する。一般的に上記ライトバルブは液晶装置を備えており、当該液晶装置は、画素（picture elementまたはpixel）へと向かう光の透過率を電気的に制御するように配置されている。液晶は光を放射しないので、可視化された画像を形成するためには、外部光源が必要である。小さくかつ安価なＬＣＤ（例えば、デジタル時計、計算機に用いられるＬＣＤ）に用いる光源は、パネルを通過した後で当該パネルの裏面から反射される光であり得る。同様に、シリコン（ＬＣＯＳ）装置上の液晶は、表示画素に光を照射するために、ライトバルブの裏面（backplane）から反射される光に頼っている。しかしながら、ＬＣＤは上記集合体を通過する光の多くの部分を吸収し、人工光源（例えば、蛍光灯または光源３０（例えば、図１Ａに示すような発光ダイオード（ＬＥＤｓ）および図１Ｂに示すような蛍光灯）のアレイを備えたバックライト２２）が、可視性の高い画像を実現するための十分な強度を備えた画素を形成するため、または、暗い状況下においてディスプレイに光を照射するために有用である。上記ディスプレイの各画素に対して光源３０が設けられていなくともよく、それ故に、一般的な点状光源（例えば、ＬＥＤｓ）または一般的な線状光源（例えば、蛍光灯）からの光が、拡散パネル２４によって概して分散され、その結果、パネル２８の正面の明暗（lighting）が、より均一なものとなる。

バックライト２２の光源３０から放射される光は、不規則な平面内を振動する電磁波を含んでいる。偏光子の光軸に合った平面内を振動している電磁波のみが、偏光子を通過することができる。ライトバルブ２６は、第１偏光子３２および第２偏光子３４を備えており、これらの偏光子は、通常は光が当該１対の偏光子を通過できないように、交叉するように配置された光軸を有している。ＬＣＤでは、画像を表示することが可能である。というのも、第１偏光子３２および第２偏光子３４の間に配置された液晶層３６の局所領域は、偏光子の光軸に対して、光の振動面の配置を変えるように電気的に制御され得、これによって、表示画素のアレイ中の個々の画素３６に対応するパネルの局所領域の透過率が調節される。

上記液晶分子の層３６はセルギャップ（cell gap）を占めており、当該セルギャップは、第１偏光子３２および第２偏光子３４の表面によって形成される壁面を備えている。セルギャップの上記壁面は、対応する偏光子の光軸と一致する微小な溝を形成するように磨かれている。上記溝は、セルギャップの壁面に隣接する液晶分子の層を、関連する偏光子の光軸に一致するように整列させる。分子力の結果、セルギャップ内に広がる分子の列内に連続して配置されている各分子は、隣接する分子と一致するように整列しようとする。その結果、液晶層は、セルギャップを渡る、液晶分子の無数のねじれた列を含む。光源素子４２から放射されるとともに第１偏光子３２を通過する光４０は、液晶の列の半透明の各分子を通過するので、当該光４０の振動面は、ねじまげられる。そして、当該光がセルギャップの向こう側に達したときには、当該光の振動面は、第２偏光子３４の光軸に一致する。第２偏光子３４の光軸の平面内を振動する光４４は、第２偏光子を通過して、ディスプレイ２８の正面に、光が照射された画素２８を形成する。

画素２８を暗くするためには、セルギャップの壁面上に沈着された透明電極からなる長方形のアレイ形態を有する、空間的に対応する電極（spatially corresponding electrode）に対して、電圧が印加される。その結果生じる電界は、電極に隣接する液晶分子を、電界と一致する方向へ回転させる。その結果、分子の列は、ねじれを生じないようになる。そして、電界の強度が増すにつれて、光の振動面は偏光子の光軸からずれるように次第に回転され、ライトバルブ２６の局所的な透過率が減少する。ライトバルブ２６の透過率が減少するにつれて、画素２８は、光源４２からの光４０の最大消灯（maximum extinction）が得られるまで、次第に暗くなる。カラーＬＣＤディスプレイは、表示画素を形成する複数の原色素子（一般的には、赤色、緑色、青色）の各々に対して照射される光の強度を変えることによって、実現される。構成のその他の配置も、同様に用いられ得る。

