特許 6235065 改良型電力プロファイルを備えるディスプレイシステムのためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235065

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】改良型電力プロファイルを備えるディスプレイシステムのためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/36 20060101AFI20171113BHJP

   G09G 3/34 20060101ALI20171113BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20171113BHJP

   G02F 1/133 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/36

   G09G3/34 J

   G09G3/20 621E

   G09G3/20 621A

   G09G3/20 611A

   G09G3/20 612U

   G09G3/20 611J

   G09G3/20 611C

   G02F1/133 535

【請求項の数】14

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-74389(P2016-74389)

(22)【出願日】2016年4月1日

(62)【分割の表示】特願2014-540223(P2014-540223)の分割

【原出願日】2012年11月7日

(65)【公開番号】特開2016-130866(P2016-130866A)

(43)【公開日】2016年7月21日

【審査請求日】2016年4月1日

(31)【優先権主張番号】61/558,654

(32)【優先日】2011年11月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507236292

【氏名又は名称】ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ニナン、アジット

(72)【発明者】

【氏名】ホワン、チーファン

(72)【発明者】

【氏名】マトゥーリ、グレッグ

(72)【発明者】

【氏名】マーメン、ニール

(72)【発明者】

【氏名】クロンロッド、ジェームズ

【審査官】 西島 篤宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５２１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０１１５４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１０６７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７６０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０４１４８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１４５４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８６５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１３１３５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０４１５０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／３６

Ｇ０２Ｆ １／１３３

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｇ０９Ｇ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイシステムであって、
光変調器と、
前記光変調器を通過する光の量を制御する光変調器コントローラであって、前記光変調器コントローラは、複数のセグメントにおいて前記光変調器を更新可能であり、各セグメントの更新は第１の応答期間を含む、前記光変調器コントローラと、
独立して制御可能な発光体の複数のストライプを含むバックライトと、
一つまたは複数のバックライトコントローラであって、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を各ストライプに印加することによって前記複数のストライプ内の前記発光体の輝度レベルを制御するように構成され、各ストライプの各ＰＷＭ駆動信号は第１の更新期間毎に更新される、前記バックライトコントローラと
を備え、
前記光変調器のセグメントは前記バックライトのストライプと空間的に適合し、前記第１の更新期間は前記第１の応答期間より小さく、
光変調器信号が完全にオフから完全にオンに遷移するときに、ＰＷＭ信号は複数の第１の更新期間に亘って段階的に増加し、
前記複数の第１の更新期間のうちの最初の１つは、前記第１の更新期間の後続の個々の１つよりも長い、ディスプレイシステム。

【請求項2】

発光体の前記ストライプは、前記第１の応答期間の開始時に消灯する、請求項１に記載のディスプレイシステム。

【請求項3】

ディスプレイ方法であって、
画像データに従って光変調器を通過する光の量を制御するステップと、
複数のセグメントにおいて前記光変調器を更新するステップであって、各セグメントの更新は第１の応答期間を含む、前記更新するステップと、
前記光変調器を照明するバックライトの独立して制御可能な発光体の複数のストライプを独立して制御するステップと、
パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を各ストライプに印加することによって前記複数のストライプ内の前記発光体の輝度レベルを制御するステップであって、各ストライプの各ＰＷＭ駆動信号は第１の更新期間毎に更新される、前記輝度レベルを制御するステップと
を含み、
前記光変調器のセグメントは前記バックライトのストライプと空間的に適合し、前記第１の更新期間は前記第１の応答期間より小さく、
光変調器信号が完全にオフから完全にオンに遷移するときに、ＰＷＭ信号を複数の第１の更新期間に亘って段階的に増加させるステップをさらに含み、
前記複数の第１の更新期間のうちの最初の１つは、前記第１の更新期間の後続の個々の１つよりも長い、ディスプレイ方法。

【請求項4】

発光体の前記ストライプを前記第１の応答期間の開始時に消灯するステップをさらに含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項5】

前記光変調器の応答時間と適合させてＰＷＭ信号を複数の更新期間に亘って更新するステップをさらに含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項6】

光変調器信号が黒と白との間で遷移するときに、ＰＷＭ信号を複数の第１の更新期間に亘って段階的に増加させるステップをさらに含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項7】

前記複数のストライプ内の前記発光体は、各ストライプに印加されるＰＷＭ駆動信号の位相をシフトさせる位相の規則に従ってオンされ、
前記画像データ内で細かな明るい特徴を検出するステップと、
前記位相の規則を無視して、１００％のＰＷＭサイクルの間、前記細かな明るい特徴に対応する任意の発光体をオンするステップと
をさらに含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項8】

細かな明るい特徴を検出するステップと、
最大電流制限が維持されている間、前記細かな明るい特徴に対応する１００％のＰＷＭサイクルで任意の組の発光体を発光させるステップと
を更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項9】

前記バックライト内に発光体の複数のパーティションが区画され、
細かな明るい特徴を検出するステップと、
検出された細かな明るい特徴に関して１つまたは複数のパーティションの発光体をどのようにして発光させるのかを示す照光パターンに従って前記細かな明るい特徴に対応するパーティションの発光体を発光させるステップと
を更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項10】

前記バックライト内に発光体の複数のパーティションが区画され、
細かな明るい特徴を検出するステップと、
１５％のサイクル、５０％のサイクル、および７５％のサイクルを含む照光パターンに従って前記細かな明るい特徴に対応するパーティションの発光体を発光させるステップとを更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項11】

前記バックライト内に発光体の複数のパーティションが区画され、
細かな明るい特徴を検出するステップと、
検出された細かな明るい特徴に関してパーティションの数を増加することを含んで、１つまたは複数のパーティションの発光体をどのようにして発光させるのかを示す照光パターンに従ってパーティションの発光体を発光させるステップと
を更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項12】

前記バックライト内に発光体の複数のパーティションが区画され、
細かな明るい特徴を検出するステップと、
検出された細かな明るい特徴に関してＰＷＭパーセンテージを増加させるときにパーティションの数を増加することを含んで、１つまたは複数のパーティションの発光体をどのようにして発光させるのかを示す照光パターンに従ってパーティションの発光体を発光させるステップと
を更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項13】

前記バックライト内に発光体の複数のパーティションが区画され、
細かな明るい特徴を検出するステップと、
検出された細かな明るい特徴に関してパーティションの数を変化させることを含んで、１つまたは複数のパーティションの発光体をどのようにして照光するのかを示す照光パターンに従ってパーティションの発光体を発光させるステップと
を更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【請求項14】

前記バックライト内に発光体の複数のパーティションが区画され、
細かな明るい特徴を検出するステップと、
検出された細かな明るい特徴に関してＰＷＭパーセンテージを変化させることを含んで、１つまたは複数のパーティションの発光体をどのようにして発光させるのかを示す照光パターンに従ってパーティションの発光体を発光させるステップと
を更に含む、請求項３に記載のディスプレイ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は一般に、ディスプレイシステムに関し、具体的には、改良型電力プロファイルを備えるディスプレイシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）ディスプレイシステムによって、画像表現を人間の目のダイナミックレンジに合わせることが可能となり、その結果として、視聴者は明らかに良い視覚経験を得ることができるようになった。ただし、このようなＨＤＲディスプレイシステムの一部の実施形態では、これはＬＥＤなどの個々の発光体のアレイの効率的な局所変調によってもたらされる。これらのディスプレイ（たとえばモニタ、ラップトップディスプレイ、モバイルディスプレイ、テレビなど）の電力使用量が懸案事項となっている。

