JP6154030B2 - 周辺光認識ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

関連出願
本特許出願は、2013年1月29日に出願され、本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、「Ambient Light Aware Display Apparatus」と題する米国実用出願(Utility Application)第13/753,261号の優先権を主張する。

本開示は、ディスプレイの分野に関し、詳細には、ディスプレイの動作を周辺照明(ambient lighting)状態の変化に適合させるように構成されたディスプレイに関する。

ナノ電気機械システム(NEMS)、マイクロ電気機械システム(MEMS)、およびより大きいスケールのディスプレイデバイスなど、電気機械システム(EMS)ディスプレイデバイスは、広範囲の画像を有効に生成することができる。ただし、いくつかのバックライト付きディスプレイデバイスは、様々な周辺照明設定において使用されるとき、画像品質の低下を受けることがある。たとえば、屋外表示に関連付けられる、明るい周辺光(ambient light)状態は、大量の周辺光が反射されることになり、非飽和画像を生じ得る。いくつかの周辺光状態は、様々な色のより強い相対強度を有し、所望の画像白色点とは異なる白色点をもたらす。両方の現象とも、ディスプレイデバイスが画像を忠実に再生することを妨げることがある。

本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。

本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、センサ入力と、出力論理と、色域補正論理とを含む、装置において実施され得る。センサ入力は、周辺照明状態を示すセンサデータを受信するように構成される。出力論理は、少なくとも2つの色の光源が同時に照明されるようにして、少なくとも3つの生成された原色の各々を形成するように構成される。少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域(nominal color gamut)の公称原色(nominal primary color)に対応し、対応する光源の色度よりも飽和していない色度を有する。色域補正論理は、受信されたセンサデータにおいて示された周辺照明状態を検出することに応答して、少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節して、少なくとも3つの生成された原色の各々の飽和度を変化させることを、出力論理に行わせるように構成される。

いくつかの実装形態では、出力論理は、生成された原色のうちの第1のもののために、第1の公称原色の色度と同様の色度を有する第1の光源、および第1の公称原色とは実質的に異なる色度を有する第2の光源が同時に照明されるようにするように構成される。いくつかの実装形態では、出力論理が第1の生成された原色を形成するとき、第1の光源および第2の光源が同時に照明されるようにする際の相対強度を変更することを、出力論理に行わせることによって、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節することを、色域補正論理が出力論理に行わせる。いくつかの実装形態では、出力論理が第1の生成された原色を形成するとき、第2の光源が照明されるようにする際の相対強度を、出力論理が第1の生成された原色を形成するとき、第1の光源が照明されるようにする際の強度に対して低減することを、出力論理に行わせることによって、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節することを、色域補正論理が出力論理に行わせる。検出された周辺照明状態に応答して、生成された原色の残りの出力を調節し、調節後のディスプレイの生成された色域の知覚される白色点が、調節前のディスプレイの生成された色域の知覚される白色点と同じであるようにすることを、色域補正論理が出力論理に行わせることができる。

いくつかの実装形態では、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節し、周辺照明状態下で、生成された原色の使用によって利用可能にされた色域が、公称色域をより厳密に再現するようにすることを、出力論理に行わせるように、色域補正論理が構成される。少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節し、生成された原色の使用を通して利用可能にされた色域が、公称色域のスケーリングされたバージョンであるようにすることを、出力論理に行わせることによって、そのように行うように、色域補正論理が構成され得る。

いくつかの実装形態では、装置はまた、ルックアップテーブル(LUT)を記憶するメモリを含む。LUTは、対応する複数の周辺光状態に関連付けられた複数の光源出力レベルを記憶する。周辺光状態に基づいてLUTから取得された光源出力レベルを出力論理へ転送することによって、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節することを、色域補正論理が出力論理に行わせることができる。

いくつかの実装形態では、生成された原色は、赤色、緑色、および青色を含む。いくつかの実装形態では、公称色域は、sRGB色域およびAdobe RGB色域のいずれかである。いくつかの実装形態では、ディスプレイ光源は、発光ダイオード(LED)を含む。

いくつかの実装形態では、装置は、電気機械システム(EMS)光変調器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ように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとを含む。いくつかの実装形態では、プロセッサは、センサ入力と、色域補正論理と、出力論理とを含む。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイは、センサ入力と、色域補正論理と、出力論理とを組み込んだディスプレイコントローラを含む。装置はまた、ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路を含み得る。いくつかのそのような実装形態では、プロセッサは、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送るようにさらに構成される。

いくつかの実装形態では、この装置はまた、プロセッサに画像データを送るように構成された画像ソースモジュールを含み得る。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つであり得る。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ように構成された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、周辺照明状態を示すセンサデータを受信するための手段と、出力制御手段と、色域補正手段とを含む、装置において実施され得る。出力制御手段は、少なくとも2つの色の光源が同時に照明されるようにして、少なくとも3つの生成された原色の各々を形成するように構成される。少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域の公称原色に対応し、対応する光源の色度よりも飽和していない色度を有する。色域補正手段は、受信されたセンサデータにおいて示された周辺照明状態を検出することに応答して、少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節して、少なくとも3つの生成された原色の各々の飽和度を変化させることを、出力制御手段に行わせるように構成される。

