JP2005502069A - ピクセルの輝度制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本明細書で記載する主題は、一般に表示装置の分野に関し、より詳細には、ピクセルの輝度制御のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
黒と白の間の256レベルのグレー・スケールを達成するには、ピクセルを0〜100%デューティ周期の間の256の異なるパルス幅で、または256の異なる電圧レベルで駆動する。同様に、カラー・ディスプレイ、たとえばピクセル毎に赤、緑、および青のドットを使用するものは、各ドットを異なる輝度で駆動して、それらの色の混合として知覚される色の範囲を作り出す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
小さいパルス幅や低電圧ステップの解像度は、液晶および回路の制約のために達成するのが難しい。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明はピクセルの輝度制御のためのシステムおよび方法を開示する。このシステムおよび方法は、液晶オン・セミコンダクタ(liquid-crystal-on-semiconductor:LCOS)ディスプレイのグレースケール解像度を向上させることができる。本明細書で用いるグレー・スケールは、グレー・スケール・システムおよびカラー・システムを指す。本明細書で用いるトーンは、ピクセルの輝度を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【0005】
図1は、ピクセルの輝度制御のための特定のシステムの図である。LCOSチップは、外側サブピクセル102および内側サブピクセル104に分割されたピクセルを有している。サブピクセルのサイズはたとえば10ミクロン以下である。このサブピクセルは、たとえばサブピクセルが同心である場合のフリンジング効果を補償するように調整される。図1で示した特定の設計では、サブピクセルの光出力比は約1:1である。サブピクセル領域は、通常のパルス幅変調信号を使用する分割されていないピクセルの領域の約半分である。
【0006】
ドライバ106は、サブピクセルを独立して駆動することができる。このドライバ技法にはパルス幅変調を用いる。ピクセルがサブピクセルに分割されているため、駆動パルスとしてより大きいパルスを使用することができる。こうしたパルスは、普通なら分割されていないピクセルを駆動するパルスよりも大きい。こうしたより大きいパルスは、液晶および回路の制約内にあるパルスの形を用いることができる。
【0007】
図2は、図1で示したピクセルを駆動する波形の一実施形態の図である。この図は、グレー・スケールに8つ(=23)のトーンを与える3ビットの例を示す。2つのサブピクセルで、集合的に1つの空間ビット(s=1)を形成し、波形は2つのパルス幅または電気ビット(e=2)を提供する。斜線を付けたパルスを内側サブピクセルに与え、斜線を付けていないパルスを内側サブピクセルと外側サブピクセルの両方に与える。
【0008】
斜線を付けた第1のパルス202として示してある最小パルス幅、および2番目に小さいパルス幅204はおおむね同じ幅、たとえば8分の2(2/8)である。この幅は、分割されていないピクセルを駆動する通常のパルス幅変調信号の最小パルス幅(1/8)の約2倍である。この例では、最大パルス幅206は、他の2つのパルスの幅の約2倍である。
【0009】
第1のパルス202をサブピクセルの1つ、たとえば内側ピクセル104に与える。半分(1/2)の領域である内側サブピクセルと第1のパルス幅8分の2(2/8)とで、8分の1(1/8)のグレースケール・トーンを生成する。
【0010】
第2のパルス204を内側サブピクセル104と外側サブピクセル102に与えて、8分の2(2/8)のグレースケール・トーンを生成することができる。第1のパルス202を内側サブピクセルに与え、第2のパルス204を内側サブピクセルと外側サブピクセルに与えて、8分の3(3/8)のグレースケール・トーンを生成することができる。8分の4(4/8)の幅をもつ第3のパルス206を内側サブピクセルと外側サブピクセルに与えて、8分の4のグレースケール・トーンを生成することができる。残りのグレースケール・トーンの生成は同様であり、図2で示されている。
【0011】
このシステムを類似の技法を用いて2Nのグレースケール・トーンが生成されるまで拡大する。ただし、Nは正の整数である。
【0012】
図3は、図1で示したピクセルを駆動する波形の代替実施形態の図である。この図は、16(24)のグレースケール・トーンを提供する4ビットの例を示す。2つのサブピクセルで1つの空間ビット(s=1)を形成する。波形は3つのパルス幅(e=3)を提供する。斜線を付けたパルスを内側サブピクセルに与え、斜線を付けていないパルスを内側ピクセルと外側ピクセルの両方に与える。
【0013】
斜線を付けた第1のパルス302として示した最小パルス幅、および2番目に小さいパルス幅304はおおむね同じ幅であり、たとえば8分の1(1/8)である。こうしたパルスを図2を参照して説明したのと同様の方法でサブピクセルに与えて、1/16、2/16、および3/16のグレースケール・トーンを生成することができる。
【0014】