【0003】

その結果として、このようなディスプレイの全体的な電力需要ならびに瞬間的な電力需要を低減することが望ましいこともある。

【発明の概要】

【0004】

本発明の複数の実施形態では、様々なパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を二重変調器ディスプレイシステムの実施形態に提供する技術が提示される。二重変調器ディスプレイシステムは、個別にアドレス可能かつ制御可能な発光体のバックライトを備える。バックライトは、視聴者に提示すべき光をさらに調節するための光変調器、たとえばＬＣＤに照明を提供する。一実施形態では、バックライトはストライプ化され、各ストライプには、各ストライプのコントローラのビット深度を効率的に増やすＰＷＭ方式が割り当てられる。別の実施形態では、ディスプレイシステムによって、ＰＷＭ期間をＬＣＤフレームレートにより良く適合させ、視覚的影響を減少させてもよい。別の実施形態では、ディスプレイシステムは、画像データにおいて表現されるべき細かな明るい特徴を検出してもよい。バックライトコントローラは、発光体の異なるパーティションへの事前割り当てにより、サブセットの発光体を、ＰＷＭ方式にしたがって駆動するのではなく、パーティションに従って駆動してもよい。

【0005】

本発明は、添付図の図面において一例として例示されるが、これに限定されない。図面において、類似する符号は、類似する構成要素を指す。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】ハイダイナミックレンジ性能に影響するディスプレイシステムのハイレベル構造を示す。

【図1B】バックライトおよび光変調器のセグメントを備えるハイダイナミックレンジディスプレイシステムの実施形態を示す。

【図2】４つの発光体群を含む一つの従来のＰＷＭ方式を示す。

【図3】瞬間的にディスプレイシステムの電力需要を低下させてもよいＰＷＭオフセット方式の一実施形態を示す。

【図4A】瞬間的にディスプレイシステムの電力需要を低下させてもよいＰＷＭオフセット方式の一実施形態を示す。

【図4B】瞬間的にディスプレイシステムの電力需要を低下させてもよいＰＷＭオフセット方式の一実施形態を示す。

【図5A】発光体のタイル化および／またはセグメント化に影響を与え、コントローラまたは複数のコントローラ方式によって駆動されるバックライト構造の一実施形態を示す。

【図5B】発光体のタイル化および／またはセグメント化に影響を与え、コントローラまたは複数のコントローラ方式によって駆動されるバックライト構造の一実施形態を示す。

【図6】４つのデューティーサイクルが許容され、発光体がサイクル内の異なる時間にオンとなるＰＷＭ駆動方式の一実施形態を示す。

【図7】バックライトの発光体がストライプ化され、各ストライプに印加されるＰＷＭ波形が、要望に応じて時間的にずれるＰＷＭ方式の一実施形態を示す。

【図8】効率的な大きいビット深度制御にＰＷＭコントローラによって影響を与えるＰＷＭ方式の一実施形態を示す。

【図9】ずれたストライプの高ビット深度処理がラップアラウンドされ、所望の結果を産出するＰＷＭ方式の一実施形態を示す。

【図10】時折発生する画像内の細かな明るい特徴を処理してもよい、ＰＷＭ方式を用いるディスプレイシステムの実施形態を示す。

【図11】時折発生する画像内の細かな明るい特徴を処理してもよい、ＰＷＭ方式を用いるディスプレイシステムの実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

画像処理技術に関連する可能な実施形態を本明細書で説明する。以下の説明において、本発明を完全に理解するための説明を目的として、多数の具体的な詳細を記載する。ただし、本発明をこれらの具体的な詳細を用いずに実行しえることは明らかであろう。別の事例では、本発明を不必要に妨害し、不明瞭にし、または分かりにくくすることを避けるために、周知の構造および装置を詳細には記載しない。

【0008】

このようなディスプレイの一部では、バックライトは空間光変調器の領域を照明するためのＬＥＤなどの複数の発光素子を含む。このような発光素子またはこのような発光素子の群は別々に制御可能であってもよい。それによってバックライトが発する光度を空間光変調器上で所望の方法で変化させることができる。本明細書ではこのようなディスプレイを二重変調ディスプレイと称する。二重変調ディスプレイの一部の例は次の共有特許および特許出願に記載されている。（１）「ハイダイナミックレンジディスプレイ装置」という題名の米国特許第６８９１６７２号（「’６７２特許」という）、（２）「ハイダイナミックレンジディスプレイ装置」という題名の米国特許第７４０３３３２号（「’３３２特許」）、および（３）「二重変調ディスプレイ上の高速画像表現」という題名の米国特許出願公開第２００８／０１８０４６６号（「’４６６出願」）。これらすべてはその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0009】

さらに、共有特許出願である（１）「省電力ディスプレイ」という題名の国際公開第／２０１１／０１１５４８号（「’５４８出願」）および（２）「光変調ディスプレイの２次元画像素子アレイの制御」という題名の国際公開第／２０１１／０１１４４６号（「’４４６出願」）の両方とも、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの特許出願において、独立して制御可能なバックライトのアレイ（たとえば、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、エレクトロルミネセントパネル（ＥＬＰ）、ＣＣＦＬ、白熱灯、量子ドットおよび／またはその他の制御可能な発光体など）と、光変調器（たとえばＬＣＤなど）とを備えるディスプレイシステムが記載されている。これらのディスプレイシステムは、通常用いられるその他のディスプレイシステムよりも明らかに良いダイナミックレンジ性能を有する。これは主に、（通常は実質的にリアルタイムで表現すべき画像データに依存して）バックライトを局所的な方法で別々に変調することと、光変調器と掛け合わせることを組み合わせた効果によるものである。

【0010】

これらのディスプレイシステムの一部の実施形態は、合理的に多くの発光体をバックライトに用いることもあるため、これらのシステムの全体的な消費電力は関心事項となる。具体的には、’４４６出願は、このような独自のディスプレイ構成の合計消費電力を低減するように意図されている複数の技術、システムおよび方法を記載する。様々なパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を適用することによって、’４４６出願の技術は全体的な消費電力を低減することに役立つ。ＰＷＭは通常は、バックライト上の発光体の輝度を制御することを含む。ＬＥＤなどの発光素子は、素子を流れる適切な定電流をオンおよびオフに切り替えることによって、１００％の輝度のオン状態と０％の輝度のオフ状態との間で切り替えられてもよい。ＰＷＭは、繰り返し期間の一定の割合に亘って、各発光体をそのオン状態にパルスすることによって動作する。期間が十分に短い（たとえば１ミリ秒）場合は、人間の視覚系は発光体がオン状態とオフ状態との間を循環していることを検知しない。観察者は単に平均発光強度を認知する。平均発光強度は、装置がオン状態であるＰＷＭ期間の割合に比例する。この割合はＰＷＭ信号のデューティーサイクルと称される。たとえば、７５％のデューティーサイクルでＰＷＭ信号によって駆動される発光体は各ＰＷＭ期間の７５％の間に亘ってオンとなり、観察者には最大の輝度の７５％の輝度を有する光を安定して発しているかのように見える。（本明細書に記載する）これらのＰＷＭ方式に対するさらなる改良によって、全体的な消費電力がさらに大きく改善される。

