JP2017534914A - ハイブリッドスカラー／ベクトルディザリングディスプレイ方法および装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスを使用して、ディスプレイ上に画像を生成するためのシステム、方法、および装置を提供する。ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスは、スカラーディザリングプロセスとベクトルディザリングプロセスとの組合せを含む。スカラーディザリングプロセスでは、少なくとも1つの色サブフィールドが、その色サブフィールド内のみのデータに基づいてディザリングされる。ベクトルディザリングプロセスでは、複数の色サブフィールドにわたるデータが一緒にディザリングされる。いくつかの実装形態では、スカラーディザリングプロセスによって処理される色サブフィールドは、白色(W)、黄色(Y)、シアン色(C)、およびマゼンタ色(M)など、合成色サブフィールドである。ベクトルディザリングプロセスによって処理される色サブフィールドは、赤色(R)サブフィールド、緑色(G)サブフィールド、および青色(B)サブフィールドなど、成分色サブフィールドであり得る。いくつかの実装形態では、等しいディザーマスクが、ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスのベクトル部分とスカラー部分の両方において適用される。

Description

関連出願
本特許出願は、2015年5月27日に出願された「Hybrid Scalar-Vector Dithering Display Methods and Apparatus」と題する米国非仮特許出願第14/723,035号、および2014年10月22日に出願された「Hybrid Scalar-Vector Dithering Display Methods and Apparatus」と題する米国仮特許出願第62/067,287号の優先権を主張し、両方の出願は、両方の出願の譲受人に譲渡され、参照により明白に本明細書に組み込まれる。

本開示は、イメージングディスプレイの分野に関し、詳細には、画像ディザリングプロセスに関する。

電気機械システム(EMS)は、電気および機械要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサー、鏡および光学膜などの光学的構成要素、ならびにエレクトロニクスを有するデバイスを含む。EMSデバイスまたは要素は、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上にわたるサイズを有する構造を含み得る。ナノ電気機械システム(NEMS)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含み得る。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに/あるいは基板および/もしくは堆積した材料層の一部をエッチングによって除去するか、または層を追加して電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成する他の微細加工プロセスを使用して作成され得る。

EMSベースのディスプレイ装置は、遮光層を通して画定された開口を通る光路の内外に、遮光構成要素を選択的に移動させることによって光を変調する、ディスプレイ要素を含み得る。そうすることで、バックライトからの光を選択的に通すか、または周囲光もしくはフロントライトからの光を反射させて、画像を形成する。

本開示のシステム、方法、およびデバイスは、いくつかの発明的態様をそれぞれ有し、それらの態様のいずれの1つも、本明細書で開示する望ましい属性を単独で担うものではない。

本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、コントローラを含む装置において実装され得る。コントローラは、入力画像フレームを受信すること、受信された入力画像フレームに基づいて、第1のセットの色サブフィールドを生成すること、および、第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得することであって、第2のセットの色サブフィールドが、第1のセットの色サブフィールドよりも多数の色サブフィールドを含むようにする、ことを行うように構成される。コントローラは、第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも1つの色サブフィールドにおいて、スカラーディザリングプロセスを実行するようにさらに構成される。いくつかの実装形態では、コントローラは、第1のディザーマスクを利用する。コントローラは、第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも2つの色サブフィールドにわたって、ベクトルディザリングプロセスを実行するようにさらに構成される。いくつかの実装形態では、コントローラは、第2のディザーマスクを使用する。コントローラは、ディザリングされた第2のセットの色サブフィールドを、ディスプレイ上に出力させるようにさらに構成される。いくつかの実装形態では、第1のディザーマスクは、第2のディザーマスクに等しい。

いくつかの実装形態では、スカラーディザリングが適用される少なくとも1つの色サブフィールドは、合成色に対応する。いくつかの実装形態では、合成色は白色である。いくつかの実装形態では、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される少なくとも2つの色サブフィールドは、各々成分色に対応する。いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドは、赤色サブフィールドと、緑色サブフィールドと、青色サブフィールドと、白色サブフィールドとを含み、スカラーディザリングプロセスは、白色サブフィールドに適用され、ベクトルディザリングプロセスは、赤色サブフィールド、緑色サブフィールド、および青色サブフィールドにわたって適用される。

いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドを生成することは、それぞれの色サブフィールドを表示するために使用されるべきサブフレームの数に基づいて、各色サブフィールドのための中間ピクセル強度値を量子化することを含む。いくつかの実装形態では、コントローラは、ガマットマッピングプロセスを第1のセットの色サブフィールドに適用することによって、中間ピクセル強度値を取得するように構成される。いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドを生成することは、中間ピクセル強度値の量子化に基づいて、サブフィールド中のピクセルの各々のための剰余値を計算することを含み、ベクトルディザリングプロセスおよびスカラーディザリングプロセスを実行することは、両方とも剰余値を処理することを含む。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスを実行することは、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される色サブフィールドの剰余によって定義された色の重心座標を、剰余定義色を囲むRGB色立方体内の四面体のそれぞれの頂点に対して決定すること、および、重心座標の累積分布関数の値を、ディザーマスク中の対応する値と比較することをさらに含む。

いくつかの実装形態では、コントローラは、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される色サブフィールドのうちの少なくとも2つを、異なる数のサブフレームとともに出力するように構成される。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスは、マルチレベルディザリングプロセスである。いくつかの実装形態では、コントローラは、受信された画像フレームのための飽和率を決定するようにさらに構成され、第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得することは、決定された飽和率に少なくとも部分的に基づいて、第1のセットの色サブフィールドを処理することを含む。

いくつかの実装形態では、装置は、ディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイと、ディスプレイと通信することが可能なプロセッサであって、画像データを処理することが可能である、プロセッサと、プロセッサと通信することが可能なメモリデバイスとを含む。いくつかの実装形態では、装置はまた、少なくとも1つの信号をディスプレイに送ることが可能なドライバ回路と、画像データの少なくとも一部分をドライバ回路に送ることが可能な第2のコントローラとを含む。いくつかの実装形態では、装置は、画像データをプロセッサに送ることが可能な画像ソースモジュールをさらに含む。画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実装形態では、装置は、入力データを受信し、入力データをプロセッサに通信することが可能な入力デバイスを含む。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、画像を表示するための方法において実施され得る。方法は、入力画像フレームを受信するステップと、受信された入力画像フレームに基づいて、第1のセットの色サブフィールドを生成するステップと、第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得するステップであって、第2のセットの色サブフィールドが、第1のセットの色サブフィールドよりも多数の色サブフィールドを含むようにする、ステップとを含む。方法は、第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも1つの色サブフィールドにおいて、スカラーディザリングプロセスを実行するステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、スカラーディザリングプロセスは、第1のディザーマスクを使用して実行される。方法は、第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも2つの色サブフィールドにわたって、ベクトルディザリングプロセスを実行するステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスは、第2のディザーマスクを利用して実行される。方法は、ディザリングされた第2のセットの色サブフィールドを、ディスプレイ上に出力させるステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、第1のディザーマスクは、第2のディザーマスクに等しい。

いくつかの実装形態では、スカラーディザリングが適用される少なくとも1つの色サブフィールドは、合成色に対応し、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される少なくとも2つの色サブフィールドの各々は、成分色に対応する。いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドは、赤色サブフィールドと、緑色サブフィールドと、青色サブフィールドと、白色サブフィールドとを含む。いくつかのそのような実装形態では、スカラーディザリングプロセスは、白色サブフィールドに適用され、ベクトルディザリングプロセスは、赤色サブフィールド、緑色サブフィールド、および青色サブフィールドにわたって適用される。

いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドを生成するステップは、それぞれの色サブフィールドを表示するために使用されるべきサブフレームの数に基づいて、各色サブフィールドのための中間ピクセル強度値を量子化するステップを含む。いくつかの実装形態では、方法は、ガマットマッピングプロセスを第1のセットの色サブフィールドに適用することによって、中間ピクセル強度値を取得するステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドを生成するステップは、中間ピクセル強度値の量子化に基づいて、サブフィールド中のピクセルの各々のための剰余値を計算するステップを含み、ベクトルディザリングプロセスおよびスカラーディザリングプロセスを実行するステップは、両方とも剰余値を処理するステップを含む。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスを実行するステップは、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される色サブフィールドの剰余によって定義された色の重心座標を、剰余定義色を囲むRGB色立方体内の四面体のそれぞれの頂点に対して決定するステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスを実行するステップは、重心座標の累積分布関数の値を、ディザーマスク中の対応する値と比較するステップをさらに含む。

いくつかの実装形態では、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される色サブフィールドのうちの少なくとも2つは、異なる数のサブフレームとともに出力される。いくつかの実装形態では、方法は、受信された画像フレームのための飽和率を決定するステップをさらに含み、第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得するステップは、決定された飽和率に少なくとも部分的に基づいて、第1のセットの色サブフィールドを処理するステップを含む。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、プロセッサによって実行されると、画像を表示するための方法をプロセッサに実行させる命令を記憶するコンピュータ可読媒体において実施され得る。方法は、入力画像フレームを受信するステップと、受信された入力画像フレームに基づいて、第1のセットの色サブフィールドを生成するステップと、第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得するステップであって、第2のセットの色サブフィールドが、第1のセットの色サブフィールドよりも多数の色サブフィールドを含むようにする、ステップとを含む。方法は、第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも1つの色サブフィールドにおいて、スカラーディザリングプロセスを実行するステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、スカラーディザリングプロセスは、第1のディザーマスクを利用して実行される。方法は、第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも2つの色サブフィールドにわたって、ベクトルディザリングプロセスを実行するステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスは、第2のディザーマスクを利用して実行される。方法は、ディザリングされた第2のセットの色サブフィールドを、ディスプレイ上に出力させるステップをさらに含む。いくつかの実装形態では、第1のディザーマスクは、第2のディザーマスクに等しい。

いくつかの実装形態では、スカラーディザリングが適用される少なくとも1つの色サブフィールドは、合成色に対応し、それにわたってベクトルディザリングプロセスが適用される少なくとも2つの色サブフィールドは、各々成分色に対応する。いくつかの実装形態では、第2のセットの色サブフィールドを生成するステップは、それぞれの色サブフィールドを表示するために使用されるべきサブフレームの数に基づいて、各色サブフィールドのための中間ピクセル強度値を量子化するステップを含む。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスは、マルチレベルディザリングプロセスである。

本開示で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細を、添付の図面および以下の説明において示す。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面および特許請求の範囲の説明から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は、一定の縮尺で描かれてはいない場合があることに留意されたい。

例示的な直視型マイクロ電気機械システム(MEMS)ベースのディスプレイ装置の概略図である。 例示的なホストデバイスのブロック図である。 例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリの図である。 例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリの図である。 例示的なディスプレイ装置のブロック図である。 たとえば、図3に示すディスプレイ装置における制御論理として使用するのに好適な、例示的な制御論理のブロック図である。 図4に示す制御論理を使用して、ディスプレイ上に画像を生成するための例示的なプロセスのフロー図である。 例示的なハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスの1つの部分の例示的なフロー図である。 例示的なハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスの1つの部分の例示的なフロー図である。 ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスのスカラー部分とベクトル部分の両方において使用するのに好適な、例示的なディザーマスクを示す図である。 RGB立方体の6つの四面体の各々のための例示的なTマトリックスおよびVマトリックスを示す図である。 図4に示す制御論理を使用して、ディスプレイ上に画像を生成するための別の例示的なプロセスのフロー図である。 複数のディスプレイ要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図である。 複数のディスプレイ要素を含む例示的なディスプレイデバイスのシステムブロック図である。

様々な図面における同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。

以下の説明は、本開示の発明的態様について説明する目的で、いくつかの実装形態を対象とする。しかしながら、本明細書における教示は、数多くの異なる方法において適用できることは当業者には容易に認識されよう。説明する実装形態は、動いている(ビデオなど)か静止している(静止画像など)かにかかわらず、またテキストであるか、グラフィックであるか、図であるかにかかわらず、画像を表示することが可能である任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実装され得る。本開示で提供する概念および例は、1つまたは複数のディスプレイ技術からの特徴を組み込んでいるディスプレイに加えて、液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ、電界放射ディスプレイ、ならびに電気機械システム(EMS)およびマイクロ電気機械システム(MEMS)ベースのディスプレイなど、様々なディスプレイに適用可能であり得る。

説明する実装形態は、限定はしないが、モバイル電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受像機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Bluetooth(登録商標)デバイス、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、複写機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム(GPS)受信機/ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ(MP3プレーヤなど)、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、ウェアラブルデバイス、時計、計算機、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス(電子リーダーなど)、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ(走行距離計ディスプレイおよび速度計ディスプレイなど)、コックピット制御機器および/またはディスプレイ、カメラ視野ディスプレイ(車両における後方視野カメラのディスプレイなど)、電子写真、街頭ビジョンまたは電子看板、プロジェクタ、建築構造、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯/乾燥機、パーキングメーター、パッケージング(非電気機械システム(EMS)適用例に加えて、マイクロ電気機械システム(MEMS)適用例を含むEMS適用例におけるものなど)、審美構造物(宝石または衣類への画像の表示など)、ならびに様々なEMSデバイスなどの様々な電子デバイスに含まれ得るか、またはそれらの電子デバイスに関連付けられ得る。