第3のパルス306は、第1のパルス302や第2のパルス304の幅の約2倍(2/8)である。第3のパルスを内側サブピクセル104と外側サブピクセル102に与えて、16分の4(4/16)のグレースケール・トーンを生成することができる。
【0015】
第4のパルス308は、第1のパルスや第2のパルスの幅の約4倍(4/8)である。この第4のパルスを内側サブピクセル104および外側サブピクセル102に与えて、16分の8(8/16)のグレースケール・トーンを生成することができる。
【0016】
残りのグレースケール・トーンの生成は同様であり、図3に示されている。
【0017】
空間ビットの数を増加すると、最小パルス幅の幅が大きくなる。たとえば、4つのサブピクセルは2つの空間ビットを表すことができる。4つのサブピクセルは、光出力比が1:1で、たとえば同心で一方が他方の中にあってもよい。変調波形は、異なる幅の2N − sのパルスを有し、最小パルス幅および2番目に小さいパルス幅がそれぞれ2s/Nの幅である。
【0018】
図4は、2つの空間ビット(s=2)を有するピクセルを駆動する波形の代替実施形態の図である。この図は、8トーン(23)のグレー・スケールを形成する3ビットの例を示す。このピクセルは4つのサブピクセルを有する。4つのサブピクセル、a、b、c、dは、最も内側のサブピクセルとしての「a」と同心でもよい。このサブピクセルは、光出力比が約1:1:1:1であり、または分割されていないピクセルの領域の約4分の1(1/4)の領域である。図4で示したパルス内の文字a、b、c、dは、パルスを与えるサブピクセルを表している。最小パルス幅402および2番目に小さいパルス幅404は、それぞれ半分(22/8)の幅を有する。第1の3つのグレースケール・トーンが、図2を参照して説明したのと同様に生成される。
【0019】
8分の4(4/8)のトーンを、第1のパルス402と第2のパルス404を最も外側のサブピクセル「c」と「d」に与えることによって生成することができる。残りのトーンの生成は同様であり、図4に示されている。
【0020】
熟練した技術者なら、サブピクセル「c」と「d」を、最も内側のサブピクセルの2倍の光出力比を有する1つのサブピクセルに組み合わせることができることを理解されるであろう。
【0021】
図5は、2つの空間ビット(s=2)を有するピクセルを駆動する波形の他の代替実施形態の図である。3つのパルス幅(e=2)は、16のグレースケール・トーンを生成することができる。
【0022】
斜線を付けた第1のパルス502として示した最小パルス幅、および2番目に小さいパルス幅504はおおむね同じ幅であり、たとえば4分の1(1/4)である。こうしたパルスを、図4を参照して説明したのと同様の方法でサブピクセルに与えて、1/16、2/16、3/16のグレースケール・トーンを生成することができる。
【0023】
16分の4(4/16)のトーンを、第3のパルス506をサブピクセル「a」と「b」に与えることによって生成することができる。第3のパルス506を4つのサブピクセル全てに与えることによって16分の8(8/16)のトーンを生成することができる。残りのトーンの生成は、図5から明らかである。
【0024】
図6は、ピクセルを駆動する波形の他の代替実施形態の図である。このシステムのピクセルは、サブピクセルに分割されていない。この図は、8トーンのグレー・スケール(23)を形成する3ビットの例を示す。波形は、2つのパルス幅と2つの電圧レベル(e=3)からなるパルス幅とパルス高変調の組合せである。波形は、小さい幅のパルスを、より大きい幅およびより低い電圧レベルのパルスに置換することができる。
【0025】
斜線を付けた第1のパルス602として示した最小パルス幅、および2番目に小さいパルス幅604はおおむね同じ幅である。このパルス幅は、通常のパルス幅変調信号(1/8)の最小パルス幅の約2倍(2/8)である。しかし、最小パルス幅は、第2のパルスと比較して等しくない振幅、たとえば第2のパルスの振幅の約半分でもよい。最大パルス幅606の例は、他の2つのパルスの幅の約2倍であり、第2のパルスとおおむね同じ振幅である。
【0026】
第1のパルス602をピクセルに与えて、第1のグレースケール・トーン(1/8)を生成し、第2のパルス604をピクセルに与えて、第2のグレースケール・トーン(2/8)を生成することができる。第1のパルスと第2のパルスをピクセルに与えて、第3のグレースケール・トーン(3/8)を生成することができる。第3のパルス606をピクセルに与えて、第4のグレースケール・トーン(4/8)を生成することができる。残りのトーンの生成は同様であり、図6に示されている。
【0027】
本発明のいくつかの実施形態を記載した。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正を加えることができることを理解されたい。したがって、他の実施形態は、頭記の特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】ピクセルの輝度制御のための特定のシステムの図である。
【図2】図1で示したピクセルを駆動する波形の一実施形態の図である。
【図3】図1で示したピクセルを駆動する波形の代替実施形態の図である。
【図4】ピクセルを駆動する波形の他の代替実施形態の図である。
【図5】ピクセルを駆動する波形の他の代替実施形態の図である。
【図6】ピクセルを駆動する波形の他の代替実施形態の図である。