ＬＣＤは、各画素の選択スイッチとしてトランジスタを用いるとともに、表示方法を、以下「ホールド型ディスプレイ」と呼ぶ表示方法に適応させる。なお、当該表示方法では、表示された画像は、１フレーム周期の間、ホールドされる。対照的に、以下「インパルス型ディスプレイ」と呼ばれるＣＲＴは選択画素を含み、当該選択画素は、画素の選択後、直ちに暗くされる。上記暗くされた画素は、ＣＲＴのようなインパルス型ディスプレイの場合に６０Ｈｚにて書き込まれる動画の各フレームの間、表示される。画像が表示される周期を除いて、上記暗くされた画素の黒が表示され、動画の１周期が、独立した画像（independent image）として観察者に対して各々表示される。それ故にインパルス型ディスプレイでは、画像が、鮮明な動画として観察される。したがって、ＬＣＤは、画像表示時の時間軸ホールド特性（time axis hold characteristic）におけるＣＲＴとは、基本的に異なっている。それ故、ＬＣＤ上に動画が表示された場合には、画像劣化（例えば、画像ぼけ（blurring the image）が引き起こされる。画像が例えば６０Ｈｚの不連続なステップ（discrete steps）にて書き込まれた場合でも、上記画像ぼけは、動画の動いているものを追う観察者（眼球の動作が、動作を追う時）に、本質的な原因がある。たとえ、動いているものが「ホールド型」の様式にて個々に表示されたとしても、眼球は、動いているものを滑らかに追いかけようとする特性を備えている。

しかしながら、ホールド型ディスプレイでは、動画の１フレームの表示画像は、１フレーム周期の間ホールドされるとともに、当該表示画像は、対応する周期の間中、静止画として観察者に対して表示される。それ故に、観察者の眼球が動いているものを滑らかに追いかけたとしても、１フレーム周期の間、表示された画像は静止している。それ故に、観察者の網膜上を動いているものの速度にしたがって、移動された画像（shifted image）が表示される。その結果、眼による統合化（integration）の故に、観察者にとって画像は、ぼやけて見える。加えて、観察者の網膜上に表示される画像間の変化がより速度を増すので、このような画像は更にぼやける。

バックライト付きディスプレイ２０においては、バックライト２２は、局所的に制御可能な光源３０のアレイを備えている。バックライトの個々の光源３０は、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、リン光体（phosphors）および水晶体（lensets）の配列、または、他の適切な発光装置であり得る。加えて、バックライトは、独立して制御可能な光源の集合体（例えば、１つ以上の冷陰極光管（cold cathode ray tubes））を含み得る。上記発光ダイオードは、「白色」および／または離れた色合いの（separate colored）発光ダイオードであり得る。バックライトアレイ２２の個々の光源３０は、別の光源による光放射の輝度レベルには依存しない輝度レベルにて光を放射するように、独立して制御可能である。そして、その結果、光源は、あらゆる適切な信号に応じて調節され得る。同様に、空間的および／または時間的な光の調節を実現するために、バックライト上にフィルムまたは材料が被せられ得る。図２に示すように、アレイ２２の光源３０（ＬＥＤが図示されている）は、典型的には、長方形のアレイの行（例えば、行５０ａおよび行５０ｂ（括弧にて示す））に配置されるとともに、列（例えば、列５２ａおよび列５２ｂ（括弧にて示す））に配置される。バックライトの光源３０の出力は、バックライトドライバ５３によって制御される。光源３０は光源ドライバ５４によって駆動され、当該光源ドライバ５４は、列選択トランジスタ５５を作動させて選択された列における選択された光源３０をアース５６（ground 56）に接続することで、素子５２ａまたは素子５２ｂの列を選択し、これによって、素子に電力を供給する。データ処理ユニット５８は、表示される画像の画素に対するデジタル値を処理するものであるが、当該データ処理ユニット５８は、表示される画素に対応する適切な光源３０を選択するため、および、光源の照度を適切にするように光源の電力レベル調節するために、光源ドライバ５４に対して信号を送る。

図３は、液晶パネル内の典型的なデータ経路を示すブロック図である。ビデオデータ１００は、あらゆる適切な供給源（例えば、テレビ放送、インターネット接続、ファイルサーバー、デジタルビデオディスク、コンピューター、ビデオ・オン・デマンド、または、ブロードキャスト）から供給され得る。ビデオデータ１００は、走査タイミング発生器１０２へと送られ、当該走査タイミング発生器１０２において、ビデオデータは、ディスプレイ上に表示するための適切なフォーマットへと変換される。多くの場合、各線のデータ（each line of data）は、フレームバッファー１０６およびオーバードライブ回路１０４へと送られ、ディスプレイの遅い時間的応答（slow temporal response）を相殺する（compensate）。必要に応じて、上記オーバードライブは、事実上アナログであり得る。オーバードライブ１０４からの信号は、好ましくは、データドライバ１０８内で電圧値へと変換される。なお、当該電圧値は、ディスプレイの個々のデータ電極へと出力される。発生器１０２はまた、クロック信号をゲートドライバ１１０へと送り、これによって一度に１つの行を選択し、当該１つの行は、ディスプレイの各画素の蓄積容量上のデータ電極上の電圧データを保存する。発生器１０２はまた、バックライトからの輝度を制御するため、および／または、空間的に不均一なバックライトを用いる場合に提供される光の色またはカラーバランスを制御するために（例えば、画像内容、および／または、ディスプレイの異なる領域内の空間的な差異に基づく）、バックライト制御信号１１２を供給する。