本明細書の教示はまた、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き検知デバイス、磁力計、家庭用電子機器用の慣性構成要素、家庭用電化製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセス、および電子試験機器などの非ディスプレイの適用例においても使用され得る。したがって、それらの教示は、単に図に示されている実装形態に限定されるものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかになるように、広範囲にわたる適用性を有している。

時分割グレースケールを採用するディスプレイ装置は、画像処理中に発生する量子化誤差から生じる画像品質劣化の問題があり得る。ディザリングプロセスは、これらの量子化誤差を軽減することができるが、いくつかの事例では、画像品質をも低減するディザーノイズの導入を生じ得る。いくつかのディスプレイ装置では、ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスを採用することによって、限られた量のディザーノイズを導入しながら、量子化誤差が低減され得る。ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスは、色サブフィールド中のデータがその色サブフィールド内のみのデータに基づいてディザリングされるスカラーディザリングプロセスと、データが複数の色サブフィールドにわたってディザリングされるベクトルディザリングプロセスとを使用して、少なくとも1つの色サブフィールドをディザリングすることを含む。たとえば、いくつかの実装形態では、スカラーディザリングプロセスによって処理される色サブフィールドは、白色、黄色、シアン色、およびマゼンタ色など、合成色サブフィールドである。ベクトルディザリングプロセスによって処理される色サブフィールドは、赤色サブフィールド、緑色サブフィールド、および青色サブフィールドなど、成分色サブフィールドであり得る。いくつかの実装形態では、等しいディザーマスクが、ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスのベクトル部分とスカラー部分の両方において適用される。

いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスは、それにわたってプロセスが適用されている各色サブフィールドを、色サブフィールドを表示するために使用されているサブフレームの数および重みに基づいて量子化することを含み、対応する剰余値が、それぞれの色サブフィールド中の各ピクセルについて決定される。次いで、剰余値が、ディザーマスク中の対応する値を用いて、各ピクセルについてまとめて処理されて、もしあれば、それにおいて量子化誤差を低減するためにピクセル値が修正されるべきである色サブフィールドが特定される。いくつかの実装形態では、この決定は、ピクセルについて、RGB色立方体がそれに分割され得る四面体のセットに対する、RGB色立方体内のそのピクセルのための剰余値によって定義された色のロケーションを特定することによって行われる。次いで、特定された四面体の頂点に対する、その剰余定義色の位置が処理されて、どの色サブフィールドにおいてピクセル強度値が修正されるべきであるかが特定され得る。

いくつかの実装形態では、成分色サブフィールドを通す場合と比較して、合成色サブフィールドを通して光エネルギーが出力される方法を制御することによって、画像アーティファクトがさらに低減される。いくつかの実装形態では、画像フレームのための光エネルギーは、成分色サブフィールドを通して可能な最大限の範囲まで出力される。いくつかの実装形態では、合成色サブフレームを通して出力される光のこの量は、画像フレームのコンテンツに基づいて決定された画像飽和パラメータに部分的に基づいて決定される。

本開示で説明する主題の特定の実装形態は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するために実装され得る。ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスの使用によって、過度のディザーノイズを導入することなく、時分割グレースケールディスプレイプロセスにおける量子化誤差の出現が低減される。いくつかの実装形態では、ベクトルディザリングプロセスは、異なる、および変動する数のサブフレームとともに表示される色サブフィールドを扱うために柔軟であり得る。ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスにおいて採用されるような、マスクベースのディザリングもまた、他のディザー技法で導入され得るよりも、画像とともに移動するディザーパターンの出現を軽減することができる。

合成色サブフィールドから成分色サブフィールドに光エネルギーを転送することによって、合成色サブフィールドを使用するいくつかのディスプレイが受ける、動的偽輪郭(DFC:dynamic false contouring)などの追加の画像アーティファクトが低減されるか、または場合によっては除去され得る。DFCが低減されると、ディスプレイは、そのカラーレートを増大し、色割れ(CBU:color breakup)などの他の画像アーティファクトを抑制することができる。DFCが低減されると、ディスプレイはまた、バイナリ重み付きサブフレームを使用するときに生じる画像アーティファクトを回避し、したがって、色サブフィールドごとにより少ないサブフレームを用いて、より高品質の画像の形成を可能にすることができる。

図1Aは、例示的な直視型MEMSベースのディスプレイ装置100の概略図を示す。ディスプレイ装置100は、行および列に配置される複数の光変調器102a〜102d(全体として、光変調器102)を含む。ディスプレイ装置100において、光変調器102aおよび102dは開状態にあり、光を通過させることができる。光変調器102bおよび102cは閉状態にあり、光の通過を遮断する。光変調器102a〜102dの状態を選択的に設定することによって、ディスプレイ装置100は、1つまたは複数のランプ105によって照明される場合、バックライト付きディスプレイのための画像104を形成するために利用され得る。別の実装形態では、装置100は、装置の正面から発せられる周囲光の反射によって画像を形成することができる。別の実装形態では、装置100は、ディスプレイの正面に配置される1つまたは複数のランプからの光の反射によって、すなわち、フロントライトを使用して、画像を形成することができる。

いくつかの実装形態では、各光変調器102は、画像104におけるピクセル106に対応する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置100は、画像104におけるピクセル106を形成するために、複数の光変調器を利用することができる。たとえば、ディスプレイ装置100は、3つの色固有の光変調器102を含み得る。特定のピクセル106に対応する色固有の光変調器102のうちの1つまたは複数を選択的に開くことによって、ディスプレイ装置100は、画像104におけるカラーピクセル106を生成することができる。別の例では、ディスプレイ装置100は、画像104における輝度レベルを提供するために、ピクセル106当たり2つ以上の光変調器102を含む。画像に関して、ピクセルは、画像の解像度によって定義される最も小さい画素に対応する。ディスプレイ装置100の構造構成要素に関して、ピクセルという用語は、画像の単一のピクセルを形成する光を変調するために利用される結合された機械的および電気的構成要素を指す。

ディスプレイ装置100は、それが投影の適用例で一般的に見られる撮像光学素子を含まない可能性があるという点で、直視型ディスプレイである。投影ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面上に形成される画像は、スクリーン上または壁上に投影される。ディスプレイ装置は、投影画像よりもかなり小さい。直視型ディスプレイでは、光変調器と、随意に、ディスプレイ上で見られる輝度および/またはコントラストを強化するためのバックライトまたはフロントライトとを含む、ディスプレイ装置を直接見ることによって、画像が見られ得る。

直視型ディスプレイは、透過モードまたは反射モードのいずれかで動作し得る。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの後ろに配置される1つまたは複数のランプから発せられる光をフィルタ処理するか、または選択的にブロックする。ランプからの光は、各ピクセルが一様に照明され得るように、ライトガイドまたはバックライトに随意に投入される。透過型直視型ディスプレイは、光変調器を含む1つの基板がバックライト上に配置されるサンドイッチアセンブリ構成を容易にするために、透明基板上に構築されることが多い。いくつかの実装形態では、透明基板はガラス基板(ガラスプレートもしくはパネルと呼ばれることがある)またはプラスチック基板であり得る。ガラス基板は、たとえば、ホウケイ酸ガラス、ワイングラス、融解石英、ソーダ石灰ガラス、水晶、人工水晶、パイレックス（登録商標）、もしくは他の好適なガラス材料であり得るか、またはそれらを含み得る。

各光変調器102は、シャッター108および開口109を含むことができる。画像104におけるピクセル106を照明するために、シャッター108は、光が開口109を通過できるように配置される。ピクセル106を非点灯に保つために、シャッター108は、光が開口109を通過するのを遮断するように配置される。開口109は、各光変調器102における反射材料または光吸収材料を通してパターン化された開口によって画定される。

ディスプレイ装置はまた、シャッターの移動を制御するために、基板および光変調器に結合された制御マトリックスを含む。制御マトリックスは、一連の電気相互接続(相互接続110、112および114など)を含み、一連の電気相互接続は、ピクセルの行当たり少なくとも1つの書込みイネーブル相互接続(write-enable interconnect)110(走査線相互接続とも呼ばれる)、ピクセルの列当たり1つのデータ相互接続112、およびすべてのピクセル、または少なくともディスプレイ装置100における複数の列と複数の行の両方からのピクセルに共通電圧を提供する1つの共通相互接続114を含む。適切な電圧(書込みイネーブル電圧、V_WE)の印加に応答して、ピクセルの所与の行のための書込みイネーブル相互接続110は、新しいシャッター移動命令を受け付けるように行におけるピクセルを準備する。データ相互接続112は、新しい移動命令をデータ電圧パルスの形で伝える。データ相互接続112に印加されるデータ電圧パルスは、いくつかの実装形態では、シャッターの静電的な移動に直接寄与する。いくつかの他の実装形態では、データ電圧パルスは、トランジスタ、または光変調器102に対する、データ電圧よりも一般的に大きい別々の駆動電圧の印加を制御する他の非線形回路素子など、スイッチを制御する。これらの駆動電圧の印加は、シャッター108の静電駆動移動をもたらす。

制御マトリックスはまた、限定はしないが、各シャッターアセンブリに関連付けられたトランジスタおよびキャパシタなどの回路を含み得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのゲートは、走査線相互接続に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのソースは、対応するデータ相互接続に電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各トランジスタのドレインは、対応するキャパシタの電極に、かつ対応するアクチュエータの電極に、並行して電気的に接続され得る。いくつかの実装形態では、各シャッターアセンブリに関連付けられたキャパシタおよびアクチュエータの他方の電極は、共通電位または接地電位に接続され得る。いくつかの他の実装形態では、トランジスタは、半導体ダイオードまたは金属絶縁体金属スイッチング素子に置き換えられ得る。

図1Bは、例示的なホストデバイス120(すなわち、携帯電話、スマートフォン、PDA、MP3プレーヤ、タブレット、電子リーダー、ネットブック、ノートブック、腕時計、ウェアラブルデバイス、ラップトップ、テレビジョン、または他の電子デバイス)のブロック図を示す。ホストデバイス120は、ディスプレイ装置128(図1Aに示すディスプレイ装置100など)と、ホストプロセッサ122と、環境センサー124と、ユーザ入力モジュール126と、電源とを含む。

ディスプレイ装置128は、複数の走査ドライバ130(書込みイネーブル電圧源とも呼ばれる)と、複数のデータドライバ132(データ電圧源とも呼ばれる)と、コントローラ134と、共通ドライバ138と、ランプ140〜146と、ランプドライバ148と、図1Aに示す光変調器102などのディスプレイ要素のアレイ150とを含む。走査ドライバ130は、書込みイネーブル電圧を走査線相互接続131に印加する。データドライバ132は、データ電圧をデータ相互接続133に印加する。

ディスプレイ装置のいくつかの実装形態では、データドライバ132は、特に画像の輝度レベルがアナログ方式で導出される場合、アナログデータ電圧をディスプレイ要素のアレイ150に提供することが可能である。アナログ動作では、ディスプレイ要素は、ある範囲の中間電圧がデータ相互接続133を介して印加されるとき、得られる画像におけるある範囲の中間の照明状態または輝度レベルが得られるように設計される。いくつかの他の実装形態では、データドライバ132は、デジタル電圧レベルの2、3または4などの低減されたセットをデータ相互接続133に印加することが可能である。ディスプレイ要素が図1Aに示す光変調器102などのシャッター式光変調器である実装形態では、これらの電圧レベルは、デジタル方式で、開状態、閉状態、または他の個別状態をシャッター108の各々に設定するように設計される。いくつかの実装形態では、ドライバは、アナログモードとデジタルモードとの間で切り替えることが可能である。

走査ドライバ130およびデータドライバ132は、デジタルコントローラ回路134(コントローラ134とも呼ばれる)に接続されている。コントローラ134はデータを、いくつかの実装形態では行および画像フレームでグルーピングされてあらかじめ決定され得るシーケンスに編成されて、ほぼ直列方式でデータドライバ132に送る。データドライバ132は、直列/並列データコンバータ、レベルシフティング、および適用例によっては、デジタル/アナログ電圧コンバータを含み得る。

ディスプレイ装置は、随意に、共通電圧源とも呼ばれる1組の共通ドライバ138を含む。いくつかの実装形態では、共通ドライバ138は、たとえば、一連の共通相互接続139に電圧を供給することによって、ディスプレイ要素のアレイ150内のすべてのディスプレイ要素にDC共通電位を提供する。いくつかの他の実装形態では、共通ドライバ138は、コントローラ134からのコマンドに従い、ディスプレイ要素のアレイ150に電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイの複数の行および列におけるすべてのディスプレイ要素の同時作動を駆動かつ/または開始することが可能であるグローバル作動パルスを送出する。