【0011】

図１Ａは本出願で用いる一般的なディスプレイシステム１０を示す。システム１０は光源コントローラ１２と、光変調器コントローラ１５とを備える。光変調器コントローラ１５は、一実施形態では、タイミングおよび画像データ信号Ｉ１を入力してもよい。コントローラ１２および１５は光源１４および光変調器１７を通信経路１３および１６それぞれを介して制御する。光源１４が発する光１８は変調器１７を照射し、経路１９を通じて視聴者まで到達する。

【0012】

図１Ｂはディスプレイシステム２０の一実施形態を（ある程度拡大した図で）示す。本実施形態では、図１の基本的構造はパーティション化、セグメント化またはその他の方法でストライプ化されてもよい。ディスプレイシステム２０はその光変調器２７を（たとえば、セグメント２８において図示するようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、または任意のその他の方法で）セグメント化させてもよい。さらに、光源２４も同様に、（たとえば、図示するようにセグメント２６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに、または任意のその他の方法で）セグメント化またはストライプ化されてもよい。各光源ストライプは発光体２８のアレイを（たとえば２０ｘ４または、３列の１６個のＬＥＤなど任意のその他の列で）備えていてもよい。

【0013】

ＰＷＭの従来の一例として、図２は、バックライト上の４つの発光体または発光体群を駆動するための４つのＰＷＭ駆動信号Ｉ１−Ｉ４を例示する。ＰＷＭ信号Ｉ１−Ｉ４はそれぞれ期間Ｔと、Ｔの７５％のオン時間、即ちデューティーサイクルを有する。すべての信号は互いに同相である。すべての信号はそれぞれ電流Ｉ_ｏｎによって時間ｔ０で共に立ち上がり、時間ｔ３で共に立ち下がる。電流Ｉ_ｏｎはオン状態の発光体を駆動するために必要な電流に相当する。ＰＷＭ駆動信号Ｉ１−Ｉ４は例示しやすいように図２と同一に示される。ただし、二重変調ディスプレイでは、各信号は特定のデューティーサイクルを有するように個別に制御可能であってもよい。このように、異なる発光体は異なる輝度レベルで動作してもよい。図２に例示する一般的なＰＷＭでは、ＰＷＭサイクル内で各発光体をオフにする時間を変更することによって、輝度レベルは制御される。つまり、デューティーサイクルは各ＰＷＭサイクルの開始時から計時される。

【0014】

図２の波形Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は、４つのＰＷＭ駆動信号Ｉ１−Ｉ４によって制御される発光体を駆動するために必要な総電力を表す。総電力、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}はこのような発光体のそれぞれが任意の時間に消費する電力の合計であり、Ｐ＝ＩＶで示される。この式において、Ｉは発光体を流れる駆動電流であり、Ｖはその時間の発光体の対応する電圧降下である。図２に示すように、Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は時間ｔ０で直ちに最大値であるＰ_ｍａｘまで跳ね上がる。たとえば、各ＰＷＭ信号Ｉ１−Ｉ４がオン状態で電力（Ｉ_ｏｎ）（Ｖ_ｏｎ）を消費する発光体を駆動した場合、Ｐ_ｍａｘは４（Ｉ_ｏｎ）（Ｖ_ｏｎ）に等しくなる。Ｐ_{ｔｏｔａｌ}はｔ０からｔ３までの期間、Ｐ_ｍａｘに留まり、その後、すべての発光体がオフ状態に切り替えられると、各ＰＷＭサイクルの最後の１／４でゼロに降下する。同様に、４つのＬＥＤは４（Ｉ_ｏｎ）の総電流を時間ｔ０からｔ３まで流し、その後、ゼロの総電流を各サイクルの最後の１／４で流す。

【0015】

複数の発光体と共に用いるときのＰＷＭの欠点は、発光体が各ＰＷＭサイクルの開始中に一定の時間、（任意のゼロではない輝度設定で）すべて同時にオンとなることである。その結果、ディスプレイの電源は、少なくとも短時間、すべての発光体を完全に駆動するための十分な電力を供給できなければならず、しかも、ディスプレイの効率的な輝度レベルにかかわらず、この電力をほとんど瞬間的に提供できなければならない。この要件によって、特に大量の発光体を有するバックライトのためにディスプレイの電源の費用がかさみ、複雑さが増す。一部のバックライトは何ダース、何百または何千もの個々の発光体を有することもある。この問題は特に、ディスプレイがたとえば、一部のハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）ディスプレイの場合のように、非常に明るい画像を表示する能力を有する場合に重大となる。このようなディスプレイは、２０００ｃｄ／ｍ^２以上の局部光度を有する画像を表示することが可能であってもよい。このようなディスプレイでは、発光素子はオン状態でかなりの電力を消費する種類であり得る。

【0016】

一部の実施形態では、このような過渡電力要件は、バックライトの発光体を複数の群に分割し、異なる群の発光体のＰＷＭサイクルの開始時間を時間的にずらすことによって、低減される。発光体は任意の便利な方法で群に分割することができる。

【0017】

図３は一実施形態によるＰＷＭ駆動信号Ｉ１’−Ｉ４’を例示する。本実施形態では、バックライトの発光体は４つの群に分割されている。各発光体の群はＰＷＭ信号Ｉ１’−Ｉ４’の一つによって制御される。図２に示すように、各ＰＷＭ信号は７５％のデューティーサイクルを有し、それによって発光体は７５％の効率的な輝度で動作する。ただし、図２とは反対に、図３のＰＷＭ信号Ｉ１’−Ｉ４’は互いに９０度位相が異なる。図示するように、各群のＰＷＭサイクルの開始点をずらすことによって、４つの発光体群が必要とする総電力Ｐ_{ｔｏｔａｌ’}は第１のＰＷＭサイクル中の時刻ｔ０、ｔ１およびｔ２において段階的に最大値Ｐ_ｍａｘ’まで上昇する。総電力Ｐ_{ｔｏｔａｌ}はその後、図示するように後続するＰＷＭサイクルにおいて、最大値Ｐ_ｍａｘ’で一定に留まる。