オーバードライブ回路１０４を用いれば、動作ぼけを減少させる傾向を示すが、フレーム時間中に画像が静止されている間に生じる、動作を追いかける眼に由来する画像をぼやかせる効果は、依然として網膜上の相対運動を生じさせ、当該相対運動は、動作ぼけとして認識される。上記認識される動作ぼけを減少させるための１つの技術は、画像フレームが表示される時間を減少させることである。

図４Ａは、上記フレームの一部のみにおいてバックライトを点灯した場合の効果を示している。横軸は、１フレーム内の経過時間を示しており、縦軸は、上記フレーム内におけるＬＣＤの標準化された応答（normalized response）を示している。上記フレームの一部の間、好ましくはバックライトのレベルはゼロに設定されているか、さもなければ、著しく低いレベルに設定されている。上記バックライトは、上記フレームの終末に向かって点灯されることが好ましく、当該フレームの終末では、液晶材料の透過率が目標水準にまで達しているか、または、目標水準に近づいている。例えば、点灯しているバックライトの継続時間の大半は、フレーム周期の最後の３分の１であることが好ましい。いくつかの方法にてバックライトを調節すれば認識される動作ぼけを減少できるが、フリッカのアーチファクト（flickering artifact）を引き起こす傾向がある。なお、当該フリッカは、結果として生じる表示技術の一般的なインパルス性（impulse nature）に起因する。上記フリッカを減らすために、より高い比率でバックライトが点灯され得る。

図４Ｂは、ディスプレイの時間的な開口度（temporal aperture）を減少させることによって動作ぼけを減少させる黒データ挿入技術（black data insertion technique）を示している。各フレームは２つのフィールドに分割されており、第１フィールドは表示データを含み、第２フィールドは黒へ動作される。その結果、フレームの約半分のみの間だけ、表示が「ＯＮ」となる。

図５に示すように、入力フレーム１００は、走査タイミング発生器１７５へ送られる。上記走査タイミング発生器１７５は、参照テーブル１８１（例えば、一次元の参照テーブルなど）を用いて、上記入力フレームを２つのフィールド１７７・１７９へ変換する。次いで、２つのフィールド１７７・１７９は、オーバードライブ１８３へと供給される。図６に示すように、参照テーブル１８１は、１組の関数という形式をとり得る。図６Ａに示すように、第１フィールド１７７は入力と同じ値に設定され、第２フィールド１７９はゼロ（例えば、黒）に設定される。図６Ａに示す実施形態は、画像内に著しい黒点（black point）の挿入を実現する。あいにく、当該技術は、著しく輝度を低下させるとともに、高輝度においては画像ぼけを発生させる。図６Ｂに示すように、第１フィールド１７７は、当該第１フィールド１７７が所望の値（例えば、最大値（例えば、２５５））に達するまでは入力データの２倍の値に設定され得る。また、このとき、第２サブフィールドは、低い値（例えば、ゼロ）から所望の値（例えば、最大値（例えば、２５５））へと増加をはじめる。図６Ｂに示す技術では、高輝度にて生じ得る動作ぼけ（motion blue）を抑制している間、図６Ａに示される輝度よりも輝度を上昇させることができる。

図７は、ディスプレイにおける長方形のバックライト構造を示しており、当該バックライトは、複数の異なる領域を備えるように構成され得る。例えば、上記バックライトは、凡そ２００画素（例えば、５０〜４００画素領域）の幅であり得、表示の幅を拡張し得る。約８００個の画素を備えるディスプレイのためには、例えば、バックライトは、４つの異なるバックライト領域によって構成され得る。別の実施形態では、バックライト（例えば、発光ダイオードのアレイなど）は、ダイオードの１個以上の行、および／または、ダイオードの１個以上の列、および／または、概して異なる領域によって構成され得る。

上述した本願発明では、多くの方法が同様の方法に変更され得ることが明らかである。このような変形は、本願発明の精神と範囲から除外されない。そして、このような変形の全てが、以下のクレームの範囲内に含まれることは、当業者にとって明らかである。