異なるディスプレイ機能のためのドライバ(走査ドライバ130、データドライバ132、および共通ドライバ138など)の各々は、コントローラ134によって時間同期され得る。コントローラ134からのタイミングコマンドは、ランプドライバ148を介した赤色ランプ、緑色ランプ、青色ランプ、および白色ランプ(それぞれ140、142、144および146)の照明、ディスプレイ要素のアレイ150内の特定の行の書込みイネーブルおよびシーケンシング、データドライバ132からの電圧の出力、ならびにディスプレイ要素の作動を提供する電圧の出力を調整する。いくつかの実装形態では、ランプは、発光ダイオード(LED)である。

コントローラ134は、ディスプレイ要素の各々が新しい画像104に適切な照明レベルに再設定され得るシーケンシングまたはアドレス指定方式を決定する。新しい画像104は、周期的間隔で設定され得る。たとえば、ビデオディスプレイでは、カラーの画像またはビデオのフレームは、10から300ヘルツ(Hz)に及ぶ周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ150に対する画像フレームの設定は、交互の画像フレームが、赤色、緑色、青色、および白色など、交互の一連の色で照明されるように、ランプ140、142、144および146の照明と同期される。各それぞれの色の画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールドシーケンシャルカラー方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが20Hzを上回る周波数で交替する場合、人間の視覚系(HVS)は、交互のフレーム画像を平均して、広くて連続した範囲の色を有する画像を知覚する。いくつかの他の実装形態では、ランプは、赤色、緑色、青色および白色以外の原色を採用し得る。いくつかの実装形態では、原色を有する4つよりも少ない、または4つよりも多いランプが、ディスプレイ装置128において採用され得る。

いくつかの実装形態では、ディスプレイ装置128が、開状態と閉状態との間の、図1Aに示すシャッター108などのシャッターのデジタル切替えのために設計される場合、コントローラ134は、時分割グレースケールの方法によって画像を形成する。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ装置128は、ピクセル当たり複数のディスプレイ要素を使用することを通して、グレースケールを提供することができる。

いくつかの実装形態では、画像状態のデータは、走査線とも呼ばれる個々の行の順次アドレス指定によって、コントローラ134によってディスプレイ要素のアレイ150にロードされる。シーケンスにおける行または走査線ごとに、走査ドライバ130は、書込みイネーブル電圧を、ディスプレイ要素のアレイ150のその行の書込みイネーブル相互接続131に印加し、その後、データドライバ132は、アレイの選択された行における列ごとに、所望のシャッター状態に対応するデータ電圧を供給する。このアドレス指定プロセスは、データがディスプレイ要素のアレイ150におけるすべての行のためにロードされるまで、繰り返すことができる。いくつかの実装形態では、データのロードのための選択された行のシーケンスは線形であり、ディスプレイ要素のアレイ150において上から下に進む。いくつかの他の実装形態では、潜在的な視覚的アーティファクトを軽減するために、選択された行のシーケンスは、擬似ランダム化される。また、いくつかの他の実装形態では、シーケンシングは、ブロックによって編成され、この場合、あるブロックでは、画像のある一部分のデータがディスプレイ要素のアレイ150にロードされる。たとえば、シーケンスは、シーケンスにおいてディスプレイ要素のアレイ150の5行目ごとをアドレス指定するように実装され得る。

いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ150に画像データをロードするためのアドレス指定プロセスは、ディスプレイ要素を作動させるプロセスから、時間的に分離される。そのような実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ150は、各ディスプレイ要素のデータメモリ要素を含み得、制御マトリックスは、メモリ要素内に記憶されたデータに従ってディスプレイ要素の同時作動を開始するために、共通ドライバ138からトリガ信号を運ぶためのグローバル作動相互接続を含み得る。

いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ150、およびディスプレイ要素を制御する制御マトリックスは、矩形の行および列以外の構成で配置され得る。たとえば、ディスプレイ要素は、六角形のアレイまたは曲線の行および列で配置され得る。

ホストプロセッサ122は、一般に、ホストデバイス120の動作を制御する。たとえば、ホストプロセッサ122は、ポータブル電子デバイスを制御するための汎用または専用プロセッサとすることができる。ホストデバイス120内に含まれるディスプレイ装置128に対して、ホストプロセッサ122は、画像データ、ならびにホストデバイス120についての追加のデータを出力する。そのような情報は、周囲光もしくは温度など、環境センサー124からのデータ、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストデバイスの電源に残っている電力量を含む、ホストデバイス120についての情報、画像データのコンテンツについての情報、画像データのタイプについての情報、および/または撮像モードを選択するのに使用するためのディスプレイ装置128のための命令を含み得る。

いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール126は、直接、またはホストプロセッサ122を介して、コントローラ134にユーザの個人的な選好を伝達することを可能にする。いくつかの実装形態では、ユーザ入力モジュール126は、ユーザが個人的な選好、たとえば、色、コントラスト、電力、輝度、コンテンツ、ならびに他のディスプレイ設定およびパラメータの選好を入力するソフトウェアによって制御される。いくつかの他の実装形態では、ユーザ入力モジュール126は、ユーザが個人的な選好を入力するハードウェアによって制御される。いくつかの実装形態では、ユーザは、音声コマンド、1つもしくは複数のボタン、スイッチもしくはダイヤルを介して、またはタッチ機能を用いて、これらの選好を入力することができる。コントローラ134への複数のデータ入力は、最適な撮像特性に対応する様々なドライバ130、132、138および148にデータを提供するようコントローラに指示する。

環境センサーモジュール124も、ホストデバイス120の一部として含まれ得る。環境センサーモジュール124は、温度および/または周囲光状態など、周囲環境に関するデータを受信することが可能であり得る。センサーモジュール124は、たとえば、デバイスが屋内またはオフィス環境で動作しているか、明るい昼光の屋外の環境で動作しているか、夜間に屋外の環境で動作しているかを区別するようにプログラムされ得る。センサーモジュール124はディスプレイコントローラ134に、コントローラ134が周囲環境に応答して閲覧状態を最適化することができるように、この情報を伝える。

図2Aおよび図2Bは、例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリ200の図を示す。図2Aに示すような二重アクチュエータシャッターアセンブリ200は、開状態にある。図2Bは、閉状態にある二重アクチュエータシャッターアセンブリ200を示す。シャッターアセンブリ200は、シャッター206のいずれかの側にアクチュエータ202および204を含む。各アクチュエータ202および204は、独立して制御される。第1のアクチュエータ、シャッター開アクチュエータ202は、シャッター206を開く働きをする。第2の対向するアクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ204は、シャッター206を閉じる働きをする。アクチュエータ202および204の各々は、コンプライアントビーム電極アクチュエータとして実装され得る。アクチュエータ202および204は、シャッター206を実質的に、上にシャッターが懸架されている開口層207に平行な平面において駆動することによって、シャッター206を開閉する。シャッター206は、アクチュエータ202および204に接続されたアンカー208によって、開口層207上に短距離懸架される。アクチュエータ202および204をシャッター206の移動の軸に沿ってシャッター206の対向する端部に接続することは、シャッター206の面外の動きを減らし、動きを実質的に基板(図示せず)に平行な平面に制限する。

図示の実装形態では、シャッター206は、光が通過できる2つのシャッター開口212を含む。開口層207は、3つの開口209のセットを含む。図2Aでは、シャッターアセンブリ200は開状態にあり、したがって、シャッター開アクチュエータ202は作動しており、シャッター閉アクチュエータ204はその緩和位置にあり、シャッター開口212の中心線は、開口層の開口209の2つの中心線と一致する。図2Bでは、シャッターアセンブリ200は閉状態に移っており、したがって、シャッター開アクチュエータ202はその緩和位置にあり、シャッター閉アクチュエータ204は作動しており、シャッター206の遮光部分は現在、(点線で示されている)開口209を通る光の透過をブロックするための位置にある。

各開口は、それの周辺に少なくとも1つの縁部を有する。たとえば、矩形の開口209は4つの縁部を有する。いくつかの実装形態では、円形、楕円形、卵形または他の曲線形の開口が開口層207に形成されており、各開口は単一の縁部を有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は数学的な意味で分離または区分される必要はなく、代わりに接続され得る。すなわち、開口の部分または成形区域は各シャッターとの対応を維持し得るが、これらの区域のいくつかは、開口の単一の連続する外周が複数のシャッターによって共有されるように接続され得る。

様々な出口角を有する光が開状態において開口212および209を通過できるように、シャッター開口212の幅またはサイズは、開口層207における開口209の対応する幅またはサイズよりも大きくなるように設計され得る。光を閉状態において逃れないよう効果的にブロックするために、シャッター206の遮光部分は、開口209の縁部に重複するように設計され得る。図2Bは、シャッター206内の遮光部分の縁部と開口層207内に形成された開口209の1つの縁部との間にある、いくつかの実装形態ではあらかじめ画定され得る重複216を示す。

静電アクチュエータ202および204は、それらの電圧-変位挙動がシャッターアセンブリ200に双安定特性をもたらすように設計される。シャッター開アクチュエータおよびシャッター閉アクチュエータの各々について、そのアクチュエータが閉状態にある(シャッターは開いているか、または閉じている)間に印加された場合に、対向するアクチュエータに駆動電圧が印加された後でも、アクチュエータを閉じたままに保ち、シャッターを所定位置に保つ、作動電圧を下回る電圧の範囲が存在する。そのような対向力に対してシャッターの位置を維持するために必要な最低電圧は、維持電圧V_mと呼ばれる。

図3は、例示的なディスプレイ装置300のブロック図を示している。ディスプレイ装置300は、ホストデバイス302とディスプレイモジュール304とを含む。ホストデバイス302は、ホストデバイス120の一例であり得、ディスプレイモジュール304は、ディスプレイ装置128の一例であり得、両方とも図1Bに示したものである。ホストデバイス302は、ポータブル電話、スマートフォン、腕時計、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビジョン、セットトップボックス、DVDもしくは他のメディアプレーヤ、または、以下の図9Aおよび図9Bに示すディスプレイデバイス40と同様のディスプレイにグラフィカル出力を提供する任意の他のデバイスなど、いくつかの電子デバイスのいずれかであり得る。一般に、ホストデバイス302は、ディスプレイモジュール304上で表示されるべき画像データのためのソースとして働く。

ディスプレイモジュール304は、制御論理306と、フレームバッファ308と、ディスプレイ要素のアレイ310と、ディスプレイドライバ312と、バックライト314とをさらに含む。一般に、制御論理306は、ホストデバイス302から受信された画像データを処理するように働き、画像データ中で符号化される画像を一緒に生じるように、ディスプレイドライバ312と、ディスプレイ要素のアレイ310と、バックライト314とを制御する。図3に示す制御論理306、フレームバッファ308、ディスプレイ要素のアレイ310、およびディスプレイドライバ312は、いくつかの実装形態では、以下の図9Aおよび図9Bに示すドライバコントローラ29、フレームバッファ28、ディスプレイアレイ30、およびアレイドライバ22と同様であり得る。制御論理306の機能について、図5〜図10に関して以下でさらに説明する。

いくつかの実装形態では、図3に示すように、制御論理306の機能は、マイクロプロセッサ316とインターフェース(I/F)チップ318との間で分割される。いくつかの実装形態では、インターフェースチップ318は、特定用途向け集積回路(ASIC)など、集積回路論理デバイス中で実装される。いくつかの実装形態では、マイクロプロセッサ316は、制御論理306の画像処理機能のすべてまたは実質的にすべてを実行するように構成される。加えて、マイクロプロセッサ316は、ディスプレイモジュール304が受信された画像を生成するために使用するための適切な出力シーケンスを決定するように構成され得る。たとえば、マイクロプロセッサ316は、受信された画像データ中に含まれる画像フレームを、画像サブフレームのセットに変換するように構成され得る。各画像サブフレームは、色と重みとに関連付けられ得、ディスプレイ要素のアレイ310中のディスプレイ要素の各々の所望の状態を含む。マイクロプロセッサ316はまた、所与の画像フレームを生じるために表示するための画像サブフレームの数と、画像サブフレームが表示されるべきである順序と、各サブフレーム中のディスプレイ要素をアドレス指定することに関連付けられたタイミングパラメータと、画像サブフレームの各々のための適切な重みを実装することに関連付けられたパラメータとを決定するようにも構成され得る。これらのパラメータは、様々な実装形態では、それぞれの画像サブフレームの各々が照明されるべきである持続時間と、そのような照明の強度とを含み得る。これらのパラメータ(すなわち、サブフレームの数、それらの出力の順序およびタイミング、ならびに、各サブフレームのためのそれらの重み実装パラメータ)の集合は、「出力シーケンス」と呼ばれることがある。