Claims (22)
- 2Nグレースケール・トーンを有するピクセルの輝度制御のためのシステムであって、
2sサブピクセルを有し、最小光出力を備えた2つのサブピクセルの光出力比が約1:1であるピクセルと、
異なるパルス幅の2N − sパルスを有するパルス幅変調波形をサブピクセルに与えるためのドライバとを含むシステム。 - 最小パルス幅および2番目に小さいパルス幅がそれぞれ2s/Nの幅である請求項1に記載のシステム。
- 最小パルス幅を最小光出力を備えた2つのサブピクセルのうちの1つに与えて第1のグレースケール・トーンを得る請求項2に記載のシステム。
- 2番目に小さいパルス幅を最小光出力を備えた2つのサブピクセルに与えて第2のグレースケール・トーンを得る請求項2に記載のシステム。
- 最小パルス幅を最小光出力を備えた2つのサブピクセルのうちの1つに与え、2番目に小さいパルス幅を最小光出力を備えた2つのサブピクセルに与えて、第3のグレースケール・トーンを得る請求項2に記載のシステム。
- 2sサブピクセルが同心である請求項1に記載のシステム。
- ピクセルの輝度制御のためのシステムであって、
第1のサブピクセルと、
第1のサブピクセルと第2のサブピクセルとの光出力比が約1:1である第2のサブピクセルと、
パルス幅変調波形を第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与え、変調波形が第1のパルスと第2のパルスを有し、第1のパルスを第1のサブピクセルに与え、第2のパルスを第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与えるドライバとを含むシステム。 - 第1のパルスと第2のパルスがおおむね同じ幅である請求項7に記載のシステム。
- 第3のパルスを有する変調波形が第1のパルス幅の約2倍であり、第3のパルスを第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与える請求項8に記載のシステム。
- 第1のパルスと第2のパルスの振幅が等しくない請求項8に記載のシステム。
- 第1のサブピクセルと第2のサブピクセルが同心である請求項7に記載のシステム。
- ピクセルの輝度制御の方法であって、
第1の幅をもつ第1のパルスをピクセルの第1のサブピクセルに与えて、第1のグレースケール・トーンを生成することと、
第1の幅をもつ第2のパルスをピクセルの第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与えて、第2のグレースケール・トーンを生成することとを含む方法。 - 第1のパルスを第1のサブピクセルに、第2のパルスを第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与えて、第3のグレースケール・トーンを生成することをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 第1の幅の約2倍の第2の幅をもつ第3のパルスを、第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与えて、第4のグレースケール・トーンを生成することをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 第1のパルスを第1のサブピクセルに、第1の幅の約2倍の第2の幅をもつ第3のパルスを第1のサブピクセルと第2のサブピクセルに与えて、第5のグレースケール・トーンを生成することをさらに含む請求項12に記載の方法。
- ピクセルの輝度制御のためのシステムであって、
ピクセルと、
パルス幅および振幅の変調波形をピクセルに与え、変調波形が異なるパルス幅の少なくとも2つのパルスを有し、少なくとも2つのパルスの第1のパルスが、第1の幅および第1の振幅であり、少なくとも2つのパルスの第2のパルスが、ほぼ第1の幅および第1の振幅よりも大きい第2の振幅であり、第1のパルスをピクセルに与えて第1のグレースケール・トーンを生成し、第2のパルスをピクセルに与えて第2のグレースケール・トーンを生成するドライバとを含むシステム。 - 第1のパルスと第2のパルスをピクセルに与えて、第3のグレースケール・トーンを生成する請求項16に記載のシステム。
- 第3のパルスを有する変調波形が、第1のパルス幅の約2倍、かつ第1のパルスの振幅の約2倍であり、第3のパルスをピクセルに与えて第4のグレースケール・トーンを生成する請求項16に記載のシステム。
- 少なくとも2つのパルスのうちの第2のパルスが、第1の振幅の約2倍の第2の振幅である請求項16に記載のシステム。
- ピクセルの輝度制御の方法であって、
第1の幅および第1の振幅をもつ第1のパルスをピクセルに与えて、第1のグレースケール・トーンを生成することと、
第1の幅および第1の振幅の約2倍の第2の振幅をもつ第2のパルスをピクセルに与えて第2のグレースケール・トーンを生成することとを含む方法。 - 第1のパルスと第2のパルスをピクセルに与えて、第3のグレースケール・トーンを生成することをさらに含む請求項20に記載の方法。
- 第1の幅の約2倍の第2の幅および第2の振幅をもつ第3のパルスをピクセルに与えて、第4のグレースケール・トーンを生成することをさらに含む請求項20に記載の方法。
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