上述した詳細な説明内に記載した実施形態および具体的な実施例は、本願発明の詳細な技術を単に記載したものに過ぎず、本願発明は、このような実施形態および具体的な実施例の範囲の中に狭く解釈されるべきではなく、本願発明の精神の中に含まれる多くの変形にも適用され得る。このような変形は、以下に説明するクレームの範囲を超えるものではない。

従来のオーバードライブ（ＯＤ）技術の典型的な実施形態を、図８に示す。上記実施形態は、１つのフレームバッファー４００およびオーバードライブモジュール４０２を備えている。上記フレームバッファーは、駆動サイクルｎ−１である前回の目標表示値ｘ_ｎ−１（target display value x_n-1）を格納する。上記オーバードライブモジュールは、入力として現在の目標表示値ｘ_ｎおよび前回の目標表示値ｘ_ｎ−１を取得し、目標表示値ｘ_ｎと同じである実際の表示値ｄ_ｎを形成するための現在の駆動値ｚ_ｎを導き出す。

ＬＣＤパネルにおいては、現在の表示値ｄ_ｎは、現在の駆動値ｚ_ｎによってのみ決定されるのではなく、前回の表示値ｄ_ｎ−１をも用いて決定されることが好ましい。数学的には、以下のようになる。

ｄ_ｎ＝ｆ_ｄ（ｚ_ｎ，ｄ_ｎ−１） （１）
表示値ｄ_ｎを目標値ｘ_ｎに届かせるために、オーバードライブ値ｚ_ｎは、ｄ_ｎを目標値ｘ_ｎとすることによって、式（１）から導き出される。本実施例において上記オーバードライブ値ｚ_ｎは、２つの変数によって決定される。当該２つの変数は、前回の表示値ｄ_ｎ−１および現在の駆動値ｘ_ｎであって、これらは、数学的に以下の関数によって示され得る。つまり、
ｚ_ｎ＝ｆ_ｚ（ｘ_ｎ，ｄ_ｎ−１） （２）
式（２）は、２つの変数（目標値および表示値）が現在の駆動値を導き出すために用いられることを示している。しかしながら、多くの実施形態では、表示値は、直接的には使用できない。その代わりに、記載されている１フレーム緩衝非再帰的オーバードライブ構造は、オーバードライブが毎回表示値ｄ_ｎを目標値ｘ_ｎにし得ると仮定する。それ故に、式（２）は、以下のように単純化することができる。つまり、
ｚ_ｎ＝ｆ_ｚ（ｘ_ｎ，ｘ_ｎ−１） （３）
式（３）では、単に１つの変数（目標値）のみが、現在の駆動値を導き出すために必要であり、当該変数は、何の計算も必要とする事無く直接的に使用される。その結果、式（３）は、式（２）よりも実施することが容易である。

多くの場合、オーバードライブの後、ＬＣ画素のｄ_ｎ−１の実際の値は常に目標値ｘ_ｎ−１であるという点において、上記仮定は正確ではない。換言すれば、常にｄ_ｎ−１＝ｘ_ｎ−１とは限らない、それ故に、式（３）によって規定される現在のＯＤ構造は、単純化し過ぎた構造（over-simplified structure）の多くの状況下にあり得る。

目標値がオーバードライブによって必ずしも到達しないという問題を低減するために、図９に示すような再帰的オーバードライブ構造（recursive overdrive structure）が、用いられ得る。画像データ５００が受信されて、当該画像データ５００が再帰データ５０２と共に用いられて、オーバードライブ５０４が算出される。表示特性５１０の予測は、フレームバッファー５１２およびオーバードライブ５０４からのフィードバックを用いる。上記再帰的オーバードライブ内には、２つの演算モジュールが存在している。実際の表示値ｄ_ｎを見積もるために、一方の演算モジュールは式（１）を利用し、他方の演算モジュールは式（２）を利用する。

更に改変された適応型の再帰的オーバードライブ（Adaptive Recursive Overdrive：ＡＲＯＤ）は、タイミングエラーを補正するように構成され得る。図１０に示すように、上記ＡＲＯＤは、ＬＣＤ駆動と点灯（flashing）との間の時間（すなわち、ＯＤ＿Ｔ５３５）を配慮した、改変された再帰的オーバードライブ（recursive overdrive：ＲＯＤ）技術である。

多くの場合、図１１に示すように、典型的な３次元参照テーブル（ＬＵＴ）を含むことが好ましい。上記バッファー由来の前回の値、ビデオ信号由来の目標値、およびＯＤ＿Ｔ５３５は、多くの形態では行依存的であるが、これらは、ＯＤ値の算出のために用いられる。ＯＤ＿Ｔ５３５は好ましくは行番号にのみ依存するので、各行のための２次元のオーバードライブテーブルが、ＯＤ＿Ｔ軸中の１次元の補間を用いて作成される。特定のＯＤ＿Ｔ５３５に適合されたオーバードライブテーブルが一度決定されれば、図１０に示すように、システムは、再帰的なＯＤアルゴリズムを用いて全ての線をオーバードライブさせ得る。上記テーブルは、温度依存性を含むようにも拡張され得る。計算コストは、再帰的なオーバードライブの計算コストと似ている。