【0018】

電力要件の差異が容易に分かるように、図２の波形Ｐ_{ｔｏｔａｌ}を点線で図３のＰ_{ｔｏｔａｌ’}の上に示す。図から分かるように、各ＰＷＭサイクルの開始時に同時にスイッチをオンにするすべての発光体に関連するＰ_{ｔｏｔａｌ}で繰り返される電力の急上昇は、Ｐ_{ｔｏｔａｌ’}では回避される。むしろ、Ｐ_{ｔｏｔａｌ’}は第１のＰＷＭサイクルでレベルＰ_ｍａｘ’まで次第に上昇する。ＰＷＭ信号が変化して後続する画像を表示するまでＰ_{ｔｏｔａｌ’}はレベルＰ_ｍａｘ’に留まる。電力の急上昇を回避し、または削減することに加え、発光体の開始時間をずらすことによって、任意のセットの駆動信号の最大電力要件を低減し得る。例示実施形態では、Ｐ_ｍａｘ’はＰ_ｍａｘよりΔＰ_ｍａｘだけ小さい。

【0019】

たとえば、簡略化するために各ＰＷＭ信号Ｉ１’−Ｉ４’が、オン状態のときに電力（Ｉ_ｏｎ）（Ｖ_ｏｎ）を消費する発光体を駆動すると仮定すると、Ｐ_{ｔｏｔａｌ’}は時刻ｔ０、ｔ１およびｔ２において（Ｉ_ｏｎ）（Ｖ_ｏｎ）だけ段階的に増加し、３（Ｉ_ｏｎ）（Ｖ_ｏｎ）の最大Ｐ_ｍａｘ’に到達する。このように、最大電力Ｐ_ｍａｘ’は、ＰＷＭ信号が図２に例示する位相にあるときに必要となる４（Ｉ_ｏｎ）（Ｖ_ｏｎ）の最大電力Ｐ_ｍａｘの７５％に等しい。

【0020】

このコンセプトを拡張して、ＰＷＭ信号間で任意の適切な相対位相シフトを有する、任意の数の発光体群を有する実施形態を提供してもよい。たとえば、一部の実施形態では、発光体はＮ群に分割されるが、各群のＰＷＭ信号は互いに対して３６０／Ｎだけ位相シフトされる。バックライトの電力要件は複数の要因によって変動する。複数の要因には発光体の数、各発光体に印加されるデューティーサイクルおよびＰＷＭ信号の位相オフセットが含まれる。発光体のデューティーサイクル（したがって輝度）は前述のように独立して制御可能であってもよい。一部の実施形態では、ＰＷＭ信号を位相シフトすることによって得られる有利点には、同じＰＷＭ信号が同位相で印加される場合よりも、総電力がより段階的に増加し、より均一に分散され、より低い最大値に維持されるという有利点が挙げられる。

【0021】

任意の画像のＰＷＭ信号は、画像が表示されている限り、変化せずに繰り返されてもよい。新規の画像が表示されると、ＰＷＭ駆動信号を更新して、新規の画像の画像データを反映してもよい。各新規の画像の第１のＰＷＭサイクル中に、総電力はゼロから、更新されたＰＷＭ信号によって決定される最大値まで上昇する必要があり得る。前述したように、この初期立ち上がり時間を、ＰＷＭ信号の群を互いに位相不一致となるように構成することによって延長してもよい。同じ画像の後続するＰＷＭサイクル中に、総電力は、（図３に例示するように）この最大値で一定であるか、あるいは第１のＰＷＭサイクルの初期立ち上がりに対してある程度変動してもよい。

【0022】

映像画像では、画像データおよび対応するＰＷＭ駆動信号を各映像フレームの始めに更新してもよい。複数のＰＷＭサイクルが単一の映像フレーム内で発生するように、ＰＷＭ期間は映像フレーム期間よりはるかに短くてもよい。たとえば、一部の実施形態では、映像フレーム期間は３から１６．７ミリ秒の範囲内である一方、ＰＷＭ期間は０．１から２ミリ秒の範囲内である。フレーム期間およびＰＷＭ期間を表す波形例を図４Ａに例示する。波形５０はＴフレームの期間を有する映像フレームサイクル例を表す。波形５２は期間Ｔを有するＰＷＭサイクル例を表す。この非限定例では、波形５０の各フレームサイクルは波形５２の１２個のＰＷＭサイクルを含有する。

【0023】

別の実施形態によると、画像更新後の第１のＰＷＭサイクルの期間は、同じ画像の後続するＰＷＭサイクル期間に対して時間的に延長される。画像は映像フレームであっても、静止画像であってもよい。電力変動またはサージは第１のＰＷＭサイクル中に最大となる傾向があるため（図３に例示するゼロから最大値までの電力上昇のように）、第１のＰＷＭサイクルを長くすることによって、この初期電力立ち上がりが生じる時間を長くすることができ、したがって、電源に対する電力サージの要求を低減することができる。画像更新後の第１のＰＷＭサイクルのみを延長する（それでもフレーム期間より短く設定する）場合は、発光体輝度には何も目に見える効果はないはずである。更新後の第１のＰＷＭサイクル期間は、たとえば、２ミリ秒まで時間的に延長されてもよい。

【0024】

図４Ａの波形５４は波形５２と類似しているが、各フレームサイクルの第１のＰＷＭサイクルが期間Ｔ１を有することが異なる。期間Ｔ１は、本発明の実施形態によるフレームサイクル内の後続するＰＷＭサイクルの期間Ｔ２より長い。期間Ｔ１は期間Ｔ２より長い任意の適切な長さとしてもよい。一部の実施形態では、期間Ｔ１は期間Ｔ２の整数倍である。一部の実施形態では、Ｔ１／Ｔ２の割合は、たとえば１．５から１０の範囲内である。実施形態では、非限定例として、期間Ｔ１は期間Ｔ２の２倍である（Ｔ２は波形５２の期間Ｔと等しい）。

【0025】

図４Ｂは、図３に例示する位相シフトと、図４Ａに例示するＰＷＭサイクルの延長を組み合わせた実施形態を示す。図４Ｂでは、信号Ｉ１”−Ｉ４”の第１のＰＷＭサイクルの期間は後続するＰＷＭサイクルの２倍の長さである。その他の点では、図４ＢのＰＷＭ信号Ｉ１”−Ｉ４”は図３に示すＩ１’−Ｉ４’と同じである。図から分かるように、総電力Ｐ_{ｔｏｔａｌ”}は第１のＰＷＭサイクルの時刻ｔ０、ｔ２およびｔ４においてゼロから最大値Ｐ_ｍａｘ”（図３のＰ_ｍａｘ’と等しい）まで上昇する。初期電力立ち上がり時間はしたがって図３の実施形態と比べて２倍である。

【0026】

前述したようにバックライトの電力変動の増加率、規模および頻度を低減することによって、同様にバックライトに電力を供給するために必要な電源の複雑さと費用を低減してもよい。たとえば、サージ容量、負荷レギュレーションおよび過渡応答などの電源の様々なパラメータは、ＰＷＭ信号が図３および４で例示するようにオフセットされる場合に軽減されてもよい。サージ容量は電源が任意の期間に亘って任意のデューティーサイクルで供給可能な最大電流の基準である。電源のサージ容量は、平均出力電力容量よりもかなり大きいこともある。負荷レギュレーションは出力負荷の変動に応じて定出力電圧を維持するための電源の能力の基準である。過渡応答は、出力負荷が変化した後に、出力電圧を安定させるための時間の基準である。電源が必要とする出力電流の変動を抑えれば、本発明の実施形態によるバックライトによって、電源は適度なサージ容量、負荷レギュレーション、および過渡応答のうちの少なくとも一つを持てる。また、バックライトに供給されるサージ電流を低減することによって、複雑なサージ保護回路を用いずに電源を用いることが可能になる。