インターフェースチップ318は、ディスプレイモジュール304のよりルーチン的な動作を実行することが可能であり得る。それらの動作は、フレームバッファ308から画像サブフレームを取り出すこと、ならびに、取り出された画像サブフレームと、マイクロプロセッサ316によって決定された出力シーケンスとに応答して、制御信号をディスプレイドライバ312およびバックライト314に出力することを含み得る。いくつかの他の実装形態では、マイクロプロセッサ316およびインターフェースチップ318の機能は、単一の論理デバイスに結合され、単一の論理デバイスは、マイクロプロセッサ、ASIC、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または他のプログラマブル論理デバイスの形態をとり得る。たとえば、マイクロプロセッサ316およびインターフェースチップ318の機能は、図9Bに示すプロセッサ21によって実装され得る。いくつかの他の実装形態では、マイクロプロセッサ316およびインターフェースチップ318の機能は、1つまたは複数のマイクロプロセッサ、ASIC、FPGA、デジタル信号プロセッサ(DSP)、または他の論理デバイスを含む、複数の論理デバイス間で、他の方法で分割され得る。

フレームバッファ308は、DRAM、高速キャッシュメモリ、またはフラッシュメモリなど、任意の揮発性または不揮発性集積回路メモリであり得る(たとえば、フレームバッファ308は、図9Bに示すフレームバッファ28と同様であり得る)。いくつかの他の実装形態では、インターフェースチップ318は、データ信号をディスプレイドライバ312に直接出力することを、フレームバッファ308に行わせる。フレームバッファ308は、少なくとも1つの画像フレームに関連付けられた色サブフィールドデータおよびサブフレームデータを記憶するために十分な容量を有する。いくつかの実装形態では、フレームバッファ308は、単一の画像フレームに関連付けられた色サブフィールドデータおよびサブフレームデータを記憶するために十分な容量を有する。いくつかの他の実装形態では、フレームバッファ308は、少なくとも2つの画像フレームに関連付けられた色サブフィールドデータおよびサブフレームデータを記憶するために十分な容量を有する。そのような余分のメモリ容量によって、前に受信された画像フレームがディスプレイ要素のアレイ310を介して表示されている間に、マイクロプロセッサ316による、より最近に受信された画像フレームに関連付けられた画像データの追加の処理が可能になる。

いくつかの実装形態では、ディスプレイモジュール304は、複数のメモリデバイスを含む。たとえば、ディスプレイモジュール304は、サブフィールドデータを記憶するための、マイクロプロセッサ316に直接関連付けられたメモリなど、1つのメモリデバイスを含み得、フレームバッファ308は、サブフレームデータの記憶のために確保される。

ディスプレイ要素のアレイ310は、画像形成のために使用され得る任意のタイプのディスプレイ要素のアレイを含み得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイ素子はEMS光変調器であり得る。いくつかのそのような実装形態では、ディスプレイ要素は、図2Aまたは図2Bに示したものと同様のMEMSシャッター式光変調器であり得る。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイ要素は、時分割グレースケール画像形成プロセスとともに使用するために構成された、液晶光変調器、他のタイプのEMSまたはMEMS方式光変調器、または、OLEDエミッタなどの発光体を含む、他の形態の光変調器であり得る。

ディスプレイドライバ312は、ディスプレイ要素のアレイ310中のディスプレイ要素を制御するために使用される特定の制御マトリックスに応じて、様々なドライバを含み得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイドライバ312は、図1Bに示すような、走査ドライバ130と同様の複数の走査ドライバと、データドライバ132と同様の複数のデータドライバと、共通ドライバ138と同様の共通ドライバのセットとを含む。上記で説明したように、走査ドライバは、書込みイネーブル電圧をディスプレイ要素の行に出力するが、データドライバは、データ信号をディスプレイ要素の列に沿って出力する。共通ドライバは、ディスプレイ要素の複数の行および複数の列中のディスプレイ要素に、信号を出力する。

いくつかの実装形態では、特に、より大きいディスプレイモジュール304では、ディスプレイ要素のアレイ310中のディスプレイ要素を制御するために使用される制御マトリックスは、複数の領域にセグメント化される。たとえば、図3に示すディスプレイ要素のアレイ310は、4象限にセグメント化される。別個のセットのディスプレイドライバ312が、各象限に結合される。ディスプレイをこのようにしてセグメントに分割することで、ディスプレイドライバによって出力された信号が、所与のドライバに結合された最も遠いディスプレイ要素に到達するために必要とされる伝搬時間を低減し、それによって、ディスプレイをアドレス指定するために必要とされる時間を減らすことができる。そのようなセグメント化はまた、採用されるドライバの電力要件を低減することもできる。

いくつかの実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ中のディスプレイ要素は、直視透過型ディスプレイにおいて利用され得る。直視透過型ディスプレイでは、EMS光変調器などのディスプレイ要素は、1つまたは複数のランプによって照明される、バックライト314などのバックライトから発する光を選択的にブロックする。そのようなディスプレイ要素は、たとえば、ガラスから作られた、透明基板上に作製され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイドライバ312は、ディスプレイ要素がその上に形成されるガラス基板に直接結合される。そのような実装形態では、ドライバは、チップオングラス構成を使用して構築される。いくつかの他の実装形態では、ドライバは、別個の回路板上に構築され、ドライバの出力は、たとえば、フレックスケーブルまたは他の配線を使用して基板に結合される。

バックライト314は、光ガイドと、1つまたは複数の光源(LEDなど)と、光源ドライバとを含み得る。光源は、赤色、緑色、青色、および、いくつかの実装形態では白色など、複数の色の光源を含み得る。光源ドライバは、光源を複数の個別の光レベルに個々に駆動して、バックライトにおける照明グレースケールおよび/またはコンテンツ適応型バックライト制御(CABC:content adaptive backlight control)を可能にすることが可能である。加えて、複数の色の光が同時に様々な強度レベルにおいて照明されて、たとえば、所望の色域に一致するように、ディスプレイによって使用される成分色の色度が調整され得る。複数の色の光はまた、合成色を形成するためにも照明され得る。赤色、緑色、および青色の成分色を採用するディスプレイでは、ディスプレイは、合成色の白色、黄色、シアン色、マゼンタ色、または、成分色のうちの2つ以上の組合せから形成された任意の他の色を利用することができる。

光ガイドは、光源によって出力された光を、ディスプレイ要素のアレイ310の下で実質的に均等に分配する。いくつかの他の実装形態では、たとえば、反射性ディスプレイ要素を含むディスプレイでは、ディスプレイ装置300は、バックライトの代わりに、フロントライトまたは他の形態の照明を含み得る。そのような代替光源の照明は、コンテンツ適応型制御機能を組み込む照明グレースケールプロセスに従って、同様に制御され得る。説明を容易にするために、本明細書で説明するディスプレイプロセスについて、バックライトの使用に関して説明する。ただし、そのようなプロセスがまた、フロントライトまたは他の同様の形態のディスプレイ照明とともに使用するためにも適応され得ることは、当業者には理解されよう。

図4は、たとえば、図3に示すディスプレイ装置300における制御論理306として使用するのに好適な、例示的な制御論理400のブロック図を示す。より詳細には、図4は、マイクロプロセッサ316およびI/Fチップ318によって、または、制御論理400を形成するか、もしくは制御論理400内に含まれる他の集積回路論理によって実行される、機能モジュールのブロック図を示す。各機能モジュールは、マイクロプロセッサ316によって、かつ/またはI/Fチップ318に組み込まれる論理回路として実行され得る、有形のコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータ実行可能命令の形態において、ソフトウェアとして実装され得る。いくつかの実装形態では、以下で説明する各モジュールの機能は、ASICなどの集積回路論理内で実装され得る機能の量を増し、場合によっては、マイクロプロセッサ316の必要性を実質的になくす、または完全になくすように設計される。

制御論理400は、入力論理402と、サブフィールド導出論理404と、サブフレーム生成論理406と、飽和補償論理408と、出力論理410とを含む。一般に、入力論理402は、表示するための入力画像を受信する。サブフィールド導出論理404は、受信された画像フレームを色サブフィールドに変換する。サブフレーム生成論理406は、色サブフィールドを、図3に示すディスプレイ要素310などのディスプレイ要素のアレイに直接ロードされ得る一連のサブフレームに変換する。飽和補償論理408は、(図8に関してさらに説明するように)受信された画像フレームのコンテンツを評価し、画像飽和ベース変換パラメータをサブフィールド導出論理404およびサブフレーム生成論理406に提供する。出力論理410は、図3に示すディスプレイ要素310などのディスプレイ要素のアレイへの、生成されたサブフレームのロードを制御し、サブフレームを照明かつ表示するために、同じく図3に示すバックライト314などのバックライトの照明を制御する。図4では別個の機能モジュールとして示すが、いくつかの実装形態では、モジュールのうちの2つ以上の機能が、1つまたは複数のより大きい、より包括的なモジュールに結合され、またはより小型のより個別のモジュールに分割され得る。制御論理400の構成要素は一緒に、ディスプレイ上に画像を生成するための方法を実行するように機能する。

図5は、図4に示す制御論理400を使用して、ディスプレイ上に画像を生成するための例示的なプロセス500のフロー図を示す。プロセス500は、画像フレームを受信すること(段階502)、受信された画像フレームをXYZ色空間にマッピングすること(段階504)、画像フレームをXYZ色空間から赤色(R)サブフィールド、緑色(G)サブフィールド、青色(B)サブフィールド、および白色(W)サブフィールドに分解すること(段階506)、画像フレームをディザリングすること(段階508)、色サブフィールドの各々のためのサブフレームを生成すること(段階510)、ならびにサブフレームを出力して、画像を表示すること(段階512)を含む。いくつかの実装形態では、プロセス500は、飽和補償論理408を使用せずに、画像を表示する。飽和補償論理408を使用するプロセスを、図8に示す。

図4および図5を参照すると、プロセス500は、入力論理402が画像フレームに関連付けられたデータを受信すること(段階502)を含む。典型的には、そのような画像データは、画像フレーム中の各ピクセルの赤色成分、緑色成分、および青色成分のための強度値のストリームとして取得される。強度値は、典型的には、2進数として受信される。受信されたデータは、RGB色サブフィールドの入力セットとして記憶される。各色サブフィールドは、ディスプレイ中のピクセルごとに、画像フレームを形成するために、そのピクセルによってその色のために送信されるべき光の量を示す、強度値を含む。いくつかの実装形態では、入力論理402および/またはサブフィールド導出論理404は、受信された画像データ中で表された各原色(典型的には、赤色、緑色、および青色)のためのピクセル強度値をそれぞれのサブフィールドに分離することによって、成分色サブフィールドの入力セットを導出する。いくつかの実装形態では、ガンマ補正およびディザリングなど、1つまたは複数の画像前処理演算もまた、色サブフィールドの入力セットを導出するより前に、またはそのプロセスにおいて、入力論理402および/またはサブフィールド導出論理404によって実行され得る。

サブフィールド導出論理404は、色サブフィールドの入力セットをXYZ色空間に変換する(段階504)。変換プロセスを促進するために、サブフィールド導出論理は、3次元LUTを採用することができ、3次元LUTでは、それぞれの入力色サブフィールドの強度値が、LUTへのインデックスとして働く。{R,G,B}強度値の各トリプレットは、XYZ色空間内の対応するベクトルにマッピングされる。LUTは、RGB→XYZ LUT 514と呼ばれる。RGB→XYZ LUT 514は、制御論理400内に組み込まれたメモリ内に記憶され得るか、または、制御論理400の外部であるが、制御論理400によってアクセス可能なメモリ内に記憶され得る。いくつかの実装形態では、サブフィールド導出論理404は、画像フレームを符号化するために使用された色域に適合された変換マトリックスを使用して、各ピクセルのためのXYZ三刺激値を別個に計算することができる。

サブフィールド導出論理404は、XYZ三刺激色空内のピクセル値を、赤色(R)サブフィールド、緑色(G)サブフィールド、青色(B)サブフィールド、および白色(W)サブフィールド(または、RGBWサブフィールド)に変換する(段階506)。サブフィールド導出論理は、次のように定義される、分解マトリックスMを適用する。

ただし、

、

、および

は、赤色サブフィールドに関連付けられた照明されたサブフレームに使用される光の色のXYZ三刺激値に対応し、

、

、および

は、緑色サブフィールドに関連付けられた照明されたサブフレームに使用される光の色のXYZ三刺激値に対応し、

、

、および

は、青色サブフィールドに関連付けられた照明されたサブフレームに使用される光の色のXYZ三刺激値に対応し、

、

、および

は、白色サブフィールドに関連付けられた照明されたサブフレームに使用される光の色のXYZ三刺激値に対応する。RGBW空間内の各ピクセル値は、

に等しく、ただし、fは、分解マトリックスMと所望の三刺激値XYZとを伴う、ある分解プロシージャである。

いくつかの実装形態では、分解マトリックスを適用する代わりに、サブフィールド導出論理404は、サブフィールド導出論理404によって記憶されているか、またはアクセス可能である、XYZ→RGBW LUT 516を利用する。XYZ→RGBW LUT 516は、各XYZ三刺激値トリプレットをRGBWピクセル強度値のセットにマッピングする。