オーバードライブテーブルの値は、計測されたＬＣＤの時間的変化から導き出され得る。ダイナミックガンマ（dynamic gamma）の概念は、ＬＣＤの時間的変化の関数を特徴付けるために用いられ得る。上記ダイナミックガンマは、遷移時間の間のＬＣパネルの動的な入出力の関係を示しており、ダイナミックガンマは、遷移開始後の定められた時点における実際の輝度である。

異なるＬＣパネルの不一致の影響を低減するために、ＬＣパネルの計測された実際の表示輝度は、そのスタティックガンマ（static gamma）によって標準化される。より具体的には、上記計測されたデータは、インバース・スタテック曲線（inverse static gamma curve）を介して、デジット−カウント ドメイン（digit-count domain）（ＬＣパネルが８ビットの場合には、０−２５５）へ再マップされる。

ダイナミックガンマの計測システムは、図１２に示すような駆動入力を含み得る。一連のフレームＺが、駆動波形とともに記載されている。フレーム０の前では、画素を平衡状態にするために、駆動値ｚ_ｎ−１５４５が、幾つかの周期に適用される。その結果、フレーム０では、駆動範囲（８ビットＬＣパネルでは、０から２５５まで）をカバーしている異なる駆動値ｚ_ｎが適用され、そして、対応する輝度が、Ｔ、Ｔ−delta、およびＴ＋deltaの時間において正確に計測される。図１３は、Ｔ＝１の１パネル温度（８℃）における、ＬＣＤの計測されたダイナミックガンマを示している。各Ｔ値に対して、計測された時間的変化の曲線から、一連のダイナミックガンマ曲線が導き出され得る。

オーバードライブテーブルの値は、出力レベルと始点から終点にかけての駆動値の曲線とを用いて、図１３に示すようにダイナミックガンマデータから導き出され得る。遷移（transition）のためのオーバードライブ値を決定するために（例えば、３２〜１２８）、システムはまず、前回のＬＣＤレベルに対応するダイナミックガンマ曲線を決定する。なお、この場合、当該ダイナミックガンマ曲線は矢印４５０にて示される曲線４５１であって、次いで図１３に示すように、ダイナミックガンマ曲線は、駆動値に１２８の出力を補間する。

異なるＴ値に由来するダイナミックガンマを用いることによって、一連のオーバードライブテーブルが導き出され得る。モデルテーブル（フレームの終末における実際のＬＣＤ出力を予測するために用いられるテーブル）は、再帰的オーバードライブの場合と同じである。図１４は、前回の表示値と駆動値との関数として、ダイナミックガンマの３Ｄプロットを示している。輝度の表示値が５８５になることを確定するために、前回の表示値５６５は、現在の駆動値５７５に一致させられる。図１４に示すように、予測されるＬＣＤ出力は、計測されたＬＣＤ出力から補間される（interpolated）。点灯依存的な（flashing dependent）オーバードライブテーブルとは異なり、上記モデルテーブルは、ＬＣＤ駆動（LCD driving）にのみ依存しており、その結果、モデルテーブルのためのダイナミックガンマは、Ｔ＝１において計測される。

黒点挿入（Black point insertion）は動作ぼけを減少させる傾向があるが、その一方で、フリッカ（flickering）を引き起こす傾向もある。上記フリッカは、リフレッシュレート（refresh rate）を増加させることによって低減され得るが、これは、テレビ放送に基づく内容（television based content）（例えば、フレームまたはフィールドに基づいた内容）にとって問題がある。テレビ放送に基づく内容にとって、リフレッシュ速度を増加させることは、動き補正されたフレームレート変換（motion compensated frame rate conversion）を必要とし得るが、当該変換は、計算費用が高いとともに更なるアーチファクトを引き起こす傾向がある。