いくつかの実装形態では、出力制御手段は、生成された原色のうちの第1のもののために、第1の公称原色の色度と同様の色度を有する第1の光源、および第1の公称原色とは実質的に異なる色度を有する第2の光源が同時に照明されるようにするように構成される。いくつかの実装形態では、出力制御手段が第1の生成された原色を形成するとき、第1の光源および第2の光源が同時に照明されるようにする際の相対強度を変更することを、出力制御手段に行わせることによって、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節することを、色域補正手段が出力制御手段に行わせる。

いくつかの実装形態では、検出された周辺照明状態に応答して、生成された原色の残りの出力を調節し、調節後のディスプレイの生成された色域の知覚される白色点が、調節前のディスプレイの生成された色域の知覚される白色点と同じであるようにすることを、色域補正手段が出力制御手段に行わせる。いくつかの実装形態では、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節し、周辺照明状態下で、生成された原色の使用によって利用可能にされた色域が、公称色域をより厳密に再現するようにすることを、出力制御手段に行わせるように、色域補正手段が構成される。いくつかの実装形態では、少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節し、生成された原色の使用を通して利用可能にされた色域が、公称色域のスケーリングされたバージョンであるようにすることを、出力制御手段に行わせるように、色域補正手段が構成される。

いくつかの実装形態では、装置は、LUTを記憶する記憶手段を含み得る。LUTは、対応する複数の周辺光状態に関連付けられた複数の光源出力レベルを含む。周辺光状態に基づいてLUTから取得された光源出力レベルを出力制御手段へ転送することによって、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節することを、色域補正手段が出力制御手段に行わせる。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、周辺照明状態に基づいて、ディスプレイの動作を調節するための方法において実施され得る。方法は、周辺照明状態を示すセンサデータを受信するステップと、少なくとも2つの色の光源が同時に照明されるようにして、少なくとも3つの生成された原色の各々を形成するステップとを含む。少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域の公称原色に対応し、対応する光源の色度よりも飽和していない色度を有する。方法はまた、受信されたセンサデータにおいて示された周辺照明状態を検出することに応答して、少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節して、少なくとも3つの生成された原色の各々の飽和度を変化させるステップを含む。

いくつかの実装形態では、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節するステップは、第1の生成された原色を形成するとき、異なる色に関連付けられた少なくとも2つの光源が同時に照明される際の相対強度を変更するステップを含む。いくつかの実装形態では、方法はまた、LUTに、対応する複数の周辺光状態に関連付けられた複数の光源出力レベルを記憶するステップを含む。いくつかのそのような実装形態では、検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色の出力を調節するステップは、LUTから取得された光源出力レベルに基づいて、第1の生成された原色の出力を調節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、センサ入力と、色域補正論理とを含む、装置において実施され得る。センサ入力は、3つ未満の色に関連付けられた周辺照明レベルを示すセンサデータを受信するために構成される。色域補正論理は、周辺照明光源のセットのうちの1つを、受信されたセンサデータに基づいて識別すること、および、画像フレームを表示するためのディスプレイの出力パラメータを、識別された周辺照明光源に基づいて調節することを行うように構成される。いくつかの実装形態では、周辺照明光源のセットは、直射日光、散乱する日光、蛍光照明、および白熱照明のうちの少なくとも2つを含む。

いくつかの実装形態では、装置はバックライトを含む。いくつかの実装形態では、ディスプレイの出力パラメータを調節することは、ディスプレイに組み込まれたバックライトの白色点を調節することを含む。いくつかの実装形態では、バックライトは、複数の色の光源を含み、複数の色のうちの少なくとも2つの光源を同時に照明することによって、生成された原色のセットの各々を出力するように構成される。バックライトの白色点を調節することは、バックライトが生成された原色のうちの少なくとも1つを出力する際の相対強度を調節することを含み得る。いくつかの他の実装形態では、バックライトの白色点を調節することは、生成された原色のうちの少なくとも1つの色度を調節することを含む。いくつかの実装形態では、色域補正論理によって調節される出力パラメータは、バックライト輝度レベルを含む。

いくつかの実装形態では、受信されたセンサデータは、周辺照明環境の相対的赤色またはオレンジ色コンテンツを判断するために十分なデータを含む。いくつかのそのような実装形態では、受信されたセンサデータは、周辺青色光、および周辺赤色またはオレンジ色光のレベルを示すデータを含む。いくつかの他の実装形態では、受信されたセンサデータは、周辺白色光、および周辺赤色またはオレンジ色光のレベルを示すデータを含む。