【0027】

さらに、図３および４で例示されるように、ＰＷＭ信号がオフセットされる場合は電源の効率および信頼性は増加することもある。比較的一定の電流を提供するように操作される場合には電源はより効率的になりやすく、全負荷と軽負荷との間で変動する場合には効率的ではなくなることが多い。同様に、電源からの電流が全負荷と軽負荷との間で変動しない場合には、電源の電子部品にはストレスがあまりかからず、寿命が長くなりやすい。

【0028】

図５Ａはバックライト６０の一部を例示する。バックライト６０は本発明の実施形態による発光体６４の複数のタイル６２を備える。発光体６４はたとえばＬＥＤであってもよい。一部の実施形態では、バックライト６０はタイル６２の２次元のアレイを備え、各タイルは発光体６４の２次元の構成を備える。一部の実施形態では、各タイル６２は、ＬＥＤまたはその他の発光体のアレイを含むプリント基板（ＰＣＢ）を備える。

【0029】

バックライト６０を組み込むディスプレイはまた、入力画像データ７０による輝度信号６８を生成するコントローラ６６も備えていてもよい。輝度信号６８は、一つまたは複数の発光体６４に関して所望の輝度レベルを表すアナログまたはデジタル信号であってもよい。バックライト６０はまた、輝度信号６８をＰＷＭ駆動信号７４に変換するための一つまたは複数のＰＷＭコントローラ７２も備えていてもよい。ＰＷＭコントローラ７２は、発光体６４の輝度を直接制御してもよい。一部の実施形態では、バックライト６０は複数のＰＷＭコントローラ７２を備え、それぞれがＬＥＤなどの複数の発光体６４を制御する。一部の実施形態では、各タイル６２は、そのタイル上の発光体６４を制御する一つまたは複数のＰＷＭコントローラ７２を備える。たとえば、タイル６２は、ＰＣＢ内に組み込まれ、ＰＣＢ上の発光体６４を制御するＰＷＭコントローラ７２を有するＰＣＢを備える。コントローラ６６およびＰＷＭコントローラ７２は個別の物理デバイスであってもよく、同じ物理デバイス内で結合されていてもよい。

【0030】

ＰＷＭ駆動信号７４は、任意の期間、デューティーサイクルおよび位相オフセットを有する一連のサイクルを備える波形であってもよい。ＰＷＭ駆動信号７４は、発光体６４を流れる定電流をオンおよびオフに変えるために動作してもよい。一部の実施形態では、一つのタイルのＰＷＭ駆動信号７４は（たとえば図３に例示するように）別のタイルのＰＷＭ駆動信号７４に対して位相シフトされる。一部の実施形態では、表示される画像の第１のＰＷＭサイクルの期間は（たとえば図４Ｂに例示するように）同じ画像の後続するＰＷＭサイクルの期間より長い。

【0031】

例示実施形態では、ＰＷＭコントローラ７２は複数のＰＷＭ駆動信号７４を出力する。各ＰＷＭ駆動信号７４は個々のタイル６２を制御する。一部の実施形態では、タイル６２上のすべての発光体６４は、そのタイルのために生成される共通のＰＷＭ駆動信号７４によって制御される。その他の実施形態では、各発光体６４のＰＷＭ駆動信号７４のデューティーサイクルは一つまたは複数のＰＷＭコントローラ７２によって独立して制御可能である。

【0032】

一部の実施形態では、コントローラチップまたは回路は複数の発光体を個別に制御する。一部の実施形態では、ＰＷＭコントローラチップまたは回路は、発光体のために生成されるＰＷＭ信号の開始時間が互いにずれるように構成される。このようなＰＷＭコントローラチップまたは回路を用いて構成されるバックライトでは、異なる発光体群がオンになる時間は自動的にずれる。

【0033】

バックライト６０はまた、バックライト上の発光体６４に電力を供給するための電源７６を備える。電源７６は所望の範囲の発光体６４の輝度を生成するために必要な特定の電力要件を満たすように構成されてもよい。このような電力要件は、たとえば負荷レギュレーション、過渡応答およびサージ容量のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。ＰＷＭ信号の群の開始時間が図３または４に例示するようにずれる場合には、発光体６４のすべてが同時に１００％の輝度にオンされるわけではなく、このようにして電力要件は前述したように低減され得る。特に、一部の実施形態では、電源７６のサージ容量は、すべての発光体６４が同時にオンになる場合に必要となるサージ容量より少なくなる。電源７６のサージ容量の減少の割合は、同じ位相オフセットを有するＰＷＭ信号によって駆動される発光体の数の減少の割合に比例していてもよい。一部の実施形態では、電源７６の最大サージ容量は、すべての発光体６４が同時にオンになる場合に必要となるサージ容量の半分である。

【0034】

同様に、一部の実施形態では、電源７６は、すべての発光体６４が同時にオンにされた場合に発光体６４が必要とする総突入電流よりも小さい最大出力サージ電流（アウトラッシュ電流）を出力可能である。たとえば、バックライト６０がＮ個の発光体を備え、各発光体がオンになるときに突入電流Ｉ_ｒｕｓｈを必要とする場合には、電源７６は必要な平均電流を供給可能である一方、Ｎ（Ｉ_ｒｕｓｈ）未満の最大アウトラッシュ電流を有していてもよい。一部の実施形態では、電源７６は０．７５（Ｎ）（Ｉ_ｒｕｓｈ）未満の最大アウトラッシュ電流を有する。一部の実施形態では、電源７６は０．５（Ｎ）（Ｉ_ｒｕｓｈ）未満の最大アウトラッシュ電流を有する。

【0035】

電源７６は、バックライト６０の所望の平均輝度を維持するのに十分な連続出力電流を提供する容量を有するように構成されてもよい。一部の実施形態では、電源７６は最大平均光度をバックライト６０全体で生成可能である。この最大平均光度はバックライト６０の一部上で生成することができる局所光度より小さい。たとえば、電源７６は、バックライト６０の一部上に、２０００ｃｄ／ｍ^２以上の局所光度を生成することが可能である一方、バックライト６０全体では４００ｃｄ／ｍ^２の最大平均光度を生成可能である。

【0036】

’５４８出願では、本発明の実施形態による画像を表示するために、ＰＷＭ信号を生成して、バックライト上の発光体群を駆動する方法（’５４８出願の図６のラベル付き方法１００）を記載する。この方法は、たとえばバックライト用の一つまたは複数のコントローラにおいて具体化されてもよい。

【0037】

方法１００のブロック１０２は、ディスプレイのバックライト上のすべての発光体の輝度値を表示すべき画像データに基づいて決定することを含む。この方法で、発光体を複数の群に分ける。輝度値は独立して各個別の発光体または各個別の群に対して決定されてもよく、それによってバックライトが発する光度および空間光変調器の入射を空間光変調器に対して所望の方法で変化させることができる。輝度値はたとえば、電子アナログまたはデジタル信号で表されてもよい。