動作ぼけおよびフリッカの人的知覚に関する徹底的な研究の後、黒データ挿入技術におけるフリッカは、より明るく見え、低い空間周波数であり、非動作領域である傾向を示すことが明らかになった。加えて、黒データ挿入技術におけるフリッカは、高い空間周波数である動作領域において、第１に目に見える傾向を示す。ヒトの視覚システムが有するこれらの特性に基づいて、映像の加工技術は、実質的にフリッカを増加させること無く動作ぼけを低減するために、動作に適応する技術であるべきである。ビデオシーケンス（video sequence）内の各フレームは複数の領域に分割されており、動き検出が、連続するフレーム（または、フィールド（fields））内の各対応領域に対して行われる。各領域は、動作領域または非動作領域に分類される。動作ぼけを低減するために、黒データ挿入は、上記動作領域に適用される。ところが一方、フリッカを低減することを目的として、黒データ挿入が上記非動作領域に適用されることはない。加えて、時間的遷移フレーム（temporal transition frames）は、黒データ挿入と非黒データ挿入との間の強度変動を取り除くために使用され得る。

図１５は、動作適応型の黒データ挿入（motion adaptive black data insertion）技術を示す。データの入力フレーム７００が、受信される。計算上の複雑さを低減するために、上記入力フレーム７００は、ぼかされると共に、より低い解像度の画像７１０へサブサンプリング（sub-sampled）されることが好ましい。低い解像度の画像７１０中の各画素は、入力フレーム７００内の領域に対応する。動作７３０を検出するために、低い解像度の画像７１０中の各画素は、サブサンプリングされた画像バッファー７２０中に保存されている前回のフレームと比較される。上記２つの画素間の差が閾値（例えば、全範囲の５％）よりも大きい場合には、上記画素は、動作画素７４０として分類される。この動作決定は、残りの画素または選択された画素に対してなされる。その結果、各画素は、動作、非動作として特徴付けられ得る。求めに応じて、上記システムは、複数の程度の動作（multiple degrees of motion）を含み得る。形態的な拡張演算（morphological dilation operation）が動作マップ７４０（motion map 740）上で行われ得、その結果、類似した動作特性を備えた動作画素の集団を形成するように、動作画素に隣接する非動作画素が動作画素へとまとめられる。上記拡張操作は、低域通過フィルターおよびそれに続く閾値型演算（thresholding type operation）に近似され得る。上記拡張操作の結果生じるデータは、動作マップバッファー７５０内に保存され得る。全く動作の無い領域または動作が制限された領域は、０にて示され、一方、著しい動作を有する領域は、３にて示される。動作が制限された領域と著しい動作を有する領域との間、またはその逆では、遷移（transitions）があり得る。著しく無い動作から著しい動作への変化（または、その逆）では、結果として生じる画像上に人為的影響または他の好ましくない影響が生じることを避けるために、システムは、一連の遷移フレーム（transition frames）を利用し得る。遷移の間、動作マップバッファー７５０は、動作におけるこのような変化を他の指標とともに示し得る。例えば、「限定された動作」を有する領域は１（０へ向かう、または２へ向かう）にて示され、「更なる動作」を有する領域は２（１へ向かう、または３へ向かう）にて示される。例えば、全く動作が無いところから著しい動作への遷移は、一連の指標（上記フレームに対して１の指標、次のフレームに対して２の指標、および当該フレームに続くフレームの３の指標（著しい動作から全く動作の無い状態への遷移に似ている））によってなされ得る。更なる遷移フレームおよび更なる動作程度を示すために、他の指標も、要望どおりに同様に用いられ得る。あらゆる型の決定が、１つ以上のフレーム間に十分または不十分な動作を含む画像におけるそれらの領域および／または画素を決定するために、利用され得る。上記システムは、不十分な動作および十分な動作を検出することが可能であるとともに、その結果、１つの状態から他の状態へと変化するために、１つ以上の遷移フレームを利用することが可能である。この場合、上記システムは、必ずしも、動作の中間状態を定量化する必要はない。必要であれば、上記システムは、遷移フレームと混用される場合もあれば混用されない場合もある動作の中間レベルを決定し得る。サブサンプリングされた画像は、それに続くフレームのために、サブサンプリングされた画像バッファー７２０中に保存される。動作マップバッファー７５０中の画像は、入力画像７００の大きさへとアップサンプリング７６０（up-sampled 760）され得る。