いくつかの実装形態では、制御論理400は、多原色ディスプレイプロセスと呼ばれるものを使用して、画像を表示する。多原色ディスプレイプロセスは、4色以上の原色を利用して、画像を形成し、原色のXYZ三刺激値の和は、ガマット白色点のディスプレイXYZ三刺激値に等しい。これは、原色の和が白色点に等しくない、4色以上の原色を利用するいくつかの他のディスプレイプロセスとは、対照的である。たとえば、赤色サブフィールド、緑色サブフィールド、青色サブフィールド、および白色サブフィールドを使用する、いくつかのディスプレイプロセスでは、赤色、緑色、および青色の原色は、合計するとガマットのディスプレイ白色点になり、白色サブフィールドを通して提供される輝度は、その結合された輝度に加えたものになる。すなわち、すべてのRGBW原色が全強度で照明された場合、合計の照明は、ガマット白色点の輝度の2倍を有することになる。したがって、いくつかの実装形態では、ディスプレイ原色の赤色、緑色、青色、および白色の各々について上記で言及したXYZ値は、合計すると、表示されているガマットの白色点のXYZ三刺激値になる。

いくつかの実装形態では、ディスプレイは、入力画像フォーマットを使用して定義され得るよりも少ないレベルのグレースケールを出力することが可能である画像形成プロセスに従って、画像を出力する(段階512)。たとえば、入力画像は、24ビット色データとして受信され得るが、ディスプレイによって使用される画像形成プロセスは、限定はしないが、21ビット、18ビット色、または12ビット色に関連付けられたいくつかの色を出力することができる。加えて、ディスプレイは、色サブフィールドごとに同じまたは異なる数のサブフレームを使用して、画像を出力することができる(段階512)。したがって、RGBWサブフィールド内のピクセル強度値は、それらの値が各サブフィールドのためのそれぞれの割り振られた数のサブフレームとともに表示され得るように、調整される。そのような調整は、画像品質を低減し得る量子化誤差を導入し得る。サブフィールド導出論理404は、そのような量子化誤差を軽減するために、ディザリングプロセスを実行する(段階508)。

いくつかの実装形態では、各RGBWサブフィールドが、RGBW色空間内で別個にディザリングされる。いくつかの他の実装形態では、RGBWサブフィールドは、ベクトル誤差拡散ベースのディザリングアルゴリズムによってまとめて処理される。いくつかの実装形態では、サブフィールド導出論理404は、ベクトルディザープロセスを使用して、RGB色サブフィールドがまとめてディザリングされる、ハイブリッドベクトル/スカラーディザリングプロセスを実施するが、Wサブフィールドは、スカラーディザリングプロセスに従ってディザリングされる。

図6Aおよび図6Bは、例示的なハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセス600の2つの部分の例示的なフロー図を示す。図6Aは、W色サブフィールドをスカラーディザリングするための例示的なプロセスのフロー図を示す。図6Bは、RGB色サブフィールドのセットをベクトルディザリングするための例示的なプロセスのフロー図を示す。

図6Aを参照すると、ハイブリッドベクトル/スカラーディザリングプロセスのスカラーディザリング部分は、最低重み付きWサブフレームの重みに基づいて、W色サブフィールドのピクセル強度値を量子化すること(段階602)、W色サブフィールド中の各ピクセルのためのピクセル強度剰余を計算すること(段階604)、およびディザーマスクをサブフィールド剰余に適用すること(段階606)を含む。

Wサブフィールドのスカラーディザリングは、白色サブフィールドを表示するために使用される最低重み付きサブフレームに基づいて、色サブフィールドのピクセル強度値を量子化することを含む。いくつかの実装形態では、制御論理400は、他の色サブフィールドのためよりも少数のサブフレームをW色サブフィールドのために使用して、画像を出力させる。いくつかの実装形態では、W色サブフィールドは、3つと5つとの間のサブフレームを使用することによって表示され得る。たとえば、W色サブフィールドは、4つのサブフレームを使用して表示され得る。各サブフレームは、所与の重みに関連付けられる。W色サブフィールドを出力するために使用される比較的少数のサブフレームが与えられると、最低重み付きサブフレーム(「最下位ビット」または「LSB」とも呼ばれる)の重みは、典型的に1よりも大きい。いくつかの実装形態では、各サブフレームは、2のべき乗に等しい重みを割り当てられる。そのような実装形態では、W LSBは、8、16、32、または64に等しい重みを有し得る。いくつかの他の実装形態では、サブフレーム重みは、バイナリ(すなわち、2のべき乗)重み付け方式に従って割り当てられない。そのような実装形態では、W LSBは、約8と約64との間のどこかの値を有し得る。W LSBの重み(「Weight_LSB-w」)に基づいて、Weight_LSB-Wによって割り切れる最高強度値を特定することによって、量子化されたピクセル強度値Quant{W}が、W色サブフィールド中の各ピクセルについて計算される。

次いで、ピクセル強度剰余値が、W色サブフィールド中の各ピクセルについて計算される。いくつかの実装形態では、剰余は、元のピクセル強度値と量子化されたピクセル強度値との間の差に等しくなるように計算される。いくつかの実装形態では、剰余は、前述の差をWeight_LSB-Wで除算することによって、LSBの重みの分数になるように計算される。剰余を分数、または0.0と1.0との間の10進数として計算することで、剰余値をディザーマスク中の同様の値と比較することが容易になり得る。

次いで、ディザーマスクが、計算された剰余値に適用される。いくつかの実装形態では、ディザーマスクは、0.0から1.0までに及ぶランダム値のアレイを含み、そうである必要はないが、青色ノイズスペクトルの性質を有し得る。いくつかの実装形態では、ディザーマスクは、ディスプレイの解像度とほぼ同じサイズであり得る。いくつかの他の実装形態では、ディザーマスクは、ディスプレイの解像度のサイズよりも小さく、色サブフィールドにわたってタイル方式で適用される。たとえば、限定はしないが、ディザーマスクは、64×64、128×128、64×128、128×256、または他のサイズのピクセルマスクであり得る。マスクを適用するために、W色サブフィールド中の各剰余値が、ディザーマスク中の対応する値と比較される。剰余値が、ディザーマスク中の対応する値よりも大きい(または、いくつかの実装形態では、それ以上である)場合、そのピクセルのための量子化されたピクセル強度値は、Weight_LSB-Wだけ増加される。剰余値が、ディザーマスク中の対応する値未満である(または、それ以下である)場合、量子化された値は、不変のまま残される。

図6Bを参照すると、ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセス600のベクトルディザリング部分は、各ピクセルについて、それぞれの最低重み付きRGBサブフレームの重みに基づいて、RGB色サブフィールドの各々におけるピクセル強度値を量子化すること(段階608)、各サブフィールド中のピクセルのためのピクセル強度剰余を計算すること(段階610)、剰余値によって定義された色を含むRGB色立方体中の四面体の頂点の座標を特定すること(段階612)、および四面体座標の座標に対する、剰余定義色の重心座標を特定すること(段階614)を含む。重心座標の累積分布関数(CDF)が計算され(段階616)、ディザーマスク値が、CDF関数に基づいて適用される(段階618)。

スカラーディザリングプロセスと同様に、プロセス600のベクトルディザリング部分は、RGB色サブフィールド中のピクセル強度値を量子化すること(段階608)を含む。ピクセル強度値は、それらの対応する最低重み付きサブフレームの重み、すなわち、Weight_LSB-R、Weight_LSB-G、およびWeight_LSB-Bに基づいて、各サブフィールド内で量子化される。いくつかの実装形態では、Weight_LSB-R、Weight_LSB-G、およびWeight_LSB-Bは、互いに等しい。いくつかの他の実装形態では、Weight_LSB-R、Weight_LSB-G、およびWeight_LSB-Bのうちの1つまたは複数は、互いに異なる。ピクセル強度の量子化された値、Quant{R}、Quant{G}、およびQuant{B}は、それぞれWeight_LSB-R、Weight_LSB-G、およびWeight_LSB-Bによって割り切れる最高値に等しい。

剰余値が、各色サブフィールドのための各ピクセルについて計算される。W色サブフィールドのように、剰余値は、それぞれの色サブフィールドのLSBの重みの絶対剰余値として、または(0.0と1.0との間の10進値の形式における)分数としてのいずれかで計算され得る。剰余値は、ベクトルRGB_Remainderとして表され得る。

剰余RGB_Remainderのベクトルは、RGB色立方体中の色を定義する。RGB色立方体は、各々が0.0から1.0に及ぶ3つの軸R、G、およびBによって定義された色空間である。RGB立方体色空間では、色[0.0 0.0 0.0]は黒色(K)に対応し、[1.0 0.0 0.0]は赤色(R)に対応し、[1.0 1.0 0.0]は黄色(Y)に対応し、[1.0 1.0 1.0]は白色(W)に対応し、[1.0 0.0 1.0]はマゼンタ色(M)に対応し、[0.0 1.0 0.0]は緑色(G)に対応し、[0.0 1.0 1.0]はシアン色(C)に対応し、[0.0 0.0 1.0]は青色(B)に対応する。RGB立方体は、最小可能な輝度分散をもつ頂点を有する6つの四面体に分割され得、これらは、CMYW、MYGC、RGMY、KRGB、RGBM、およびCMGBである。これらの四面体のいずれかにおける色について、その色の重心座標は、所望の色を作るために必要とされた適切な四面体の4色の割合である。

各ピクセルについて、プロセス600は、計算された色サブフィールド剰余によって定義された色を囲むRGB立方体の四面体の頂点V=[v₁ v₂ v₃ v₄]^Tを特定すること(段階612)を含む。プロセス600は、関連付けられた逆マトリックスT^-1を決定し、そこから、次のように四面体の頂点を剰余によって定義される色に関係付ける重心座標w=[w₁ w₂ w₃ w₄]^Tを決定することをさらに含む。
[w₁ w₂ w₃]=T^-1・(RGB_remainder - v₄)
w₄=1 -Σw_1,2,3
剰余定義色を囲む四面体は、次の論理に従って決定され得、図7は、RGB立方体の6つの四面体の各々のためのTマトリックスおよびVマトリックスを示す。
RGB_remainder=[r g b]とすると
r+g>1の場合
g+b>1の場合
r+g+b>2の場合
四面体=CMYW四面体
そうでない場合
四面体=MYGC四面体
終了
そうでない場合
四面体=RGMY四面体
終了
そうでない場合
g+b<1の場合
r+g+b<1の場合
四面体=KRGB四面体
そうでない場合
四面体=RGBM四面体
終了
そうでない場合
四面体=CMGB四面体
終了
終了

重心座標wを定義する四面体の累積分布関数(CDF)が、計算される(段階616)。四面体頂点に関連付けられた累積密度関数は、次の通りである。

ただし、kは、四面体の頂点に関連付けられたインデックス値である。たとえば、任意の四面体について、CDF(1)=w₁、CDF(2)=w₁+w₂などである。

ディザーマスクが、CDF関数に基づいて適用される(段階618)。いくつかの実装形態では、この段階で適用されたディザーマスクは、W色サブフィールドのディザリングにおいて適用されたものに等しい。いくつかの実装形態では、段階618で適用されたディザーマスクは、W色サブフィールドに適用されたディザーマスクと同じ全体構造を有するが、異なる値を含む。より詳細には、サブフィールド導出論理は、ピクセルについて、それにおいてCDF(k)がそのピクセルに対応するディザーマスク値を超えるインデックス値kを特定する。上記で示したように、kは、剰余定義色を囲む四面体の頂点v₁、v₂、v₃、またはv₄に対応する。次いで、その頂点は、もしあれば、色サブフィールド中のどの値がディザリングに基づいて増分されるべきであるかを特定する。たとえば、剰余定義色がRGMY四面体内であることがわかり、ピクセルのためのCDF(k)が、k=3、すなわち、四面体のマゼンタ色頂点(RGB立方体内の[1, 0, 1])において、ディザーマスク値を超えることがわかる場合、RサブフィールドおよびBサブフィールド中の強度値が、それらの色サブフィールドの対応するLSB、Weight_LSB-RおよびWeight_LSB-Bの重みの値だけ増分される。同様に、ディザーマスクを適用することによって特定された頂点が、黄色(RGB立方体内の[1, 1, 0])に対応する場合、ピクセルのためのRサブフィールドおよびGサブフィールド中の強度値が、それらの色サブフィールドの対応するLSB、Weight_LSB-RおよびWeight_LSB-Gの重みだけ増分される。剰余定義色について特定された四面体が、頂点のうちの1つとして黒色(RGB立方体内の[0, 0, 0])を含んでおり、その頂点が、CDF関数を適用することによって選択された場合、ピクセルのためのすべての3つのRGB色サブフィールド中の強度値は、不変のままとなる。増分されるべき値を有するとして特定され得る色サブフィールドは、それらのLSBのための異なる重みを有し得るので、上記のディザリングプロセスは、マルチレベルディザリングプロセスと見なされ得る。すなわち、ベクトルディザリングプロセスは、複数の重み付けレベルにおいて同時に動作することができる。

