JP2003526807A - カラー電子光学ディスプレイ装置の画素の各列に電圧を供給する装置 - Google Patents

カラー電子光学ディスプレイ装置の画素の各列に電圧を供給する装置

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JP2003526807A JP2001547379A JP2001547379A JP2003526807A JP 2003526807 A JP2003526807 A JP 2003526807A JP 2001547379 A JP2001547379 A JP 2001547379A JP 2001547379 A JP2001547379 A JP 2001547379A JP 2003526807 A JP2003526807 A JP 2003526807A
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Abstract

(57)【要約】 投射される光線に対する変調器として作用する液晶ディスプレイ装置のような電子光学ディスプレイ装置は、入来デジタル表示信号をアナログ信号に変換し、このアナログ信号をディスプレイ装置の各画素にアドレスするよう追従保持回路と共にグローバルランプ波発生器を使用する。ランプ波発生器と、ディスプレイ装置の列における画素にそれぞれ接続する複数の列駆動器は、ランプ電圧信号が各列の特定の画素の所望の輝度レベルに対応する値に到達すると、そのランプ電圧信号を追従し保持する。必要である場合には、信号源の出力に電流を供給するよう信号源の出力に接続される少なくとも１つの電流源が設けられ、列駆動器をオンオフすることによる容量性負荷の切替えに対し補償する。その結果、ランプ信号における過渡の電圧が阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［関連出願への相互参照］ 本願の主旨は、１９９９年８月１７日に出願され、「DAC DRIVER CIRCUIT WIT
H PIXEL RESETTING MEANS AND COLOR ELECTRO-OPTIC DISPLAY DEVICE AND SYSTE
M INCORPORATING THE SAME」なる名称の共通に譲受された米国特許出願番号０９
／３７５，９５２（Docket No. ID７００５０５）に開示される主旨に関連する
。
【０００２】 ［発明の背景］ 本発明は、１つ以上の電子光学ディスプレイ装置を使用するカラーディスプイ
システムに関する。このようなディスプレイ装置は、反射モード又は透過モード
のいずれにおいても、各画素点における投射された光線のグレイレベルを制御す
る光変調器として作用する。より詳細には、本発明は、上述のようなカラーディ
スプレイシステムに使用され、入来デジタルディスプレイ信号をアナログ信号に
変換し、且つ、そのアナログ信号でディスプレイ装置の各画素にアドレスするデ
ジタル−アナログ（ＤＡＣ）駆動回路に関する。
【０００３】 カラーディスプレイシステムは、異なる色の光のバーが、単一の電子光学光変
調器のパネルに亘って連続的にスクロールしてカラー表示することが既知である
。例えば、共通に譲受された米国特許第５，５３２，７６３号を参照されたい。
この特許は、本願に参考文書として組込まれる。
【０００４】 このようなディスプレイシステムは、カラービデオ情報のように、断続的に更
新される画像情報信号が連続的なフレームに配置される形式でカラー情報を表示
するのに好適であり、各フレームは成分カラーサブフレーム、例えば、赤、緑、
及び青サブフレームから構成される。
【０００５】 このようなディスプレイシステムは、画素の行列マトリクスアレイから構成さ
れ、連続的なフレーム期間の間の画像情報信号に従って光を変調する電子光学光
変調パネルを使用する。アナログ信号情報は、各フレーム期間においてアレイの
画素列について行毎に与えられる。
【０００６】 このタイプのシステムは、J. A. Shimizuの「Single Panel Reflective LCD P
rojector」（Projection Displays V, Proceedings SPIE, Vol. 3634, pp. 197-
206 (1999)）にも開示される。このようなシステムにおいて、列状の画素の複数
の駆動回路は、複数のサイクルの間に、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）の
出力バッファから繰り返し発生される共通のランプ信号を受信する。各列駆動器