参照テーブル７７０は、アップサンプリング７６０された動作マップバッファー７５０のデータに基づいて、上記フレームの上記フィールド（典型的には１フレーム中に２つのフィールド）に対するフィールド駆動値（field driving value）（図５参照）を決定するために用いられる。適応型の黒データ挿入技術は、高動作（high motion）のこれらの領域に対しては強力な黒データ挿入を用い、低動作（low motion）のこれらの領域に対しては程度の低い黒データ挿入または非黒データ挿入を用いることが、一般的に観察され得る。一対（または、それ以上）の参照テーブルは、計測された動作に従って複数のフィールドに対して駆動値を導き出すために用いられ得る。図１６には、参照テーブル７７０のための「幾つかの入力値と駆動値との関係を示す表」が、異なるフレームおよび遷移フレームに対して記載されている。典型的な技術では、動作マップの値（motion map value）が０の場合には、当該値は非動作（non-motion）を示しており、それ故に、非動作参照テーブル（図１６Ａ参照）が用いられる。典型的な技術では、動作マップの値が１の場合には、当該値は遷移を示しており、異なる参照テーブル（図１６Ｂ参照）が用いられる。典型的な技術では、動作マップの値が２の場合には、当該値は遷移を示しており、異なる参照テーブル（図１６Ｃ参照）が用いられる。典型的な技術では、動作マップの値が３の場合には、当該値は著しい動作（significant-motion）を示しており、それ故に、著しい動作用の参照テーブル（図１６Ｄ参照）が用いられる。

個々の参照テーブルが、第１フィールド７８０へ適用されるとともに、第２フィールド７９０へ適用される。上記第１フィールド７８０および第２フィールド７９０の出力は、オーバードライブ８００へ送られる。必要に応じて、あらゆる適切なオーバードライブ技術が、用いられ得る。上記オーバードライブ８００は、第１フィールド７８０および第２フィールド７９０の各々に対して、参照テーブル８１０および参照テーブル８２０を含んでいる。上記第１フィールド７８０のための参照テーブル８１０の出力は、バッファー２ ８３０からの前回のフィールド（前回のフレームの第２フィールド）の出力に基づいている。第２フィールド７９０のための参照テーブル８２０の出力は、バッファー１ ８４０からの前回のフィールド（同じフレームの第１フィールド）の出力に基づいている。上記第１フィールド７８０のための前回のフレームの状態（バッファー２ ８３０からの入力）は、液晶ディスプレイ８５０の型（model）、前回のフレームの第２フィールド７９０、および、参照テーブル８２０の出力に基づいて決定される。上記第２フィールド７９０のための前回のフレームの状態（バッファー１ ８４０からの入力）は、液晶ディスプレイ８６０の型、前回のフィールドの第１フィールド７８０、および、参照テーブル８１０の出力の基づいて決定される。それに応じて、上記前回のフィールドは、オーバードライブスキーム（overdrive scheme）中で用いられ得る。図１７は、図１６に示す駆動系の結果生じる一般的な波形を示している。

多くの液晶ディスプレイにとって、オーバードライブは、時間遷移（temporal transitions）の速度（rate）を増加させるために用いられている。同様に、温度は、ディスプレイの時間応答（temporal response）に影響を与える。それに応じて、オーバードライブテーブルまたはオーバードライブ値は、上記効果を補うために、温度に基づいて修正され得る。必要に応じて、オーバードライブは、省略され得る。

図１８は、複数の部分を用いる再帰的なオーバードライブ技術が記載されている。図１９に示すように、１つの部分は、オーバードライブ値ｚ_ｎを選択するための２次元参照テーブル９１５であり、他の部分は、上記フィールドの終端において表示出力を予測するための液晶デバイスモデル９１７である。上記駆動値を選択するための１つの特徴付けは、以下のようであり得る。現在の表示値ｄ_ｎは、現在の駆動値ｚ_ｎによって決定されるのみならず、前回の表示値ｄ_ｎ−１によっても決定される。このことは、ｄ_ｎ＝ｆ_ｄ（ｚ_ｎ，ｄ_ｎ−１）と記載し得る。表示値ｄ_ｎを目標値ｘ_ｎに届かせるために、オーバードライブ値ｚ_ｎは、ｄ_ｎを目標値ｘ_ｎにすることによって導き出される必要がある。上記オーバードライブ値ｚ_ｎは、２つの主要な値（すなわち、前回の表示値ｄ_ｎ−１および現在の駆動値ｘ_ｎ）によって決定され、ｚ_ｎ＝ｆ_ｚ（ｘ_ｎ，ｄ_ｎ−１）と記載され得る。

図２０にも記載しているように、液晶デバイスモデル９１７は、ｄ_ｎに対して３つの関数のセットを含み得る。出力ｚ_ｎが最大値（例えば、２５５）に近い場合には、関数ｄ_ｎ＝ｆ（０，ｄ_ｎ−１）が、上記最大値へ向かってオーバードライブするために用いられる。出力ｚ_ｎが最小値（例えば、０）に近い場合には、関数ｄ_ｎ＝ｆ（２５５，ｄ_ｎ−１）が、最小値へ向かってオーバードライブするために用いられる。出力ｚ_ｎが中間値である場合には、関数ｄ_ｎ＝ｘ_ｎが用いられる。