図6Cは、ハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセスのスカラー部分とベクトル部分の両方において使用するのに好適な、例示的なディザーマスク650を示す。図6Cは、ディザーマスク650の数値表現とグラフィカル表現の両方を示す。ディザーマスクは、一般に、典型的には0.0から1.0までに及ぶ乱数のアレイを含むが、それらの値は、対応するディザーアルゴリズムへの好適な調整が与えられると、他の範囲内に入り得る。ディザーマスク650の数値表現は、アレイの様々なロケーションにおける実際の数を示すのに対して、グラフィカル表現は、白色から黒色までに及ぶグレースケール値として、各値を表す。ディザーマスク650は、画像フレームにわたってタイル状であり得る12×12アレイである。いくつかの他の実装形態では、ディザーマスクは、異なる数の値を有してよく、等しい数の行および列を有していなくてよい。たとえば、代替的な好適なディザーマスクは、画像フレームのものに一致するアスペクト比、3×4もしくは9×16、または他の好適なアスペクト比を有し得る。さらに、ディザーマスクの数値表現は、2つの有効数字のみまでの値を含むが、ディザーマスクは、任意の好適な数の有効数字の値を含み得、10進、2進、または16進を含む、任意の進法を使用して表され得る。

再び図4および図5を参照すると、サブフレーム生成論理406は、RGBWサブフィールドを処理して、サブフレームのセットを生成する(段階510)。各サブフレームは、時分割グレースケール画像出力シーケンス中の特定のタイムスロットに対応する。各サブフレームは、そのタイムスロットのためのディスプレイ中の各ディスプレイ要素の所望の状態を含む。各タイムスロットにおいて、ディスプレイ要素は、非透過状態、または、異なる度合いの光透過を可能にする1つもしくは複数の状態のいずれかを取ることができる。いくつかの実装形態では、生成されたサブフレームは、図3に示すディスプレイ要素のアレイ310中の各ディスプレイ要素のための別個の状態値を含む。

いくつかの実装形態では、サブフレーム生成論理406は、コードワードLUTを使用して、サブフレームを生成する(段階510)。いくつかの実装形態では、コードワードLUTは、所与のピクセル強度値を生じる対応する一連のディスプレイ要素状態を示すコードワードと呼ばれる一連の2進値を記憶する。コードワード中の各数字の値は、ディスプレイ要素状態(たとえば、明もしくは暗、または開もしくは閉)を示し、コードワード中の数字の位置は、その状態に起因するべきである重みを表す。いくつかの実装形態では、重みは、前の数字の重みの2倍である重みを各数字が割り当てられるように、コードワード中の各数字に割り当てられる。いくつかの他の実装形態では、コードワードの複数の数字が、同じ重みを割り当てられ得る。いくつかの他の実装形態では、各数字は異なる重みを割り当てられるが、重みは、すべて数字ごとに固定パターンに従って増加するとは限らないことがある。

サブフレームのセットを生成する(段階510)ために、サブフレーム生成論理406は、色サブフィールド中のすべてのピクセルのためのコードワードを取得する。サブフレーム生成論理406は、サブフィールド中のピクセルのセットのためのコードワード中のそれぞれの位置の各々における数字を一緒にサブフレームに統合することができる。たとえば、各ピクセルのための各コードワードの第1の位置における数字が、第1のサブフレームに統合される。各ピクセルのための各コードワードの第2の位置における数字が、第2のサブフレームに統合される、などとなる。サブフレームは、生成されると、図3に示すフレームバッファ308内に記憶される。

いくつかの他の実装形態では、たとえば、1つまたは複数の部分透過状態を達成することが可能な光変調器を使用する実装形態では、コードワードLUTは、3進法、4進法、10進法、または何らかの他の基数方式を使用するコードワードを記憶し得る。

制御論理400の出力論理410(図4に示す)は、生成されたサブフレームを出力して、受信された画像フレームを表示することができる(段階512)。I/Fチップ318について、図3に関して上記で説明したものと同様に、出力論理410は、各サブフレームがディスプレイ要素のアレイ310(図3に示す)にロードされること、および出力シーケンスに従って照明されることを引き起こす。いくつかの実装形態では、出力シーケンスは、構成されることが可能であり、ユーザ選好、表示されている画像データのコンテンツ、外部環境要因などに基づいて修正され得る。

白色LED(赤色LED、緑色LED、または青色LEDよりも電力効率が良い傾向がある)など、より高効率な白色光源によって照明され得る白色サブフィールドを通して、ある量の画像輝度を表示することによって、プロセス500は、ディスプレイのエネルギー効率を改善することができる。プロセス500が、表示されているサブフィールドの各々のための三刺激値の単一のセットを使用するとすれば、プロセスは計算効率が良いが、いくつかの画像を再生するとき、画像品質が低減され得る。いくつかの実装形態では、エネルギー効率もまた悪化することがある。たとえば、画像輝度の無視できない部分が白色サブフィールドにプッシュされると仮定すると、高度に飽和した色をもつ画像は、色あせて見えることがある。

図8は、図4に示す制御論理400を使用して、ディスプレイ上に画像を生成するための別の例示的なプロセス800のフロー図を示す。プロセス800は、飽和補償論理408を利用して、図5に示すディスプレイプロセス500とともに生じ得る画像品質問題を軽減する。より詳細には、プロセス800は、入力ピクセル値がXYZ色空間に変換される方法と、XYZ色空間内のピクセル値が、いくつかの実装形態では、各画像フレームについて決定され得る飽和メトリックQに基づいて、RGBWサブフィールド中のピクセル値に変換される方法とを調整する。ビデオ画像のためのものなど、いくつかの実装形態では、単一のQ値が、シーンにおける第1の画像フレームに基づいて決定され得、シーン変化が検出されるまで、後続の画像フレームのために使用され得る。プロセス800は、RGB色空間内の画像フレームを受信すること(段階802)、画像フレームのための飽和率Qを決定すること(段階804)、画像フレーム中のピクセル値を、Qに基づいてXYZ色空間にマッピングすること(段階806)、XYZ色空間内の画像フレームをRGBWサブフィールドに分解すること(段階808)、画像フレームをディザリングすること(段階810)、RGBWサブフレームを生成すること(段階812)、およびサブフレームを出力して、画像を表示すること(段階814)を含む。

プロセス800は、図5に示す段階502に関して上記で説明したように、RGBピクセル値のストリームの形態において、RGB色空間内の画像フレームを受信すること(段階802)を含む。段階502に関して説明したように、段階802は、ピクセル値を前処理すること、および入力RGB色サブフィールドのセット内に結果を記憶することを含み得る。

図4に示す飽和補償論理408は、画像フレームを処理して、画像フレームのための飽和率Qを決定する(段階804)。Qパラメータは、入力色域に対する出力色域の相対サイズに対応する。別の見方をすると、Qは、赤色サブフィールド、緑色サブフィールド、および青色サブフィールドに対して、画像の輝度が白色サブフィールドを通してディスプレイによって出力されることになる度合いを表す。概して、Q値が増すにつれて、ディスプレイによって出力される色域のサイズが縮小する。この縮小は、サブフィールド色の色度が固定のままである間に、それらの強度が低減される結果であり得る。たとえば、1.0のQ値は白黒画像に対応し、その理由は、すべてのディスプレイ輝度が白色サブフィールドにおいて出力されるからである。0.0のQ値は、いかなる輝度も白色サブフィールドに転送されることなく、赤色フィールド、緑色フィールド、および青色フィールドによって純粋に形成された、完全に飽和した色域に対応する。高度に飽和した色を含む画像は、Qの低い値とともにより忠実に表され得るのに対して、大量の白色コンテンツをもつ画像(たとえば、ワードプロセシング文書および多数のウェブページ)は、Qのより高い値とともに、知覚的に著しい品質の低下なしに、著しい電力節約を得ながら表示され得る。したがって、Qは、主に不飽和な色を含む画像に対して大きくなるように選択されるのに対して、低いQ値は、高度に飽和した色を含む画像に対して選択される。いくつかの実装形態では、Q値は、入力ピクセル値に関連付けられたヒストグラムデータを取ること、およびQ値LUTへのインデックスとしてヒストグラムデータの一部または全部を使用することによって、取得され得る。いくつかの実装形態では、入力RGB色サブフィールドのセットが解析されて、色誤差を導入することなく、画像フレーム中のすべてのピクセルから抽出され得る最大白色強度値が決定される。いくつかのそのような実装形態では、Qは次のように計算され、

ただし、MaxIntensityは、サブフィールド中で可能な最大強度値(8ビットサブフィールド中で255など)に対応する。

いくつかの他の実装形態では、Qは、XYZ色空間内で計算され得る。そのような実装形態では、Q_sは、(原点における)黒色のXYZ値と純粋な白色(0.9502, 1.0, 1.0884のXYZ値など)とを接続するXYZ色空間中心軸に垂直な共通平面に投射された入力画像中に含まれたすべてのXYZピクセル値を囲むことができる、最小境界六角形のサイズを特定することによって決定され得る。Qは、1.0と、境界六角形と完全なディスプレイ色域をキャプチャすることから得られることになる六角形(sRGB、Adobe RGB色域、またはrec.2020色域など)のサイズの比との間の差に等しく設定され得る。

決定されたQ値に基づいて、RGB色サブフィールドの入力セット中に記憶されたピクセル値が、XYZ色空間にマッピングされる(段階806)。上記で示したように、Qが増すにつれて、より多くの画像輝度が、赤色サブフィールド、緑色サブフィールド、および青色サブフィールドを通してではなく、白色サブフィールドを通して出力されるので、出力画像のガマットが減少される。画像品質を維持するために、すなわち、選択された飽和レベルが与えられると、適切なカラーバランスを維持するために、低減された出力ガマットに適合されたガマットマッピングアルゴリズムを使用して、ピクセル値がXYZ色空間に変換される。

いくつかの実装形態では、RGB値は、RGBピクセル値のセットにQ依存色変換マトリックスを乗算することによって、XYZ色空間に変換され得る。いくつかの他の実装形態では、変換の速度を上げるために、3次元Q依存RGB→XYZ LUTが、{R,G,B}トリプレット値によってインデックス付けされ、飽和補償論理408によって記憶され得る(または、それによってアクセス可能であり得る)。多数のそのようなLUTを記憶することは、いくつかの実装形態では、メモリ容量の観点から禁止になり得る。多数のQ依存RGB→XYZ LUTを記憶することに関連するメモリ容量の懸念を改善するために、飽和補償論理408は、比較的少数のQ依存RGB→XYZ LUTを記憶し、記憶されたLUTに関連付けられたもの以外のQ値のためにLUT間の補間を使用することができる。

図8は、1つのそのような例示的な実装形態を示す。図8に示すプロセス800は、2つのQ依存RGB→XYZ LUT、すなわち、Q_min LUT 816およびQ_max LUT 818を利用する。Q_min LUT 816は、制御論理400によって使用されるQの最低値に基づくRGB→XYZ LUTである。Q_max LUT 818は、制御論理400によって使用されるQの最高値に基づくRGB→XYZ LUTである。いくつかの実装形態では、最小Q値は、約0.01から約0.2までに及び、最大Q値は、約0.4から約0.8までに及ぶ。いくつかの実装形態では、最大Q値は、1.0までに及び得る。いくつかの実装形態では、3つ以上のQ依存RGB→XYZ LUTが、より正確な補間のために採用され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、プロセス800は、0.0、0.5、および1.0のQ値のためのRGB→XYZ LUTを使用することができる。

補間を実行するために、飽和補償論理408は、次のようにスケーリング係数αを計算することができる。

XYZ色空間は線形であるので、Q_minとQ_maxとの間の任意のQ値をもつ任意のRGB入力ピクセル値のためのXYZ三刺激値は、
αLUT_Q-min(RGB) + (1-α) LUT_Q-max(RGB)
に等しくなるように計算され得、ただし、LUT(RGB)は、所与のRGB入力ピクセル値のためのLUTの出力を表す。いくつかの実装形態では、各ピクセル値について2つのルックアップ関数を実行する代わりに、飽和補償論理408は、所与のRGB入力ピクセル値のためのXYZ三刺激値を決定するための同様の式に従って、Q_min LUTとQ_max LUTとを結合して、各画像フレームについて(または、Qが画像フレーム間で変化するたびに)新しいRGB→XYZ LUTを生成する。すなわち、次の通りである。
LUT_Q =αLUT_Q-min + (1-α) LUT_Qmax