は、電子光学ディスプレイ装置の列状の全ての画素に接続される。各ランプサイ
クルの間に、列駆動器は、所望の画素の輝度レベルに対応する所定の電圧を、当
該の列内の特定の行にある画素に供給する。
【０００７】 列内の画素は、連続的なランプサイクルの間に連続的な画素の行を選択する行
制御回路によって選択される。
【０００８】 ＤＡＣランプ波発生器から共通のランプ電圧を受け取る各列駆動器は、電圧信
号が、当該の画素の所望の輝度レベルに対応する値に到達すると、電圧信号を蓄
える追従保持回路を含む。電圧はサンプリングされて各駆動器のコンデンサに蓄
えられるので、列駆動器は全体としてランプ波発生器に対し比較的高い容量性負
荷を示す。列におけるサンプリングが列駆動器を開成又は閉成すると、過渡負荷
は、ランプ波発生器の出力緩衝増幅器の特性出力インピーダンス及び有限帯域幅
と共に、電圧過渡を上昇させることが可能である。最悪なケースの状態は、特定
の行における画素に対し特定のグレイレベル（例えば、バックグランドレベル）
をサンプリングしようと多数の列駆動器が同時に開成すると発生する。この場合
、上記の同時のサンプリングイベントの後に直ぐにサンプリングされる同じ行（
つまり、次に高い又は低いグレイレベル）にいる画素は、通常最大の過渡を見る
。
【０００９】 ランプ信号の過渡振幅が、最下位ビット（ＬＳＢ）値よりも大きいと、表示さ
れる画像内に可視的なアーチファクトが発生する。
【００１０】 ＤＡＣランプ波発生器上の切替えられた容量性負荷は、列駆動器の数が増加す
ると共に増加するので、上述されたような電圧過渡は、ディスプレイの解像度が
増加すると増加する傾向がある。更に、ディスプレイの解像度（列と行の数）が
増加すると、スイッチング周波数も、等しいフレームレートを維持するために、
増加しなければならない。高いスイッチング周波数は、低いＤＡＣサイクル時間
（サイクル期間）を必要とし、より一層シャープな過渡がもたらされる。ちらつ
きとカラーアーチファクトを減少するために必要である高いフレームレートは、
更にスイッチング周波数が増加することを必要とする。
【００１１】 ［発明の概要］ 本発明は、画素のマトリクスを有するアナログ電子光学光変調器を有するカラ
ーディスプレイシステムを提供することを目的とする。本発明のシステムは、グ
ローバルランプ信号発生器と、光変調器の各列に対し各追従保持の列駆動器回路
とを使用し、容量性負荷を切替えることによってもたらされる電圧の過渡を減少
するか又は排除する。
【００１２】 この目的は、請求項１に記載されるようなディスプレイシステムによって達成
される。
【００１３】 より詳細には、本発明は、垂直方向に列が及び水平方向に行が配置される画素
のマトリクスを有する電子光学ディスプレイ内の各列の画素に様々なレベルの電
圧を供給する特定の装置に関する。この装置は、 （ａ）出力を有し、この出力において単調に変動する電圧信号（例えば、ランプ
信号）を発生し、この電圧信号を複数の連続する期間又はサイクルの間に繰り返
す信号源と、 （ｂ）信号源の出力及びディスプレイの列の画素にそれぞれ接続され、電圧信号
が、所与のサイクルの間に各列における特定の画素の所望の輝度レベルに対応す
る値に到達すると電圧信号を蓄える追従保持回路を含み、電圧信号が存在するサ
イクルの一部の間に信号源から電流を引き出す複数の列駆動器と、 （ｃ）電圧信号が存在するサイクルの一部の間に、１つ以上の列駆動器によって
引き出される電流とその大きさにおいて略等しい電流を信号源の出力に供給する
よう信号源の出力に接続される少なくとも１つの電流源とを含む。
【００１４】 本発明のこの装置は、信号源（ランプ波発生器）から引き出される電流が、ラ
ンプ電圧信号が存在する各サイクルの一部の間、１つ以上の列駆動器によって引
き出される電流とは関係なく略一定に保たれることを保証する。
【００１５】 本発明は、ランプ緩衝増幅器の出力において現れる電圧の過渡は、容量性負荷
における変化によって直接的にもたらされるのはなく、ランプ緩衝増幅器から出
力される電流における変化によってもたらされるという認識に基づいている。こ
の問題は、ランプ緩衝増幅器から連続的な電流を引き出すことを可能にする上述
されるような補償装置によって解決される。従って増幅器の出力電流における変
化を阻止することによって、過渡が発生することが阻止され、列駆動器による電
流のサンプリングにも関わらず、滑らかで、単調なランプが発生されることを可
能にする。
【００１６】 信号源（ランプ波発生器、又はより詳細にはランプ緩衝増幅器）から引き出さ
れる電流を一定に保つ補償装置は、多数の異なる方法によって実施され得る。
【００１７】 更なる有利な実施例は従属項に記載される。