いくつかの実装形態では、装置は、周辺光源ルックアップテーブル(LUT)を記憶するメモリを含む。色域補正論理は、LUT中の情報と、受信されたセンサデータとを使用して、周辺光源を識別するように構成され得る。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、周辺照明状態に基づいて、ディスプレイの動作を調節するための方法において実施され得る。方法は、3つ未満の色に関連付けられた周辺照明レベルを示すセンサデータを受信するステップと、周辺照明光源のセットのうちの1つを、受信されたセンサデータに基づいて識別するステップと、画像フレームを表示するためのディスプレイの出力パラメータを、識別された周辺照明光源に基づいて調節するステップとを含む。いくつかの実装形態では、ディスプレイの出力パラメータを調節するステップは、ディスプレイに組み込まれたバックライトの白色点を調節するステップを含む。いくつかの実装形態では、方法は、周辺照明環境の相対的赤色またはオレンジ色コンテンツを判断するステップをさらに含む。

いくつかの他の実装形態では、方法はまた、周辺光源LUTを記憶するステップを含む。周辺光源は、LUT中の情報と、受信されたセンサデータとを使用することによって識別され得る。

本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示す。本概要で提供する例は、主にMEMS方式ディスプレイに関して説明するが、本明細書で提供する概念は、他のタイプのディスプレイ、たとえば、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、電気泳動ディスプレイ、および電界放出ディスプレイ、ならびに他の非ディスプレイMEMSデバイス、たとえば、MEMSマイクロフォン、センサ、および光スイッチに適用することができる。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から明らかになろう。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)方式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。 例示的なシャッター式光変調器の透視図である。 例示的なローリングアクチュエータシャッター式光変調器の断面図である。 例示的な非シャッター式MEMS光変調器の断面図である。 例示的なエレクトロウェッティング式光変調アレイの断面図である。 例示的な制御マトリクスの概略図である。 図3Aの制御マトリクスに接続された例示的なシャッター式光変調器アレイの透視図である。 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。 シャッター式光変調器を組み込んだ例示的なディスプレイ装置の断面図である。 ディスプレイのMEMSダウン構成において使用するための、例示的な光変調器基板および例示的な開口プレートの断面図である。 例示的なディスプレイコントローラのブロック図である。 周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための例示的なプロセスのフロー図である。 図8に示すプロセスの特徴を示す例示的な色空間図である。 周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための別の例示的なプロセスのフロー図である。 周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための別の例示的なプロセスのフロー図である。 周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための別の例示的なプロセス1200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じ参照符号および記号は、同じ要素を示している。

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。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることは、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、動いていない(静止画像など)かにかかわらず、および、テキストであるか、グラフィックであるか、絵であるかにかかわらず、画像を表示するように構成され得る、任意のデバイス、装置、またはシステムにおいて実施され得る。より詳細には、説明する実装形態は、限定はしないが、携帯電話、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信機、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、コピー機、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、ゲーム機、腕時計、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、電子リーディングデバイス(電子リーダーなど)、コンピュータモニタ、自動ディスプレイ(オドメーターディスプレイ、および速度計ディスプレイなどを含む)、コックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ(車両中のリアビューカメラのディスプレイなど)、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、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、洗濯機/乾燥機、パーキングメーター、パッケージング(マイクロ電気機械システム(MEMS)適用例を含む電気機械システム(EMS)適用例、ならびに、非MEMS適用例におけるものなど)、審美構造物(1つの宝飾品または衣類上の画像のディスプレイなど)、ならびに様々なEMSデバイスなど、様々な電子デバイス中に含まれるか、またはそれに関連付けられ得ることが企図される。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、無線周波フィルタ、センサ、加速度
計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、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、および電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例においても使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。

ディスプレイ装置が、全体的な周辺照明レベル、および/または、周辺照明源のカラープロファイルを考慮に入れる場合、画像はより忠実に再生され得る。より詳細には、ディスプレイコントローラは、ディスプレイの光源の飽和度を調節して、表示される画像の飽和度を低下させる傾向がある高い全体的な周辺照明レベルの環境において、その色域を拡大することができる。同様に、コントローラは、2つの異なる色のみを区別して、周辺照明の光源を識別する、センサを利用することができる。ディスプレイプライマリを、周辺照明源の白色点に基づいて調節して、周辺光状態において画像をより忠実に再生することができる。いくつかの実装形態では、色域拡大は、白色点調節と組み合わされ得る。

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ように実装され得る。ディスプレイの原色を、検出された周辺光状態に基づいて動的に再飽和させることで、ディスプレイが、様々な周辺照明状態において画像コンテンツをより忠実に再生することが可能になる。その上、ディスプレイの白色点を変化させることなしに、原色を単に再飽和させることによって、ディスプレイは、原色の変化を考慮するために、それが表示中である画像データを修正する必要がない。その上、ディスプレイプライマリの適切な調節は、初期較正プロセス中に経験的に測定された後、簡単なルックアップテーブル(LUT)に記憶され得る。これらの特性は、別々でも一緒でも、ディスプレイが、ディスプレイコントローラの処理要件のいかなる有意味な増加もなしに、周辺照明の悪影響に対抗することを可能にする。