画像ピクセル値がXYZ三刺激空間内にあるようになると、サブフィールド導出論理404は、ピクセル値をRGBW色サブフィールドのセットに分解する(段階808)。図5に示すピクセル分解段階(段階506)と同様に、段階808で、サブフィールド導出論理404は、分解マトリックスを使用して各ピクセル値を分解する。ただし、段階808で、サブフィールド導出論理404は、Q依存分解マトリックスM_Qを使用する。Q依存分解マトリックスM_Qは、各サブフィールドに関連付けられたXYZ値が選択されたQの値に基づいて変動する以外は、分解マトリックスMと同じ形式を有する。

いくつかの実装形態では、飽和補償論理408は、大きい範囲のQ値のための分解マトリックスのセットを記憶するか、またはそれへのアクセスを有する。いくつかの他の実装形態では、メモリを節約するために、RGB→XYZ LUTのように、制御論理400は、より限られたセットの分解マトリックスM_Qを記憶するか、またはそれにアクセスすることができ、他の値のためのマトリックスは、補間を介して計算される。たとえば、制御論理は、第1の分解マトリックスM_Q-min 620と第2の分解マトリックスM_Q-max 622とを記憶するか、またはそれらにアクセスすることができる。Q_minとQ_maxとの間のQの値のための分解マトリックスは、次のように計算され得る。
M_Q =αM_Q-min +(1-α)M_Q-max

いくつかの他の実装形態では、段階808でQ依存分解マトリックスを使用するのではなく、サブフィールド導出論理404は、代わりに、Q依存XYZ→RGBW LUTを利用する。Q依存RGB→XYZ LUTのように、サブフィールド導出論理404は、限られた数のQ依存XYZ→RGBW LUTを記憶するか、またはそれへのアクセスを有することができる。次いで、サブフィールド導出論理404は、Q固有のRGB→XYZ LUTを生成するために使用された同様の補間プロセスを通して、その対応するQ値に基づいて、画像フレームのためのフレーム固有のXYZ→RGBW LUTを生成することができる。

いくつかの他の実装形態では、LUTは、まったく使用されなくてよく、XYZからRGBWへの分解は、最初にXYZピクセル値にマトリックスM'を乗算して、すべてのQのためのディスプレイガマットを囲む仮想原色R' G' B'を取得して、直接導出される。このマトリックスM'は、M_Q=0に対応し、その理由は、Q=0のためのガマットが、すべてのQ>0について取得されたガマットを囲むからである。次いで、R、G、B、およびWのための強度値が、次の計算によって取得される。

いくつかの実装形態では、画像アーティファクト、特に動的偽輪郭(DFC)は、WチャネルからRGBチャネルに戻すように追加の光エネルギーを転送することによって低減され得る。いくつかの実装形態では、この転送は、色忠実度を低減することなく可能な最大限の範囲まで行われる。この転送量を計算するために、いくつかの実装形態では、ベクトルWが、次の式に従って計算される。

ただし、m_R,G,Bは、色サブフィールドを表示するために使用されたサブフレームの数と、それらの対応する重みとが与えられると、色サブフィールドの各々の最大可能な値(0.0と1.0との間の10進フォーマットにおける)のベクトルである。m_R,G,Bは、1.0から対応するLSBの重み(10進フォーマットにおける)を減算することによって計算され得る。たとえば、m_R,G,BのR成分は1-Weight_LSB-Rに等しく、G成分は1-Weight_LSB-Gに等しく、B成分は1-Weight_LSB-Bに等しい。次いで、第2のベクトルdWが、次のように計算される。
dW=min{W,m_w}
ただし、m_wは、1-Weight_LSB-Wとして計算された、Wチャネルの最大可能な値に対応する。次いで、第2のベクトルdWが、

倍にスケーリングされる。スケーリングされたベクトルの成分の値が、適切な色サブフィールド中の対応するピクセル強度値に加算される。次いで、白色サブフィールド中のピクセル強度値が、それに応じて低減される。

ディスプレイプロセス800は、ピクセル分解段階の結果をディザリングすること(段階810)、および、ディザリングの結果からRGBWサブフレームのセットを生成すること(段階812)を含む。ディザリング段階(段階810)およびサブフレーム生成段階(段階812)は、図5に関して説明したプロセス500における対応する処理段階(段階508および510)に等しくなり得る。たとえば、段階810のディザープロセスは、図6Aおよび図6Bに示したハイブリッドスカラー/ベクトルディザリングプロセス600であり得る。

生成されたRGBWサブフレームが出力されて、画像が表示される(段階814)。図5に示す出力段階512とは対照的に、サブフレーム出力段階(段階814)は、画像フレームのために選択されたQの値に基づいて、光源の強度を調整するための、光源強度計算プロセスを含む。上記で示したように、Qの選択は、ディスプレイガマットへの修正を生じ、したがって、RGBサブフィールドの各々のための光源強度は、Qが増すにつれて飽和が減るように調整され、白色サブフィールドのための白色光源の強度は、Qが増すにつれて増大される。いくつかの実装形態では、光源強度は、Qの値に基づいて線形にスケーリングされる。たとえば、0.5のQでは、各非白色サブフィールドのための光源強度値が0.5によって乗算される。Qが0.2であった場合、各非白色サブフィールドのための光源強度値は、0.8によって乗算される、などとなる。いくつかの実装形態では、光源強度計算は、プロセス800においてより早く実行され得る。

図9Aおよび図9Bは、複数のディスプレイ要素を含む例示的なディスプレイデバイス40のシステムブロック図を示す。ディスプレイデバイス40はたとえば、スマートフォン、セルラー電話またはモバイル電話であってもよい。しかし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはそれらのわずかな変形例はまた、テレビジョン、コンピュータ、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアデバイスのような様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。

ディスプレイデバイス40は、ハウジング41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカー45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのいずれかによって形成されてもよい。加えて、ハウジング41は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴムおよびセラミック、またはそれらの組合せを含む様々な材料のいずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、絵、もしくはシンボルを含む他の取外し可能な部分と交換可能であり得る取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。

ディスプレイ30は、本明細書で説明するように、双安定ディスプレイまたはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、エレクトロルミネセント(EL)ディスプレイ、OLED、超ねじれネマチック(STN)ディスプレイ、LCD、もしくは薄膜トランジスタ(TFT)LCDのようなフラットパネルディスプレイ、またはブラウン管(CRT)もしくは他のチューブデバイスのようなノンフラットパネルディスプレイを含むことも可能であり得る。加えて、ディスプレイ30は、本明細書で説明するように、機械的光変調器ベースのディスプレイを含んでもよい。

ディスプレイデバイス40の構成要素は、図9B中に概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、その中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含んでもよい。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合され得るアンテナ43を含むネットワークインターフェース27を含む。ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40上に表示され得る画像データのソースであり得る。したがって、ネットワークインターフェース27は、画像ソースモジュールの一例であるが、プロセッサ21および入力デバイス48も画像ソースモジュールとして働き得る。トランシーバ47は、調整ハードウェア52に接続されたプロセッサ21に接続される。調整ハードウェア52は、信号を調整する(信号をフィルタ処理する、またはさもなければ操作するなど)ように構成されてもよい。調整ハードウェア52は、スピーカー45およびマイクロフォン46に接続され得る。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続され得る。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28およびアレイドライバ22に結合され得、アレイドライバ22はディスプレイアレイ30に結合され得る。図9Aに特に示されていない要素を含むディスプレイデバイス40内の1つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能することが可能であり得、プロセッサ21と通信することが可能であり得る。いくつかの実装形態では、電源50は、特定のディスプレイデバイス40の設計における実質的にすべての構成要素に電力を供給することができる。

ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40がネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21のデータ処理要件を軽減するために、いくつかの処理能力を有することができる。アンテナ43は、信号を送受信することができる。いくつかの実装形態では、アンテナ43は、IEEE 16.11規格のいずれかまたはIEEE 802.11規格のいずれかに従って、RF信号を送受信する。いくつかの他の実装形態では、アンテナ43は、Bluetooth(登録商標)規格に従ってRF信号を送受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、モバイル通信用グローバルシステム(GSM（登録商標）)、GSM（登録商標）/汎用パケット無線サービス(GPRS)、拡張データGSM（登録商標）環境(EDGE)、地上基盤無線(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、エボリューションデータオプティマイズド(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、ロングタームエボリューション(LTE)、AMPS、または3G技術、4G技術、もしくは5G技術もしくはそれらのさらなる実装形態を利用するシステムのような、ワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される他の知られている信号を受信するように設計され得る。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号を、プロセッサ21が受信しさらに操作することができるように、前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号を、アンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信できるように、処理することができる。

いくつかの実装形態では、トランシーバ47を受信機と置き換えてもよい。加えて、いくつかの実装形態では、ネットワークインターフェース27を、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することのできる画像ソースと置き換えてもよい。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体の動作を制御することができる。プロセッサ21は、圧縮された画像データなどのデータをネットワークインターフェース27または画像ソースから受信し、データを生画像データに、または生の画像データに容易に処理され得るフォーマットに変換する。プロセッサ21は、処理されたデータを、ドライバコントローラ29に、または記憶するためのフレームバッファ28に送ることができる。生データは、典型的には、画像内の各位置における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色と、彩度と、グレースケールレベルとを含むことができる。

プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するマイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含んでもよい。調整ハードウェア52は、信号をスピーカー45に送信し、マイクロフォン46から信号を受信するための増幅器およびフィルタを含んでもよい。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。

ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接取り込んでも、フレームバッファ28から取り込んでもよく、かつ生画像データをアレイドライバ22に高速に送信できるように適切に再フォーマットすることができる。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、ディスプレイアレイ30を横切って走査するのに適切な時間順序を有するように、ラスター状のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができる。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマット済みの情報をアレイドライバ22に送る。ドライバコントローラ29は、しばしば、スタンドアロンの集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられるが、そのようなコントローラは、多くの方法で実装され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21内に組み込まれ得、ソフトウェアとしてプロセッサ21内に組み込まれ得、またはアレイドライバ22とともにハードウェア内に完全に集積され得る。

アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマット済みの情報を受信してもよく、ディスプレイのディスプレイ要素のx-yマトリックスからの数百本、場合によっては数千本(またはそれよりも多く)のリード線に1秒当たりに何度も印加される互いに平行な1組の波形に、ビデオデータを再フォーマットしてもよい。いくつかの実装形態では、アレイドライバ22およびディスプレイアレイ30は、ディスプレイモジュールの一部である。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、ディスプレイモジュールの一部である。

いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書において説明するディスプレイの種類のうちのいずれにも適切である。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(機械的光変調器ディスプレイ要素コントローラなど)であってもよい。加えて、アレイドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(機械的光変調器ディスプレイ要素コントローラなど)であってもよい。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(機械的光変調器ディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイなど)であってもよい。いくつかの実装形態では、ドライバコントローラ29は、アレイドライバ22と一体化され得る。そのような実装形態は、高集積度システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、腕時計またはスモールエリアディスプレイにおいて有益であり得る。

いくつかの実装形態では、入力デバイス48は、たとえばユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように構成されてもよい。入力デバイス48は、QWERTYキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、ディスプレイアレイ30と一体化されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧膜もしくは感熱膜を含んでもよい。マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40用の入力デバイスとして構成されてもよい。いくつかの実装形態では、マイクロフォン46を介する音声コマンドは、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために使用され得る。加えて、いくつかの実装形態では、音声コマンドは、ディスプレイパラメータおよび設定を制御するために使用され得る。

電源50は、様々なエネルギー貯蔵デバイスを含んでもよい。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような充電式バッテリーであってもよい。充電式バッテリーを使用する実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまたはアレイからの電力を使用して充電可能であってもよい。代替的には、充電式バッテリーは、ワイヤレスで充電可能であり得る。電源50はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、または、プラスチック太陽電池もしくは太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源50は、壁コンセントから電力を受けるように構成されてもよい。

いくつかの実装形態では、電子ディスプレイシステム内のいくつかの場所に配置されてもよいドライバコントローラ29に制御プログラマビリティが存在する。いくつかの他の実装形態では、アレイドライバ22に制御プログラマビリティが存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。

本明細書で使用するとき、項目のリスト「のうちの少なくとも1つ」を指す句は、単一のメンバーを含む、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「a、b、またはcのうちの少なくとも1つ」は、a、b、c、a-b、a-c、b-c、およびa-b-cを包含するものである。

本明細書で開示する実装形態に関して説明する様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性について、概して機能に関して説明し、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびプロセスにおいて例示した。そのような機能がハードウェアにおいて実装されるか、ソフトウェアにおいて実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。

本明細書で開示する態様に関して説明する様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュールおよび回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップもしくはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくは状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携した1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。いくつかの実装形態では、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に特有の回路によって実行され得る。

1つまたは複数の態様では、説明する機能は、本明細書で開示する構造およびそれらの構造的等価物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。本明細書で説明する主題の実装形態はまた、1つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置によって実行するか、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして実装され得る。

ソフトウェアにおいて実装される場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。本明細書で開示する方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在し得るプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールにおいて実装され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することが可能になり得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶デバイス、磁気ディスク記憶デバイスもしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得るとともに、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ぶことができる。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザーディスク（登録商標）(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。加えて、方法またはアルゴリズムの動作は、コードおよび命令のうちの1つまたは任意の組合せまたはセットとして、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上に存在し得る。