【００１８】 本発明の第１の好適な実施例では、複数の電流源が設けられ、それぞれの電流
源が別個の列駆動器に関連付けられる。この場合、各電流源は、その関連付けら
れる列駆動器によって引き出される電流に対し補償するよう作用する。
【００１９】 補償は、各電流源によって引き出される電流が、関連付けられる列駆動器によ
って引き出される電流に対し略等しいが反対の符号を有し、関連付けられる列駆
動器によって電流が引き出されるときと同じ各サイクルの一部の間に引き出され
る１つの実施例によって達成され得る。別の実施例では、各電流源によって引き
出される電流は、関連付けられる列駆動器によって引き出される電流と略等しく
且つ符号においても等しくなるようにされ、関連付けられる列駆動器によって電
流が引き出されないときの各サイクルの一部の間に引き出される。
【００２０】 更に別の本発明の好適な実施例では、単一の調節可能な電流源が、複数の列駆
動器によって引き出される変動電流を補償するよう設けられる。この場合、電流
源は、列駆動器の個数に依存して電流源によって発生される電流の量を選択し、
ランプ波発生器に容量性負荷を供給する制御回路によって制御され、電流源によ
って発生される電流の量を調節する。
【００２１】 本発明を完全に理解するために、添付図面によって説明される以下の本発明
の好適な実施例の説明を参照されたい。
【００２２】 本発明の好適な実施例を図１乃至６を参照し説明する。様々な図面における同
一の素子は、同様の符号が付けられる。
【００２３】 図１は、電子光学ディスプレイ装置を制御し駆動する典型的な配置を示す。こ
のような配置において、液晶ディスプレイ又は光変調器１０は、垂直方向に列が
水平方向に行が配置された画素のマトリクスを有する。これらの画素は、列の導
体１２と行の導体１４との交差点に配置される。列の導体１２は各列における画
素にアナログ電圧を供給し、その一方で、行の導体１４は、各関連付けられる行
にスイッチング電圧を供給し、その行の画素に列の電圧が供給されることを可能
にする。
【００２４】 行は、供給される行アドレス１５に対応して行駆動器１８のうちの連続する駆
動器を作動させる行デコーダ１６によって所定の順序でアドレスされる。
【００２５】 列電圧は、追従保持回路として実現される列駆動器回路２０によって供給され
る。これらの追従保持回路は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２２の出力
緩衝増幅器からランプ電圧を受け取る。ＤＡＣ２２は、クロック２５によって発
生されるパルスを計数するカウンタ２４から連続したデジタルの数を受け取る。
計数は、最小数又は最大数のいずれかから始まり、スケールの反対側、即ち、最
大数又は最小数に到達するまで規則的に増加するか又は減少する。従って、ＤＡ
Ｃは、繰り返しのサイクルで増加する又は減少するランプ信号を発生し、ランプ
信号はそのデジタル入力に近似する。
【００２６】 カウンタ２４の出力は、各列に対し１つある多数の比較器２６にも供給される
。この数は次に、各比較器において、関連の列における画像の所望の輝度レベル
を表すデジタルの数と比較される。輝度レベルを表す数は、システムの各完全な
サイクルの間に関連の画素レジスタ２８に記憶される。
【００２７】 カウンタ２４によって供給される計数が、画素レジスタ２８に記憶されるデジ
タルの数と等しい場合には、各比較器２６は、その列の追従保持回路２０に渡さ
れるパルスを発生させる。このような可能にされたパルスを受信すると、関連付
けられる列駆動器２０は、ランプ波発生器２２の瞬間的な出力と等しい電圧を蓄
える。
【００２８】 各ランプサイクルを終了すると、列駆動器回路に蓄えられる電圧は、行駆動器
１８によって選択される特定の行における画素に供給される。
【００２９】 より優位な性能のためのこのシステムにおける条件は、完全にクリーンなラン
プ信号を発生させることである。このシステムにおける列駆動器回路は、ランプ
波発生器に対し高い容量性負荷を示す。列のサンプリングが開成又は閉成される
と、過渡負荷は、ランプ緩衝増幅器の特性出力インピーダンスと有限帯域幅と共
に、電圧過渡を増加させる。最悪な状態は、略全ての列が同時に開成する場合で
ある。この直後に（ディスプレイにおける次のグレイレベルを表す）ランプ電圧
をサンプリングし且つ保持する列駆動器は、最大の過渡を見る。過渡振幅が、最
下位ビット（ＬＳＤ）値より大きい場合には、可視のアーチファクトがディスプ
レイによって発生される。
【００３０】 従って、単純なランプＤＡＣの利点は以下のファクタによって損なわれる。 （１）列駆動器において切替わる容量性負荷が増加すると（つまり、ディスプレ