上記で説明した2センサ白色点補償方法は、周辺光によって引き起こされ得る、知覚される白色点シフトに対する、より低コストで計算的に簡潔な解決法を提供する。上記で説明した再飽和プロセスと同様に、白色点調節プロセスを利用するディスプレイは、それが提示中である画像データを調節する必要がない。ディスプレイは、発光ダイオード(LED)などのその光源を照明する際の強度を調節する必要があるのみである。加えて、そのうちの1つが白色であり得る、周辺光内の2つの色の検知のみを必要とすることによって、ディスプレイは、周辺光の3つの色を別々に検知するために割り振られることが必要となるコストまたは空間要件なしに、プロセスを実施するために十分なデータを取得することができる。

図1Aは、例示的な直視型MEMS方式ディスプレイ装置100の概略図を示している。ディスプレイ装置100は、行および列に配列された複数の光変調器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、光を通させる。光変調器102bおよび102cは閉状態にあり、光の通過を妨げる。光変調器102a〜102dの状態を選択的にセットすることによって、ディスプレイ装置100は、1つのランプまたは複数のランプ105で照射された場合、バックライト付きディスプレイ用の画像104を形成するのに利用することができる。別の実装形態では、装置100は、装置の前面から発する周辺光の反射によって、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、ディスプレイの前面に配置された1つのランプ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中の画素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、複数の光変調器を利用して、画像104中の画素106を形成することができる。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。特定の画素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中のカラー画素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中のルミナンスレベルを提供するために、画素106ごとに2つ以上の光変調器102を含む。画像に関して、「画素」は、画像の解像度によって定義される最も小さいピクチャ要素に対応する。ディスプレイ装置100の構造構成要素に関して、「画素」という用語は、画像の単一画素を形成する光を変調するのに使用される、機械構成要素と電気構成要素との組合せを指す。

ディスプレイ装置100は、投影型アプリケーションで通常見出される結像光学素子を含まなくてよいという点で、直視型ディスプレイである。投影型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面に形成される画像は、スクリーンまたは壁に投影される。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、ユーザは、光変調器を含み、場合によっては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増強するためのバックライトまたはフロントライトを含むディスプレイ装置を直接見ることによって、画像を見る。

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た1つのランプまたは複数のランプから発する光をフィルタリングし、または選択的に遮断する。場合によっては、各画素を均一に照明できるように、ランプからの光は、光ガイドまたは「バックライト」に注入される。透過直視型ディスプレイは、光変調器を含む一方の基板がバックライトのすぐ上に配置されるサンドイッチアセンブリ配列を円滑にするように、透明基板またはガラス基板の上に構築されることが多い。

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中の画素106を照明するために、シャッター108は、見ている人に向かって光が開口109を通るように配置される。画素106を未点灯のまま保つために、シャッター108は、光が開口109を通過するのを妨げるように配置される。開口109は、各光変調器102中の反射材料または光吸収材料を通じてパターニングされた開口部によって画定される。

ディスプレイ装置は、シャッターの移動を制御するための、基板と、光変調器とに接続された制御マトリクスも含む。制御マトリクスは、画素の行ごとに、少なくとも1つの書込み許可相互接続110(「スキャンライン相互接続」とも呼ばれる)と、各画素列に対する1つのデータ相互接続112と、すべての画素に、または少なくとも、ディスプレイ装置100中の複数の列と複数の行の両方にある画素に共通電圧を与える1つの共通相互接続114とを含む、一連の電気相互接続(相互接続110、112および114など)を含む。適切な電圧(「書込み許可電圧、V_WE」)の印加に応じて、所与の画素行に対する書込み許可相互接続110は、行中の画素を、新規シャッター移動命令を受諾するように準備する。データ相互接続112は、新規移動命令を、データ電圧パルスの形で伝達する。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において、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、データ電圧よりも通常、規模が高い別個の作動電圧の、光変調器102への印加を制御する他の非線形回路要素などの、スイッチを制御する。次いで、これらの作動電圧を印加した結果、シャッター108の静電駆動移動が生じる。

図1Bは、例示的なホストデバイス120(すなわち、セルフォン、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、ノートブックなど)のブロック図を示している。ホストデバイス120は、ディスプレイ装置128、ホストプロセッサ122、環境センサ124、ユーザ入力モジュール126、および電源を含む。

ディスプレイ装置128は、複数のスキャンドライバ130(「書込み許可電圧源」とも呼ばれる)、複数のデータドライバ132(「データ電圧源」とも呼ばれる)、コントローラ134、共通ドライバ138、ランプ140〜146、ランプドライバ148、および、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を含む。スキャンドライバ130は、スキャンライン相互接続110に書込み許可電圧を印加する。データドライバ132は、データ相互接続112にデータ電圧を印加する。

ディスプレイ装置のいくつかの実装形態において、データドライバ132は、特に画像104のルミナンスレベルがアナログ方式で導出されるべきである場合、ディスプレイ要素のアレイ150にアナログデータ電圧を提供するように構成される。アナログ動作において、光変調器102は、ある範囲の中間電圧がデータ相互接続112を通して印加されると、シャッター108における、ある範囲の中間開状態が生じ、その結果、画像104におけるある範囲の中間照明状態すなわちルミナンスレベルが生じるように設計される。他の場合には、データドライバ132は、2つ、3つまたは4つのデジタル電圧レベルの縮小セットのみをデータ相互接続112に印加するように構成される。これらの電圧レベルは、デジタル方式で、シャッター108の各々に対して、開状態、閉状態、または他の不連続状態(discrete state)をセットするように設計される。