本開示で説明する実装形態に対する様々な変更形態が、当業者には容易に明らかになる場合があり、本明細書で規定された一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実装形態に適用できる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示されている実装形態に限定されることを意図するものではなく、本開示、本明細書で開示する原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。

加えて、当業者なら、「上側の」および「下側の」という用語は、図について説明する容易さのために用いられることがあり、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対的位置を示すものであって、実施されたときの任意のデバイスの適切な配向を反映していない可能性があることを容易に諒解するであろう。

本明細書において別々の実装形態との関連で説明するいくつかの特徴はまた、単一の実装形態において組み合わせて実装され得る。逆に、単一の実装形態の文脈で説明する様々な特徴はまた、複数の実装形態において別々にまたは任意の適切な副組合せで実装され得る。その上、特徴は、上記では特定の組合せで作用するものとして説明されており、さらには最初にそのようなものとして特許請求される場合があるが、特許請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によっては、組合せから削除することができ、特許請求される組合せは、副組合せまたは副組合せの変形形態を対象とする場合がある。

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、そのような動作が示された特定の順序でもしくは順次に実行されること、または所望の結果を達成するためにすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない。さらに、図面は、フロー図の形態で1つまたは複数の例示的なプロセスを概略的に示すことがある。しかしながら、概略的に示されている例示的なプロセスには、図示されていない他の動作を組み込むことができる。たとえば、図示した動作のうちの任意の動作の前、後、任意の動作と同時に、またはこれらの動作の間に、1つまたは複数の追加の動作を実行することができる。特定の状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。その上、上記で説明した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、説明したプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品内にともに統合され得、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることが理解されるべきである。加えて、他の実装形態も以下の特許請求の範囲の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に記載されているアクションは、異なる順序で実行され得るが、その場合でも望ましい結果を達成することができる。

21 プロセッサ、システムプロセッサ
22 アレイドライバ
27 ネットワークインターフェース
28、308 フレームバッファ
29 ドライバコントローラ
30 ディスプレイアレイ、ディスプレイ
40 ディスプレイデバイス
41 ハウジング
43 アンテナ
45 スピーカー
46 マイクロフォン
47 トランシーバ
48 入力デバイス
50 電源
52 調整ハードウェア
100 ディスプレイ装置、装置
102 光変調器、色固有の光変調器
102a〜102d 光変調器
104 画像
105 ランプ
106 ピクセル、カラーピクセル
108、206 シャッター
109 開口
110 相互接続、書込みイネーブル相互接続
112 相互接続、データ相互接続
114 相互接続、共通相互接続
120、302 ホストデバイス
122 ホストプロセッサ
124 環境センサー、環境センサーモジュール、センサーモジュール
126 ユーザ入力モジュール
128、300 ディスプレイ装置
130 走査ドライバ、ドライバ
131 走査線相互接続、書込みイネーブル相互接続
132 データドライバ、ドライバ
133 データ相互接続
134 コントローラ、デジタルコントローラ回路、ディスプレイコントローラ
138 共通ドライバ、ドライバ
139 共通相互接続
140 ランプ、赤色ランプ
142 ランプ、緑色ランプ
144 ランプ、青色ランプ
146 ランプ、白色ランプ
148 ランプドライバ、ドライバ
150 ディスプレイ要素のアレイ
200 二重アクチュエータシャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
202 アクチュエータ、シャッター開アクチュエータ、静電アクチュエータ
204 アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ、静電アクチュエータ
207 開口層
208 アンカー
209 開口、開口層の開口
212 シャッター開口、開口
216 重複
304 ディスプレイモジュール
306、400 制御論理
310 ディスプレイ要素のアレイ
312 ディスプレイドライバ
314 バックライト
316 マイクロプロセッサ
318 インターフェース(I/F)チップ
402 入力論理
404 サブフィールド導出論理
406 サブフレーム生成論理
408 飽和補償論理
410 出力論理
650 ディザーマスク

Claims (30)

1. コントローラであって、
   入力画像フレームを受信すること、
   前記受信された入力画像フレームに基づいて、第1のセットの色サブフィールドを生成すること、
   前記第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得することであって、前記第2のセットの色サブフィールドが、前記第1のセットの色サブフィールドよりも多数の色サブフィールドを含む、こと、
   第1のディザーマスクを使用して、前記第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも1つの色サブフィールドにおいて、スカラーディザリングプロセスを実行すること、
   第2のディザーマスクを使用して、前記第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも2つの色サブフィールドにわたって、ベクトルディザリングプロセスを実行すること、および
   前記ディザリングされた第2のセットの色サブフィールドを、ディスプレイ上に出力させること
   を行うように構成された、コントローラ
   を備える装置。
2. 前記第1のディザーマスクが、前記第2のディザーマスクに等しい、請求項1に記載の装置。
3. 前記スカラーディザリングが適用される前記少なくとも1つの色サブフィールドが、合成色に対応する、請求項1に記載の装置。
4. 前記合成色が白色である、請求項3に記載の装置。
5. それにわたって前記ベクトルディザリングプロセスが適用される前記少なくとも2つの色サブフィールドが、各々成分色に対応する、請求項1に記載の装置。
6. 前記第2のセットの色サブフィールドが、赤色サブフィールドと、緑色サブフィールドと、青色サブフィールドと、白色サブフィールドとを含み、前記スカラーディザリングプロセスが、前記白色サブフィールドに適用され、前記ベクトルディザリングプロセスが、前記赤色サブフィールド、前記緑色サブフィールド、および前記青色サブフィールドにわたって適用される、請求項1に記載の装置。
7. 前記第2のセットの色サブフィールドを生成することが、前記それぞれの色サブフィールドを表示するために使用されるべきサブフレームの数に基づいて、各色サブフィールドのための中間ピクセル強度値を量子化することを含む、請求項1に記載の装置。
8. 前記コントローラが、ガマットマッピングプロセスを前記第1のセットの色サブフィールドに適用することによって、前記中間ピクセル強度値を取得するように構成される、請求項7に記載の装置。
9. 前記第2のセットの色サブフィールドを生成することが、前記中間ピクセル強度値の前記量子化に基づいて、前記サブフィールド中の前記ピクセルの各々のための剰余値を計算することを含み、前記ベクトルディザリングプロセスおよび前記スカラーディザリングプロセスを実行することが、両方とも前記剰余値を処理することを含む、請求項8に記載の装置。
10. 前記ベクトルディザリングプロセスを実行することが、それにわたって前記ベクトルディザリングプロセスが適用される前記色サブフィールドの前記剰余によって定義された色の重心座標を、前記剰余定義色を囲むRGB色立方体内の四面体のそれぞれの頂点に対して決定すること、および、前記重心座標の累積分布関数の値を、ディザーマスク中の対応する値と比較することをさらに含む、請求項9に記載の装置。
11. 前記コントローラが、それにわたって前記ベクトルディザリングプロセスが適用される前記色サブフィールドのうちの少なくとも2つを、異なる数のサブフレームとともに出力するように構成される、請求項1に記載の装置。
12. 前記ベクトルディザリングプロセスが、マルチレベルディザリングプロセスである、請求項11に記載の装置。
13. 前記コントローラが、前記受信された画像フレームのための飽和率を決定するようにさらに構成され、前記第1のセットの色サブフィールドを処理して、前記第2のセットの色サブフィールドを取得することが、前記決定された飽和率に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のセットの色サブフィールドを処理することを含む、請求項1に記載の装置。
14. 前記ディスプレイであって、ディスプレイ要素のアレイを含む、前記ディスプレイと、
    前記ディスプレイと通信することが可能なプロセッサであって、画像データを処理することが可能である、プロセッサと、
    前記プロセッサと通信することが可能なメモリデバイスと
    をさらに備える、請求項1に記載の装置。
15. 前記ディスプレイが、
    少なくとも1つの信号を前記ディスプレイに送ることが可能なドライバ回路と、
    前記画像データの少なくとも一部分を前記ドライバ回路に送ることが可能な第2のコントローラと
    をさらに含む、請求項14に記載の装置。
16. 前記画像データを前記プロセッサに送ることが可能な画像ソースモジュールであって、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、画像ソースモジュールと、
    入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信することが可能な入力デバイスと
    をさらに含む、請求項14に記載の装置。
17. 画像を表示するための方法であって、
    入力画像フレームを受信するステップと、
    前記受信された入力画像フレームに基づいて、第1のセットの色サブフィールドを生成するステップと、
    前記第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得するステップであって、前記第2のセットの色サブフィールドが、前記第1のセットの色サブフィールドよりも多数の色サブフィールドを含む、ステップと、
    第1のディザーマスクを使用して、前記第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも1つの色サブフィールドにおいて、スカラーディザリングプロセスを実行するステップと、
    第2のディザーマスクを使用して、前記第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも2つの色サブフィールドにわたって、ベクトルディザリングプロセスを実行するステップと、
    前記ディザリングされた第2のセットの色サブフィールドを、ディスプレイ上に出力させるステップと
    を含む方法。
18. 前記第1のディザーマスクが、前記第2のディザーマスクに等しい、請求項17に記載の方法。
19. 前記スカラーディザリングが適用される前記少なくとも1つの色サブフィールドが、合成色に対応し、それにわたって前記ベクトルディザリングプロセスが適用される前記少なくとも2つの色サブフィールドの各々が、成分色に対応する、請求項17に記載の方法。
20. 前記第2のセットの色サブフィールドが、赤色サブフィールドと、緑色サブフィールドと、青色サブフィールドと、白色サブフィールドとを含み、前記スカラーディザリングプロセスが、前記白色サブフィールドに適用され、前記ベクトルディザリングプロセスが、前記赤色サブフィールド、前記緑色サブフィールド、および前記青色サブフィールドにわたって適用される、請求項17に記載の方法。
21. 前記第2のセットの色サブフィールドを生成するステップが、前記それぞれの色サブフィールドを表示するために使用されるべきサブフレームの数に基づいて、各色サブフィールドのための中間ピクセル強度値を量子化するステップを含む、請求項17に記載の方法。
22. ガマットマッピングプロセスを前記第1のセットの色サブフィールドに適用することによって、前記中間ピクセル強度値を取得するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
23. 前記第2のセットの色サブフィールドを生成するステップが、前記中間ピクセル強度値の前記量子化に基づいて、前記サブフィールド中の前記ピクセルの各々のための剰余値を計算するステップを含み、前記ベクトルディザリングプロセスおよび前記スカラーディザリングプロセスを実行するステップが、両方とも前記剰余値を処理するステップを含む、請求項22に記載の方法。
24. それにわたって前記ベクトルディザリングプロセスが適用される前記色サブフィールドのうちの前記少なくとも2つが、異なる数のサブフレームとともに出力される、請求項17に記載の方法。
25. 前記受信された画像フレームのための飽和率を決定するステップをさらに含み、前記第1のセットの色サブフィールドを処理して、前記第2のセットの色サブフィールドを取得するステップが、前記決定された飽和率に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のセットの色サブフィールドを処理するステップを含む、請求項17に記載の方法。
26. 命令を記憶するコンピュータ可読媒体であって、前記命令が、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
    入力画像フレームを受信するステップと、
    前記受信された入力画像フレームに基づいて、第1のセットの色サブフィールドを生成するステップと、
    前記第1のセットの色サブフィールドを処理して、第2のセットの色サブフィールドを取得するステップであって、前記第2のセットの色サブフィールドが、前記第1のセットの色サブフィールドよりも多数の色サブフィールドを含む、ステップと、
    第1のディザーマスクを使用して、前記第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも1つの色サブフィールドにおいて、スカラーディザリングプロセスを実行するステップと、
    第2のディザーマスクを使用して、前記第2のセットの色サブフィールドのうちの少なくとも2つの色サブフィールドにわたって、ベクトルディザリングプロセスを実行するステップと、
    前記ディザリングされた第2のセットの色サブフィールドを、ディスプレイ上に出力させるステップと
    を含む方法を実行させる、コンピュータ可読媒体。
27. 前記第1のディザーマスクが、前記第2のディザーマスクに等しい、請求項26に記載のコンピュータ可読媒体。
28. 前記スカラーディザリングが適用される前記少なくとも1つの色サブフィールドが、合成色に対応し、それにわたって前記ベクトルディザリングプロセスが適用される前記少なくとも2つの色サブフィールドが、各々成分色に対応する、請求項26に記載のコンピュータ可読媒体。
29. 前記第2のセットの色サブフィールドを生成するステップが、前記それぞれの色サブフィールドを表示するために使用されるべきサブフレームの数に基づいて、各色サブフィールドのための中間ピクセル強度値を量子化するステップを含む、請求項26に記載のコンピュータ可読媒体。
30. 前記ベクトルディザリングプロセスが、マルチレベルディザリングプロセスである、請求項29に記載のコンピュータ可読媒体。

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