イ解像度が増加すると）、過渡も増加する （２）ディスプレイ解像度（列と行の数）が増加すると、スイッチング周波数も
増加しなければならない。このようなスイッチング周波数の増加も、過度を増加
する。 （３）ちらつき及びカラーアーチファクトを減少するために必要である高いフレ
ームレートは、スイッチング周波数の更なる増加を必要とする。
【００３１】 本発明は、ランプ／ＤＡＣ回路の緩衝増幅器の過渡応答は、容量性負荷におけ
る変化によって直接的にもたらされるのではなく、増幅器の出力電流における変
化によって主に引き起こされるという認識に基づいている。増幅器の出力電流に
おける変化を阻止することによって、過渡が発生することが阻止される。従って
、滑らかで、単調なランプを、サンプリングされるにも関わらず発生することが
可能となる。
【００３２】 図２は、連続的な電流負荷をランプ緩衝増幅器に供給する補償スキームの動作
を示す。この過渡のないシステムにおいて、全ての列駆動器（１つのみを示す）
は、共通のランプ波発生器２２のバッファされた出力を共有する。バッファ出力
段３０の低い特性出力インピーダンスＺｉは、フィードバックされることによっ
て更に減少される。ＤＡＣは、ランプ波形を負荷及び他の妨害から分離させるた
めに緩衝増幅器３０を必要とする。緩衝増幅器は、非常に低い内部インピーダン
スを有するが、これは完全ではない。従って、急な妨害によって過渡がもたらさ
れるので、補償することが必要である。
【００３３】 トランジスタスイッチＳｃｏｌがオンである間に、ランプ信号は列コンデンサ
Ｃｃｏｌによって追従され、充電電流Ｉｃｏｌｕｍｎが緩衝増幅器３０によって
供給される。カウンタ２４の出力が、関連付けられる列レジスタ２８に記憶され
るデータと等しい場合には、比較器回路２６は、列スイッチＳｃｏｌをオフにし
、電流Ｉｃｏｌｕｍｎがゼロになる。同時に、反転増幅器３１を介し駆動される
スイッチＳｃｏｌは、電流源Ｉｃｏｍｐをオンにする。電流源Ｉｃｏｍｐが電流
Ｉｃｏｌｕｍｎとが等しいので、バッファ出力電流は断続的なままであり、過渡
が発生しない。
【００３４】 図３は、下方ランプにおける過渡を相殺するよう変更された図２に示すシステ
ムと同様のシステムである。この実施例では、充電電流Ｉｃｏｌｕｍｎは、補償
電流Ｉｃｏｍｐと等しいが、符号は反対である。充電電流Ｉｃｏｌｕｍｎがオフ
にされると補償電流がオンにされる図２の回路とは異なり、容量性負荷及び電流
源は共に、サンプリングする瞬間にオフにされる。図２の反転増幅器３１の代わ
りに、増幅器（ＡＮＤゲート）３２の出力の極性は、入力の極性と同様である。
【００３５】 図４のシステムに示される補償回路は、図２及び図３の両方の特徴を含む。こ
の場合、ランプ波発生器２２のランプ極性と、排他的ＯＲ（ＸＯＲ）段３４の変
換オプションを選択するために極性制御器３３が使用される。
【００３６】 図５は、電流源制御回路をより詳細に示す。演算増幅器３６の反転入力は、コ
ンデンサＣｃｏｌｕｍｎに対し実質的な接地接続として作用する。トランジスタ
Ｔ１は、コンデンサＣｃｏｌｕｍｎ用の充電電流を供給する。Ｃｃｏｌｕｍｎは
、その値において、列駆動器２０における列コンデンサＣｃｏｌと同一である。
トランジスタＴ１は、電流源におけるトランジスタＴと同一である。トランジス
タＳは、電流源を作動させるスイッチとして作用する。
【００３７】 図６は、全ての列駆動器に供給される電流を補償するよう電流源の単一の組３
８が使用される本発明のもう１つの実施例を示す。本実施例では、制御器３９に
よって切替え可能である各電流源は、異なるレベルの電流：多数の基本電流Ｉ０ ；つまり、Ｉ０、２ｘＩ０、４ｘＩ０、…、５１２ｘＩ０、及び５１４ｘＩ０を
供給する。従って、電流源３８の組み合わせをオンに切替えることによって、緩
衝増幅器３０の出力に正確な量の補償電流が供給されることが可能である。
【００３８】 制御器３９は、画素データ６０とクロックパルス６１の両方を受信し、各列駆
動器がいつ緩衝増幅器３０の出力からランプ信号をサンプリングするかを決定す
る。この情報によって制御器３９は、電流源３８によって注入されるべき電流の
量とそのタイミングを決定することが可能となる。
【００３９】 本発明の目的及び利点を満たす、カラー電子光学ディスプレイ装置における画
素の各列に電圧を供給する新規の装置が示され且つ説明された。しかし、本明細
書及び本明細書の好適な実施例を開示する添付図面を考慮した後、当業者には多
くの変更、修正、変形、及び他の利用法が明らかとなろう。本発明の目的及び範
囲を逸脱しないそのような変更、修正、変形、及び他の利用法は、請求の範囲に