スキャンドライバ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)に接続される。コントローラはデータを、行および画像フレームでグルーピングされた所定の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と、レベルシフティングと、一部のアプリケーション向けにはデジタルアナログ電圧コンバータとを含み得る。

ディスプレイ装置は、場合によっては、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において、共通ドライバ138は、たとえば、一連の共通相互接続114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って、ディスプレイ要素のアレイ150に対し電圧パルスまたは信号、たとえば、アレイ150の複数の行および列中のすべてのディスプレイ要素の同時作動を駆動および/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出す。

異なるディスプレイ機能のためのドライバ(スキャンドライバ130、データドライバ132、および共通ドライバ138など)はすべて、コントローラ134によって時間同期される。コントローラからのタイミングコマンドが、ランプドライバ148と、ディスプレイ要素のアレイ150内の特定の行の書込み許可およびシーケンシングと、データドライバ132からの電圧の出力と、ディスプレイ要素作動を可能にする電圧の出力とにより、赤、緑および青および白色ランプ(それぞれ140、142、144、および146)の照明を調整する。いくつかの実装形態では、ランプは、LEDである。

コントローラ134は、シャッター108の各々が、新規画像104に適した照明レベルにリセットされ得るためのシーケンシングまたはアドレス指定方式を決定する。新規画像104は、周期的間隔でセットされ得る。たとえば、ビデオディスプレイの場合、カラー画像104またはビデオフレームは、10〜300ヘルツ(Hz)の範囲の周波数でリフレッシュされる。いくつかの実装形態において、アレイ150への画像フレームの設定は、交替画像フレームが、赤、緑および青など、交替する一連の色で照射されるように、ランプ140、142、144、および146の照明と同期される。それぞれの色のための画像フレームは、カラーサブフレームと呼ばれる。フィールド順次式カラー(FSC)方法と呼ばれるこの方法では、カラーサブフレームが、20Hzを超過する周波数で交替される場合、人間の脳は、交替するフレーム画像を、広い連続する範囲の色を有する画像の知覚に平均する。代替実装形態では、原色をもつ4つ以上のランプが、ディスプレイ装置100において利用されてよく、赤、緑、および青以外の原色を利用する。

ディスプレイ装置100が、開状態と閉状態との間のシャッター108のデジタル切替えのために設計されるいくつかの実装形態において、コントローラ134は、前述のように、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100は、画素ごとに複数のシャッター108を使用することによって、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において、画像状態104についてのデータは、コントローラ134によって、ディスプレイ要素アレイ150に、スキャンラインとも呼ばれる個々の行の順次アドレス指定によりロードされる。シーケンス中の行すなわちスキャンラインごとに、スキャンドライバ130は、アレイ150のその行について、書込み許可相互接続110に書込み許可電圧を印加し、続いて、データドライバ132が、選択された行中の各列について、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。このプロセスは、アレイ150中のすべての行についてデータがロードされるまで繰り返す。いくつかの実装形態において、データローディングのための選択された行のシーケンスは、線形であり、アレイ150中の上から下に進む。いくつかの他の実装形態では、選択された行のシーケンスは、視覚的アーティファクトを最小限にするために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で編成され、この場合、ブロックに対して、画像状態104の特定の一部のみについてのデータが、たとえば、シーケンス中のアレイ150の5行おきにのみアドレス指定することによってアレイ150にロードされる。

いくつかの実装形態において、アレイ150に画像データをロードするためのプロセスは、アレイ150のディスプレイ要素を作動させるプロセスとは、時間的に分離される。これらの実装形態において、ディスプレイ要素アレイ150は、アレイ150中の各ディスプレイ要素に対するデータメモリ要素を含むことができ、制御マトリクスは、メモリ要素に記憶されたデータに従って、シャッター108の同時作動を開始するためのトリガ信号を、共通ドライバ138から搬送するためのグローバル作動相互接続を含み得る。

代替実装形態では、ディスプレイ要素のアレイ150と、ディスプレイ要素を制御する制御マトリクスとが、方形の行および列以外の構成で配列され得る。たとえば、ディスプレイ要素は、六角形アレイまたは曲線をなす行および列で配列され得る。概して、本明細書で使用するスキャンラインという用語は、書込み許可相互接続を共有する、任意の複数のディスプレイ要素を指すものである。

ホストプロセッサ122は全般的に、ホストの動作を制御する。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であり得る。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に関する追加データを出力する。そのような情報は、環境センサからのデータ、たとえば周辺光もしくは温度、たとえば、ホストの動作モードもしくはホストの電源に残っている電力量を含むホストに関する情報、画像データの内容に関する情報、画像データのタイプに関する情報、および/または画像モードを選択する際に使用するディスプレイ装置に関する指示を含み得る。