【0038】

方法１００のブロック１０４で、ＰＷＭデューティーサイクルは各群の発光体に対してブロック１０２で決定した輝度値に基づいて決定される。デューティーサイクルは、たとえば、所望の輝度レベルを生成するために発光体がオン状態である各ＰＷＭ期間の割合または比率として表されてもよい。

【0039】

方法１００のブロック１０６で、ブロック１０４で決定されたデューティーサイクルと、各群に対する所定の位相オフセットとを有するＰＷＭ駆動信号が生成され、各発光体に印加される。各群に適用される位相オフセットはそれぞれ異なり、それによってＰＷＭサイクルの異なる群の開始時間（図３に例示）はずれる。たとえば、各群の位相オフセットは３６０／Ｎの単位で適用されてもよい（Ｎは群の数）。

【0040】

ブロック１０８で、各ＰＷＭサイクルの期間は、画像の第１のＰＷＭサイクルが任意の画像の後続するＰＷＭサイクルの期間（図４Ｂに図示）より長くなるように設定される。たとえば、第１のＰＷＭサイクルは後続するＰＷＭサイクルの２倍にされてもよい。第１のサイクルを延長する一つの利点は、発光体が得る電力および電流に必要な立ち上がり時間を延長することである。

【0041】

ＰＷＭサイクルが隣接するオン時間部分の後に隣接するオフ時間部分を常に備えている必要はない。任意のデューティーサイクルに対して、オン時間およびオフ時間のパターンは、サイクル内のオン時間とオフ時間の全体的な比率が維持される限り、変化させてもよい。たとえば、サイクル内のオン時間とオフ時間の順序は逆になってもよい。それによって発光体はサイクルの第１の部分はオフとなり、サイクルの残りの部分はオンとなる。この事例では、異なる輝度レベルを有する発光体は、同じＰＷＭサイクル内の異なる時間においてオンとなってもよい（サイクル終了時に同時にオフになってもよい）。本出願の図６は４つの波形８０Ａ−８０Ｄを例示し、それぞれ２５％、５０％、７５％および１００％のデューティーサイクルと、期間Ｔとを有するＰＷＭ信号を表す。図中、各期間のオン時間はオフ時間の後に続く。図６に例示するように、結果として得られる総電力波形８２は各サイクルの開始時に最大値まで瞬間的に上がるのではなく、各サイクル中に最大値８４まで段階的に上がる。

【0042】

別の例として、オン時間はＰＷＭサイクル内の中心とされてもよく、それによって異なる電力レベルが異なる時間に立ち上がりかつ立ち下がる。オン時間およびオフ時間は、サイクル内のオフ時間に対するオン時間の全体的な割合が同じである限り、任意のその他の選択した様式でＰＷＭサイクル内に散在されてもよい。輝度レベルの個別の数がディスプレイの発光体に対して画定される（たとえばｎが輝度を画定する複数のビットであるとき、２^ｎの輝度レベル）場合、各サイクルは、発光体がオンまたはオフに設定されてもよいセグメント数（たとえば２^ｎセグメント）に分割されてもよい。各輝度レベルはＰＷＭサイクル内のオン／オフセグメントの特定のパターンに対応してもよい。異なる発光体の群は、各輝度レベルに対して異なる組のオン／オフパターンを用いてもよい。それによって群が同じ輝度レベルに設定される場合であっても、群間のオン時間はずれる。総電力要件は、したがって、ＰＷＭサイクル全体により均等に分散されてもよい。

【0043】

ＰＷＭサイクル内のオン時間およびオフ時間の分散の変化は、前述したように、ＰＷＭ信号の群の位相オフセットの変化と組み合わせてもよい。たとえば、共通の位相オフセットを有する群内の個々の発光体の開始時間は、各ＰＷＭサイクルの終了時から測定デューティーサイクルだけずれる。各新規の画像の第１のサイクル期間が初期値のＰＷＭ期間より長くされる場合は、必要な初期立ち上がり時間も対応して延長される。

【0044】

図５Ｂは別の実施形態によるバックライト１２０を例示する。本実施形態では、複数のＰＷＭコントローラ１２２Ａ−１２２Ｄ（まとめてＰＷＭコントローラ１２２という）はそれぞれ個別のクロック信号１２４Ａ−１２４Ｄ（まとめてクロック信号１２４という）によって制御される。ＰＷＭコントローラ１２２はそれぞれ一つまたは複数の発光体１２６の群１２５に対しＰＷＭ駆動信号１２３を生成する。クロック信号１２４は共通の期間Ｔを有するが、互いに位相シフトされる。それによってＰＷＭコントローラ１２２によって生成されるＰＷＭサイクルの開始時間はずれる。クロック信号１２４は共通の光源クロックの出力を異なる長さだけ位相シフトすることによって生成されてもよい。たとえば、４つのＰＷＭコントローラを例示する例では、クロック信号１２４Ａは０だけ位相シフトされてもよく、クロック信号１２４Ｂは９０だけ位相シフトされてもよく、クロック信号１２４Ｃは１８０だけ位相シフトされてもよく、クロック信号１２４Ｄは２７０だけ位相シフトされてもよい。別の実施形態では、一つまたは複数のＰＷＭコントローラに対するクロック信号は、一つまたは複数のその他のＰＷＭコントローラに対するクロック信号に対して反転される。

【0045】

一部の実施形態では、各クロック信号１２４は、表示画像の第１のＰＷＭサイクルに用いられる第１のクロック信号と、同じ画像の後続するＰＷＭサイクルに用いられる第２のクロック信号との間で切り替えられてもよい。第１のクロック信号は対応する第２のクロック信号よりも長い期間（たとえばＴに比べて２Ｔの期間）を有していてもよいが、同じ位相オフセットを有する。したがって、第１のクロック信号を用いて、各表示画像の第１のＰＷＭサイクルの期間を、同じ画像の後続するＰＷＭサイクルの期間に対して延長してもよい。代替的な実施形態では、クロック信号の周波数を変化させ、それによって第１のＰＷＭサイクルの期間を後続するＰＷＭサイクルの期間より長くしてもよい。

【0046】

改良位相関係
ここで、位相関係およびディスプレイシステムの別の実施形態を説明する。本明細書で記載する一部の実施形態は以下のような影響を与えることがある。（１）瞬間的な電力需要の低減、（２）ＰＷＭドライバおよびコントローラのうちの少なくとも一方のビット深度の増加にともなうバックライト精度の増加、（３）バックライトと表現される画像とのより良い適合（４）バックライトブランキングを所望の回数にて提供することによる、より良いテキスト可読性を提供することができる。

【0047】

このような位相関係を備えるディスプレイシステムの一実施形態を特定の基準仕様と共にここで説明する。本明細書に記載する仕様は代表的なものであり、本出願の範囲を限定するものではないことが理解されよう。