よってのみ制限される本発明の適用範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が関連する種類のアナログ電子光学光変調器パネル及びその関連付けら
れる駆動器回路を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の好適な実施例を示すブロック図である。
【図３】 本発明の第２の好適な実施例を示すブロック図である。
【図４】 本発明の第３の好適な実施例を示すブロック図である。
【図５】 本発明の第４の好適な実施例を示すブロック図である。
【図６】 本発明の第５の好適な実施例を示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルブ，ルーシアン アール オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ (72)発明者 ディーン，ジョン イー オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 5C006 AA15 AA22 AC11 AC21 AF21 AF71 AF83 BB16 BC11 BF11 BF14 BF50 FA11 FA23 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 DD06 DD08 EE29 EE30 FF11 JJ02 JJ03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 垂直方向に列が及び水平方向に行が配置される画素のマトリ
    クスを有するディスプレイ装置内の各列の画素に様々なレベルの電圧を供給する
    装置であって、 （ａ）出力を有し、上記出力において単調に変動する電圧信号を発生し、上記
    電圧信号を複数のサイクルの間に繰り返す信号源と、 （ｂ）上記信号源の出力及び上記ディスプレイ装置の列の上記画素にそれぞれ
    接続され、上記電圧信号が、所与のサイクルの間に各列における特定の画素の所
    望の輝度レベルに対応する値に到達すると、上記電圧信号を蓄える追従保持回路
    を含み、上記電圧信号が存在する上記サイクルの一部の間に上記信号源から電流
    を引き出す複数の列駆動器と、 （ｃ）上記電圧信号が存在する上記サイクルの一部の間に、１つ以上の上記列
    駆動器によって引き出される電流とその大きさにおいて略等しい電流を上記信号
    源の出力に供給するよう上記信号源の出力に接続される少なくとも１つの電流源
    とを含み、 上記信号源から引き出される上記電流は、上記電圧信号が存在する各サイクル
    の一部の間、１つ以上の上記列駆動器によって引き出される上記電流とは関係な
    く略一定に保たれる装置。
  2. 【請求項２】 複数の電流源のうちの各電流源は、上記列駆動器のうちの別
    個の列駆動器に関連付けられ、 各電流源は、各電流源に関連付けられる列駆動器によって引き出される電流を
    補償するよう作用する請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 各電流源によって引き出される上記電流は、上記関連付けら
    れる列駆動器によって引き出される上記電流に対し略等しいが反対の符号を有し
    、上記関連付けられる列駆動器によって電流が引き出されるときと同じ各サイク
    ルの一部の間に引き出される請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 各電流源によって引き出される上記電流は、上記関連付けら
    れる列駆動器によって引き出される上記電流に対し略等しく、且つ、等しい符号
    を有し、上記関連付けられる列駆動器によって電流が引き出されないときの各サ
    イクルの一部の間に引き出される請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】 上記電流源は、各サイクルの間に上記信号源に供給される電
    流の量を調節する制御回路を有する調節可能な電流源を含む請求項１記載の装置
    。
  6. 【請求項６】 各列駆動器は更に、画素の上記輝度レベルを表すデジタル数
    を記憶するデジタルレジスタと、 上記電圧信号が上記デジタル数に対応する値に到達すると、上記サンプル保持
    回路が上記電圧信号をサンプリングするようにさせる比較器手段とを含む請求項
    １記載の装置。
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