ユーザ入力モジュール126は、ユーザの個人的好みをコントローラ134に直接、またはホストプロセッサ122を介して伝える。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「色をより濃く」、「コントラストをより良好に」、「電力をより低く」、「輝度を増して」、「スポーツ」、「ライブアクション」、または「アニメーション」などの個人的好みをプログラムしてい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、これらの好みは、スイッチまたはダイヤルなどのハードウェアを使用して、ホストに入力される。コントローラ134への複数のデータ入力はコントローラに対し、最適な画像化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に指示する。

環境センサモジュール124も、ホストデバイス120の一部として含まれ得る。環境センサモジュール124は、温度および/または周辺照明状態など、周辺環境に関するデータを受信する。センサモジュール124は、デバイスが屋内またはオフィス環境で動作しているのか、明るい昼光の中の屋外環境で動作しているのか、夜間の屋外環境で動作しているのかを区別するようにプログラムされ得る。センサモジュール124は、コントローラ134が周辺環境に応答して表示条件を最適化できるように、この情報をディスプレイコントローラ134に通信する。

図2Aは、例示的なシャッター式光変調器200の透視図を示している。シャッター式光変調器200は、図1Aの直視型MEMS方式ディスプレイ装置100への組込みに適している。光変調器200は、アクチュエータ204に結合されたシャッター202を含む。アクチュエータ204は、2つの別個のコンプライアント電極ビームアクチュエータ(compliant electrode beam actuator)205(「アクチュエータ205」)から形成され得る。シャッター202は、一方では、アクチュエータ205に結合する。アクチュエータ205は、表面203に対して実質的に平行である運動面における表面203の上方で、シャッター202を横方向に移動する。シャッター202の反対側は、アクチュエータ204によって加えられる力に対向する復元力を与えるスプリング207に結合する。

各アクチュエータ205は、シャッター202をロードアンカ208に接続するコンプライアントロードビーム206を含む。ロードアンカ208は、コンプライアントロードビーム206とともに、機械的サポートとして働き、シャッター202を、表面203に近接して懸架されたまま保つ。表面203は、光を通過させるための1つまたは複数の開口穴211を含む。ロードアンカ208は、コンプライアントロードビーム206とシャッター202とを表面203に物理接続し、ロードビーム206を、バイアス電圧、一部の事例ではグランドに電気接続する。

基板がシリコンのような不透過性のものである場合、基板204を通して穴アレイをエッチングすることによって、基板に開口穴211が形成される。基板204がガラスやプラスチックのような透明なものである場合、基板203に堆積された遮光材料の層に開口穴211が形成される。開口穴211は概して、円形、楕円、多角形、蛇行状、または形状が不規則でよい。

各アクチュエータ205は、各ロードビーム206に隣接して配置されたコンプライアント駆動ビーム216も含む。駆動ビーム216は、一方の端部において、駆動ビーム216の間で共有される駆動ビームアンカ218に結合する。各駆動ビーム216の他端は、自由に移動する。各駆動ビーム216は、駆動ビーム216の自由端と、ロードビーム206の固定端との近くのロードビーム206に最接近するように湾曲される。

動作時、光変調器200を組み込むディスプレイ装置は、駆動ビームアンカ218を介して駆動ビーム216に電位を印加する。第2の電位が、ロードビーム206に印加され得る。駆動ビーム216とロードビーム206との間の得られる電位差は、駆動ビーム216の自由端を、ロードビーム206の固定端の方に引き付け、ロードビーム206のシャッター端を、駆動ビーム216の固定端の方に引き付け、そうすることによって、シャッター202を、駆動アンカ218に向かって横に駆動する。コンプライアント部材206は、ビーム206および216の電位にわたる電圧が除去されたとき、ロードビーム206がシャッター202をその初期位置に押し戻すように、スプリングとして働き、ロードビーム206に蓄えられた応力を解放する。

光変調器200などの光変調器は、電圧が除去された後にシャッターをその休止位置に戻すための、スプリングなどの受動復元力を組み込む。他のシャッターアセンブリは、「開」および「閉」アクチュエータの2種セット、ならびにシャッターを開状態または閉状態のいずれかに移動させるための「開」および「閉」電極の別個のセットを組み込むことができる。

制御マトリクスによりシャッターおよび開口のアレイを制御して、画像が生じるようにし、多くの場合、適切なルミナンスレベルで画像を移動させるための様々な方法がある。一部のケースでは、制御は、ディスプレイの周囲にあるドライバ回路に接続された行および列相互接続の受動マトリクスアレイを用いて遂行される。他のケースでは、ディスプレイの速度、ルミナンスレベルおよび/または電力消散性能を向上させるために、切替えおよび/またはデータ記憶要素を、アレイ(いわゆるアクティブマトリクス)の各画素中に含めることが適切である。