【0048】

一実施形態では、システムは単一のフレームを取り、単一のフレームを複数のＰＷＭサイクルに分割する。これらのＰＷＭサイクルは、個別に制御されてもよく、ＰＷＭ期間ごとにリロードすることができる。それによって、システムは、そのフレームに対して与えられた単一のビット深度のＰＷＭ値をリロードすることができる。システムは次に、ＰＷＭサイクルをさらに最適化して、位相内の開始時間を分散してもよい。この制御は、ＰＷＭ期間を位相に分割し、そのＰＷＭ期間の値をその位相に分散することによって作用し得る。このようなシステムは、それほど瞬間的な電力を必要としないこともある。なぜなら、低い値のＰＷＭ ＬＥＤが後の位相で停止する際に、別のＬＥＤがオンし初めてもよいためである。これによって、ＬＥＤ ＰＷＭのオン状態の重複を効率的に分散することができ、したがって、同時に、電源の寿命が長くなり、電源の要件が緩和される。

【0049】

ＰＷＭコントローラが比較的速いフレームレート（たとえば、３．６Ｋｈｚ）で動作し、このＰＷＭフレームレートを、光変調器（たとえば６０−１２０ｈｚ）を操作する映像フレームと比較してもよいので、任意の映像フレーム内で約６０ＰＷＭフレームを有することが可能である。さらに、１２ビットＰＷＭコントローラを用いると、４０９６段階を任意のデューティーサイクルに用いることが可能となる。

【0050】

ＬＥＤを利用する駆動システムでＰＷＭの最大ピーク電流負荷を低減するために、位相コンセプトを設定して、常にオンになっていてもよいＬＥＤの数の制限を設定してもよい。一例として、この数はシステム内のＬＥＤの総数の分数として画定してもよい。たとえば、システムがｎ個の位相に対して設計されている場合には、Ｎ／ｎ個以下のＬＥＤが常にオンであってもよい（ＮはＬＥＤの総数）。本事例では、位相の重複はない。このように、一実施形態では、ディスプレイシステムのバックライトをストライプ化して、全体的な電力需要を節約してもよい。図７はディスプレイシステムの一例であり、バックライトはストライプ化されている（図示するようにストライプ０、１、２、および３）。これらのストライプは、図示するようにオン−オフ状態をずらして、ディスプレイシステムの瞬間的な電力需要を低減してもよい。

【0051】

常にオンであるＬＥＤの数が制限されている場合に、ピーク電流制限を超えて、重複してもよい追加の位相を加えることによって、さらに改良が可能である。各ＬＥＤのＰＷＭサイクルの開始をずらすことによって、電流負荷衝撃は（前述の図３に示すように）時間と共に広がり、したがってｄｉ／ｄｔが減少する。これをピーク電流制限コンセプトと組み合わせることによって、ピーク電流制限の利点を得ることができ、電力サブシステムに対するｄｉ／ｄｔ衝撃負荷を低減することができる。これは単にピーク電流制限の規則を維持するだけで実現される。この規則はＮ／ｎ個以下のＬＥＤが常にオンであってもよいこと、つまり少なくともｎ個の位相があり得るということを意味する。ここで、２つのコンセプトを組み合わせ、位相を重複可能であるが、Ｎ／ｎ個以下のＬＥＤが常にオンとなってもよいことによって、位相が重複しないという規則を修正すると、ｄｉ／ｄｔとピーク電流の制限が可能となる。

【0052】

別の実施形態では、ＬＥＤがＰＷＭサイクルの開始時点から一時的なオフセットでオンとなり、ＬＥＤがＰＷＭサイクルの境界を超えない場合に、システムはＰＷＭ制限、ＰＷＭ（最大）＝１００％−ＰＷＭ（オフセット）を設計しえる。代替的な方法として、オフセットによる任意の重複をＰＷＭサイクルの開始時に移動することが可能であってもよい。たとえば、ＬＥＤの一時的なＰＷＭオフセットがＰＷＭサイクルで２５％であり、ＰＷＭ値が８０％である場合に、ＬＥＤのオン時間を次の２つの部分に分けることができる。（１）ＰＷＭサイクルの０％オフセットからの５％オン時間、（２）２５％オフセットからの７５％オン時間。

【0053】

拡張ビット深度
本システムの一実施形態は、低ビット深度ＰＷＭ ＬＥＤドライバコントローラを取り、かつ映像フレームごとのビット深度を増加させる設計を備える。この設計によって、そのフレーム中に発光される光をより制御可能となる。現在、一部の市販のドライバは１２ビットＰＷＭ制御のみを用いる。これらの市販のドライバに関する一つの問題は、ＬＥＤを低い輝度で制御するほど、ＬＥＤは色の混合を制御することに問題を生じるようになることである。その理由は、十分な制御が下端部にないためである。ただし、人間の視覚系はこの低レベルでは光に敏感である。

【0054】

一例として、非常に薄い青に調整される非常に低い輝度の白色光を作ることを所望する場合であり、ＰＷＭ制御を１のＰＷＭ値まで落とすことが可能である場合に、赤および緑をＰＷＭ＝０として、青色ＬＥＤをＰＷＭ＝１でオンにすることが可能であるとしたら、システムはこの低レベルで青のみを得て、白を得ないだろう。また、システムはＲ，Ｇ，Ｂの３色すべてに対してＰＷＭ＝１を有していてもよいが、システムはこのレベルでこれらの３色が提示するあらゆる混合を表現しなければならない。

【0055】

このように、一実施形態では、システムは、比率を満たす一方でＰＷＭ＝０になることがないような最低の輝度を判断してもよい。つまり、赤がＰＷＭ＝１以下になり、緑および青が白の混合を保つために高い値である場合には、このような設定によって、システムのバックライトの最低輝度レベルを画定することができる。このように、低レベルでより良く制御することが可能となり、その結果、システムは、より良い黒およびより正確なグレースケールトラッキングを表現することが可能となる。

【0056】

特定のＰＷＭフレームレートが映像フレームレートより大きい場合は、これらのレートを適合させることによって、ＰＷＭ制御のビット深度を増加することが可能となる。たとえば、一実施形態では、図８に示すように、１２ビットＰＷＭコントローラは、２ビットだけ延長した効率的なビット深度を有し、効率的な１４ビットコントローラになってもよい。拡張ビット（（０，０）、（０，１）、（１，０）および（１，１））を一つのストライプに用いて、図示するように追加のオン状態を加えてもよい。本例では、追加のオン状態を段階値４０９６で示すが、デューティーサイクル内のその他の段階値を想定し、輝度の異なる効率的なレベルを想定してもよいことが理解されるであろう。図９は、拡張ビットがストライプ方式でどのようにして最初に戻される(wrapped around)のかを示す。たとえば、図９はストライプ１が拡張ビットを用いてどのように駆動されるのかを示し、拡張ビット（１，１）は、所望の結果を提供するために、最初に戻された状態（wrapped）で示されている。