図２１には、動作適応型の黒データ挿入の別の実施形態が記載されている。図１８に記載されている再帰的なオーバードライブ９６３は、例となり得る。プロセッシングは、上記フィールドの２倍の割合、すなわち上記フレームの２倍の割合にて行われることが好ましい。

同様に、類似した技術が、画像領域の空間周波数（spatial frequency）（例えば、低および高空間周波数）に基づいたオーバードライブシステムに適用され得る。加えて、類似した技術が、画像領域の輝度（例えば、低輝度および高輝度）に基づいたオーバードライブシステムに適用され得る。同様に、これらは、組み合わせて適用されたり、お互いに基づいて適用され得る（例えば、空間的、輝度、および／または、動作）。適応可能な技術は、ディスプレイのＬＣＤ層へ空間的な修正を加えることによって、適用され得る。上記遷移フレームはまた、バックライト（例えば、ＬＥＤアレイ）へ空間的な修正を加えることによって、適用され得る。その上、上記技術は、ＬＣＤ層とバックライト層とを組み合わせることによって、適用され得る。

本明細書中に記載されている全ての参考文献は、参考として引用される。
以上の明細書内に用いられている用語および表現は、説明のために用いられた用語であって限定されるものではなく、当該用語および表現を用いることによって、表示および記載されている本願発明の特徴と同等のもの、または当該特徴の一部と同等のものを除外することを意図したものではない。本願発明の範囲は、以下の請求項によってのみ規定および限定される。

本発明は、ディスプレイ（コンピューターのディスプレイ、ビデオの画面、および、これらの部品）を作製する分野に利用され得る。

Claims (18)

1. ライトバルブを含む液晶ディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
   （ａ）画像信号を受信するステップ、
   （ｂ）上記画像の第１領域のために、１フレームの一部の間において、上記第１領域の動作に基づいて、オーバードライブによって上記ライトバルブを修正するステップ、および
   （ｃ）上記画像の上記第１領域のために、上記フレームの別の部分の間において、上記第１領域の上記動作に基づいて、別のオーバードライブによって上記ライトバルブを修正するステップを含む方法。
2. 上記別のオーバードライブは、実質的に０である請求項１に記載の方法。
3. 上記オーバードライブは、実質的に０である請求項１に記載の方法。
4. 上記動作が相対的に低い場合には、上記別のオーバードライブは実質的に０ではない請求項１に記載の方法。
5. 上記フレームの別の部分が、時間的に上記フレームの上記一部の後である請求項１に記載の方法。
6. 上記ディスプレイが、１つのバックライトを備えている請求項１に記載の方法。
7. 上記ディスプレイが、複数のバックライトを備えている請求項１に記載の方法。
8. 上記第１領域および上記第２領域は、上記ライトバルブの領域と概ね一致する請求項７に記載の方法。
9. 上記ライトバルブは、１つのフレームのための上記画像の異なる複数の部分のために、２つの異なるオーバードライブ技術によって修正されている請求項１に記載の方法。
10. ライトバルブを含むディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
    （ａ）画像信号を受信するステップ、および
    （ｂ）上記ライトバルブの第１画素のために、１フレームの複数の期間の間において、上記第１画素の動作に基づいて、１つのオーバードライブによって上記ライトバルブの第１画素を異なるように修正するステップを含む方法。
11. 上記オーバードライブ信号は、上記発光素子の各々の点灯のアドレスタイミングに基づいている請求項１０に記載の方法。
12. 上記画素が相対的に大きな上記動作を有するように決定された場合に、上記オーバードライブ信号は、相対的にそれ未満または同等である請求項１０に記載の方法。
13. ライトバルブを含むディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
    （ａ）画像信号を受信するステップ、および
    （ｂ）第１画素の動作に基づいて、１フレームの第１部分の間において、上記ライトバルブの第１画素を第１値へ修正するとともに、上記フレームの他の部分の間において、上記ライトバルブの上記第１画素を第２値へ修正するステップを含む方法。
14. 上記第１部分および上記他の部分は、上記フレームを含む２つのフィールドである請求項１３に記載の方法。
15. 上記第２値は、実質的に０である請求項１３に記載の方法。
16. ライトバルブを含むディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
    （ａ）画像信号を受信するステップ、および
    （ｂ）第１画素の動作に基づいて、１フレームの第１部分の間において、上記ディスプレイの第１画素によって供給される出力を第１輝度へ修正するとともに、上記フレームの他の部分の間において、上記ディスプレイの上記第１画素の出力を第２輝度へ修正するステップを含む方法。
17. 上記第１部分および上記他の部分は、上記フレームを含む２つのフィールドである請求項１６に記載の方法。
18. 上記第２値は、実質的に０である請求項１６に記載の方法。

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