ディスプレイ装置100は、代替実装形態では、上述のシャッターアセンブリ200などの横方向シャッター式光変調器以外のディスプレイ要素を含む。たとえば、図2Bは、例示的なローリングアクチュエータシャッター式光変調器220の断面図を示す。ローリングアクチュエータシャッター式光変調器220は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100の代替実装形態への組込みに適している。ローリングアクチュエータ式光変調器は、固定電極の反対側に配設され、電界の印加に伴ってシャッターとして機能するように特定の方向に移動するようにバイアスされた可動電極を含む。いくつかの実装形態では、光変調器220は、基板228と絶縁層224との間に配設された平面電極226、および、絶縁層224に取り付けられた固定端部230を有する可動電極222を含む。印加電圧がまったくない場合に、可動電極222の可動端部232は、固定端部230の方へ自由に回転して、回転状態をもたらす。電極222と電極226との間に電圧を印加すると、可動電極222は展開し、絶縁層224に横になり、それにより光が基板228を通るのを遮断するシャッターとして働く。可動電極222は、電圧が除去された後、弾性復元力によって回転状態に戻る。回転状態の方へのバイアスは、異方性応力状態を含むように可動電極222を製造することによって達成され得る。

図2Cは、例示的な非シャッター式MEMS光変調器250の断面図を示す。光タップ変調器250は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100の代替実装形態への組込みに適している。光タップは、減衰全内部反射(TIR)の原理に従って作用する。すなわち、光252が光ガイド254にもたらされると、干渉がない状況において、光252はそのほとんどの部分について、TIRのために光ガイド254の前面または後面を通って光ガイド254を脱出することができない。光タップ250は、十分に高い屈折率を有するタップ要素256を有するので、タップ要素256が光ガイド254と接触したことに応答して、タップ要素256に隣接した光ガイド254の表面に衝突した光252は、光ガイド254を脱出してタップ要素256を通り、見ている人の方に向かい、それにより、画像の形成がもたらされる。

いくつかの実装形態では、タップ要素256は、柔軟な透明材料のビーム258の一部として形成される。電極260は、ビーム258の一方の側の部分をコーティングする。対向する電極262が、光ガイド254上に配設される。電極260および262にわたって電圧を印加することによって、光ガイド254に対するタップ要素256の位置は、光ガイド254から光252を選択的に抽出するように制御され得る。

図2Dは、例示的なエレクトロウェッティング式(electrowetting-based)光変調アレイ270の断面図を示す。エレクトロウェッティング式光変調アレイ270は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100の代替実装形態への組込みに適している。光変調アレイ270は、光キャビティ274上に形成された複数のエレクトロウェッティング式光変調セル272a〜d(全体として「セル272」)を含む。光変調アレイ270はまた、セル272に対応する1組のカラーフィルタ276を含む。

各セル272は、水(または他の透明な導電性または極性の流体)278の層、光吸収オイル280の層、(たとえば、酸化インジウムスズ(ITO)から作られた)透明電極282、および光吸収オイル280の層と透明電極282との間に配置された絶縁層284を含む。本明細書で説明する実装形態では、電極はセル272の後面の一部分を占める。

セル272の後面の残りは、光キャビティ274の前面を形成する反射開口層286から形成される。反射開口層286は、反射性金属または誘電鏡を形成する薄膜の積層などの反射性材料から形成される。セル272ごとに、光を通させるように反射開口層286中に開口が形成される。セルの電極282は、開口中に、および別の誘電体層によって分離された反射開口層286を形成する材料の上に堆積される。

光キャビティ274の残りは、反射開口層286に近接して配置された光ガイド288、および、反射開口層286の反対側の光ガイド288の一方の側にある第2の反射層290を含む。一連の光リダイレクタ291は、光ガイドの後面上に、第2の反射層に近接して形成される。光リダイレクタ291は、拡散反射体または鏡面反射体のいずれかであり得る。LEDなどの1つまたは複数の光源292は、光ガイド288に光294を注入する。

代替実装形態では、追加の透明基板(図示せず)が光ガイド288と光変調アレイ270との間に配置される。この実装形態では、反射開口層286は、光ガイド288の表面上ではなく追加の透明基板上に形成される。

動作中、セル(たとえば、セル272bまたは272c)の電極282に電圧を印加すると、セル中の光吸収オイル280はセル272の1つの部分に集まる。その結果、光吸収オイル280は、反射開口層286中に形成された開口を光が通過するのを遮断しなくなる(たとえば、セル272bおよび272c参照)。次いで開口におけるバックライトを脱出した光は、セルを通り、1組のカラーフィルタ276中の対応するカラーフィルタ(たとえば、赤色、緑色または青色)を通って脱出して、画像中にカラー画素を形成することができる。電極282が接地されたとき、光吸収オイル280は、反射開口層286中の開口をカバーし、開口を通過しようとする光294を吸収する。