【0057】

一実施形態では、より多くのビットを得るためにドライバサイクルを複数回繰り返すことによって、ＰＷＭビットを増加させる能力を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂがより多くのビットを持つことが可能である。それによって、システムははるかに低い黒レベルを持つことができる。これが可能となるのは、黒は、すべてのＲＧＢ値がすべてゼロであることによって表されなくてもよいためである。この理由は、白となるためのＲＧＢ混合比率は１，１，１ではなく、１，３，５であるので、次のレベルアップが光において大きなジャンプであるからである。そのため、拡張ビットＰＷＭ方式では、任意のＬＥＤの１の表示は低ビットＰＷＭ方式の１の表示よりもはるかに薄暗い。このように、低輝度の白色光の追加のレベル、または真に近くより黒い黒レベルは、ディスプレイシステムがこれらの拡張ビットＰＷＭ方式を用いて制御されるときに、表現されてもよい。

【0058】

画質改善
改良位相方式では、ＬＣＤ応答時間をＬＥＤ位相方式に適合させることによって、画質を改善することが可能である。

【0059】

一実施形態では、特に、（図１Ｂに示すように）バックライトのストライプが空間的にＬＣＤセグメントに適合する場合には、バックライトをロールしてセグメント内のＬＣＤのタイミングを適合させることが可能となる。これは、ＬＣＤフレームのセグメントが同時に更新できない場合に可能であるが、代わりに、フレームをオフセットで更新してもよい。このように、ＬＥＤ画像は同じセグメント内でＬＣＤと適合してもよい。たとえば、ＬＥＤ画像は同じセグメント内で、たとえば、上から下へ４から８セグメントのＬＣＤとして更新してもよい。

【0060】

さらに、任意の応答時間を用いて、各ＬＥＤストライプを有利に消灯する（たとえばオフにする）ことが可能である。一実施形態では、ＬＥＤストライプは、フレームのほんのわずかの時間で消灯され、ＬＣＤの更新中の時間での視聴を避けることができる。この方式によって、ＬＣＤの不鮮明さを大幅に回避しえる。

【0061】

一実施形態では、ＰＷＭコントローラ（第１の更新期間を備える）は映像フレームにおいて何回も更新することができるため、このＰＷＭ更新を、有利にはＬＣＤ応答時間（第１の応答期間）と適合させることができる。たとえば、ＬＣＤが黒から白に、一つのフレームから別のフレームに切り替わるとき、いくらか時間がかかり、わずかな時間ではあるがフレームのかなりの時間をとることもある。このわずかな時間をＬＥＤドライバのＰＷＭサイクルと適合させてもよい。たとえば、ディスプレイがＬＣＤ値０から２５５まで（たとえば完全にオフから完全にオンまで）移行するとき、フレーム内のＰＷＭは、４０９５、４０９５、４０９５、４０９５、４０９５、４０９５と単に繰り返し表示するのではなく、０、６４、２５６、５１２、２０４８、４０９５、４０９５、４０９５と進んでもよい。このように、複数の更新期間に亘ってＰＷＭ信号は段階的に増加する。

【0062】

細かな明るい特徴
その他の実施形態では、ディスプレイシステムの最大輝度を異なるように画定してもよい。実際に、最大輝度は（１）全画面の最大輝度および（２）細かな明るい特徴の最大輝度の複数の方法で画定してもよい。第１の例では、最大輝度はＬＥＤのＰＷＭが１００％で完全に開放したＬＣＤとして確定しえる。このような事例では、一つの位相のみが必要であり、ｄｉ／ｄｔの改良がここでも実現されてもよいように、駆動電流を設定することが可能である。

【0063】

ただし、細かな明るい特徴（Ｓｍａｌｌ Ｂｒｉｇｈｔ Ｆｅａｔｕｒｓ：ＳＢＦ）のコンセプトを持つディスプレイシステムの効率的なダイナミックレンジを改良することが可能である。ＳＢＦは画像内に時折発生することがあり、ヘッドルームがディスプレイシステム内に設計されてＬＥＤダイナミックレンジを増加している場合に、付随して起きることがある。画像データがバッファに読み込まれるときに、ＳＢＦを画像フレームバッファ内で検出してもよい。このようなバッファは図１Ａの光源コントローラ１２および光変調器コントローラ１５のうちの少なくとも一方において影響を受けてもよい。このようなバッファは、従来技術で既知のように、その他のディスプレイシステムの画像パイプラインのその他の部分において実装されてもよい。

【0064】

図１０は、ＬＥＤバックライトの一実施形態に現れるＳＢＦの発生を描く。図示するように、ＬＥＤバックライトはさらに、複数のパーティションのうちの一つに割り当てられてもよい。たとえば、図１０のＬＥＤはＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶの４つのパーティションのうちの一つに割り当てられてもよい。本事例では、パーティションは実際にバックライト自体の区域の物理的パーティションであってもよい。ただし、多くのその他のパーティションも可能であり、本出願の範囲に含まれることが理解されよう。ただし、たとえばその他の実施形態では、実質的に任意の２つの隣接するＬＥＤを異なるパーティションに割り当てることも可能である。

【0065】

ＳＢＦはＬＥＤの任意の群によって画定され、時には位相の規則を無視して、１００％のＰＷＭサイクルでオンされ得る。たとえば、夜間の爆発には、たとえば、画面の総区域の２０％の明るい小区域を備える主に暗い画面が必要となってもよい。最大総電流制限を超えない限り、爆発を背後から照らすために必要なＬＥＤは位相制限によって設定される規則の例外となりえる。

【0066】

図１１は、それにしたがってＳＢＦを対処しえる２つの例を示す。上部のタイミング図は、ある任意のＳＢＦに対して、パーティションＩＩのＬＥＤがそのサイクルの約１５％照明されてもよいことを示す。その下の３つの図は、５０％のサイクルを産出するためにパーティションＩＩおよびＩＩＩのＬＥＤがどのように照明され、７５％のサイクルを産出するためにパーティションＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶのＬＥＤがどのように照明され、９０％のサイクルを産出するために部分的なパーティションＩのＬＥＤがパーティションＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＶのＬＥＤと組み合わせられてどのように照明されるかを例示する。別の照明パターンももちろんこの方式を用いて可能である。

【0067】

この例外を可能とするために、システムは任意のシーンに対する予測電力をモニタしてもよく、それにともなって、所望のＰＷＭ値の１００％を許容するか、またはシステムピーク電流およびｄｉ／ｄｔ制限のうちの少なくとも一方を満たすために、所望のＰＷＭ値を縮小することによって、ＳＢＦを許容（または部分的に許容）してもよい。

【0068】

以上、本発明の一つまたは複数の実施形態の詳細な説明を、本発明の原則を例示する添付図と合わせて説明してきた。本発明をこのような実施形態に関連して説明してきたが、本発明は任意の実施形態に限定されないことを理解されたい。本発明の範囲は請求項のみによって限定され、本発明は多数の代替、修正および同等物を内包する。本発明を完全に理解するために、多数の具体的な詳細を本明細書に記載してきた。これらの詳細は例として提示したものであり、本発明はこれらの具体的な詳細の一部またはすべてを用いずに、請求項にしたがって実施されてもよい。明確さを期すために、本発明が不必要にあいまいにならないように、本発明に関する技術分野で既知の技術事項については詳細には記載していない。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】