電圧がセル272に印加されたときにオイル280が集まるエリアは、画像の形成に関連して廃棄空間(wasted space)を構成する。このエリアは、電圧が印加されるかまたはされないかに関係なく、透過しない。したがって、反射開口層286の反射部分を含めないことで、このエリアは、本来であれば画像の形成に寄与するために使用され得る光を吸収する。しかしながら、反射開口層286を含めることで、本来であれば吸収されているこの光は、異なる開口を通る将来の脱出のために、光ガイド288に逆反射される。エレクトロウェッティング式光変調アレイ270は、本明細書で説明するディスプレイ装置に含めるのに適した非シャッター式MEMS変調器の唯一の例ではない。他の形式の非シャッター式MEMS変調器も同様に、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明する様々な形式のコントローラ機能によって制御され得る。

図3Aは、例示的な制御マトリクス300の概略図を示している。制御マトリクス300は、図1AのMEMS方式ディスプレイ装置100に組み込まれた光変調器を制御するのに適している。図3Bは、図3Aの制御マトリクス300に接続された例示的なシャッター式光変調器アレイ320の透視図を示している。制御マトリクス300は、画素アレイ320(「アレイ320」)をアドレス指定することができる。各画素301は、アクチュエータ303によって制御される、図2Aのシャッターアセンブリ200などの弾性シャッターアセンブリ302を含み得る。各画素は、開口324を含む開口層322も含み得る。

制御マトリクス300は、シャッターアセンブリ302が形成される基板304の表面に、拡散または薄膜堆積電気回路として組み立てられる。制御マトリクス300は、制御マトリクス300中の画素301の各行に対するスキャンライン相互接続306と、制御マトリクス300中の画素301の各列に対するデータ相互接続308とを含む。各スキャンライン相互接続306は、書込み許可電圧源307を、対応する画素301の行中の画素301に電気接続する。各データ相互接続308は、データ電圧源309(「V_dソース」)を、対応する画素の列中の画素301に電気接続する。制御マトリクス300中で、V_dソース309は、シャッターアセンブリ302の作動に使用されるエネルギーの大部分を提供する。このように、データ電圧源、V_dソース309は、作動電圧源としても働く。

図3Aおよび図3Bを参照すると、画素アレイ320中の各画素301または各シャッターアセンブリ302に対して、制御マトリクス300は、トランジスタ310とキャパシタ312とを含む。各トランジスタ310のゲートは、画素301が置かれているアレイ320中の行のスキャンライン相互接続306に電気接続される。各トランジスタ310のソースは、それに対応するデータ相互接続308に電気接続される。各シャッターアセンブリ302のアクチュエータ303は、2つの電極を含む。各トランジスタ310のドレインは、対応するキャパシタ312の1つの電極、および対応するアクチュエータ303の電極のうちの1つと並列に電気接続される。シャッターアセンブリ302内のキャパシタ312の他方の電極およびアクチュエータ303の他方の電極は、共通または接地電位に接続される。代替実装形態では、トランジスタ310は、半導体ダイオードおよび/または金属絶縁体金属サンドイッチ型スイッチ素子で置き換えることができる。

動作時、画像を形成するために、制御マトリクス300は、各スキャンライン相互接続306にV_weを順に印加することによって、シーケンス中のアレイ320中の各行を書込み可能にする。書込み可能にされた行に対して、行中の画素301のトランジスタ310のゲートへのV_weの印加により、トランジスタ310を通してデータ相互接続308に電流が流れて、シャッターアセンブリ302のアクチュエータ303に電位が印加される。行が書込み可能にされている間、データ電圧V_dが、データ相互接続308に選択的に印加される。アナロググレースケールを与える実装形態では、各データ相互接続308に印加されるデータ電圧は、書込み可能にされたスキャンライン相互接続306とデータ相互接続308との交差に置かれた画素301の所望の輝度との関係で変えられる。デジタル制御方式を提供する実装形態では、データ電圧は、比較的低規模の電圧(すなわち、グランドに近い電圧)になるように、またはV_at(作動閾電圧)を満たし、もしくは超えるように選択される。データ相互接続308へのV_atの印加に応答して、対応するシャッターアセンブリ内のアクチュエータ303が作動し、シャッターアセンブリ302内のシャッターを開く。データ相互接続308に印加された電圧は、制御マトリクス300が行にV_weを印加するのをやめた後でも、画素301のキャパシタ312に蓄えられたままとどまる。したがって、シャッターアセンブリ302が作動するのに十分な程長い時間、行において電圧V_weを待ち、保持する必要はなく、そのような作動は、書込み許可電圧が行から除去された後も進行し得る。キャパシタ312は、アレイ320内のメモリ要素としても機能し、画像フレームの照明のために作動命令を記憶する。

アレイ320の画素301ならびに制御マトリクス300は、基板304上に形成される。アレイ320は、基板304上に配設された開口層322を含み、開口層322は、アレイ320中のそれぞれの画素301に対する1組の開口324を含む。開口324は、各画素中のシャッターアセンブリ302と整列される。いくつかの実装形態では、基板304は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料から作られる。いくつかの他の実装形態では、基板304は、不透過性材料から作られるが、この場合、穴がエッチングされて開口324を形成する。

シャッターアセンブリ302は、アクチュエータ303とともに、双安定にされ得る。すなわち、シャッターは、いずれかの位置にシャッターを保持するための電力がほとんどまたはまったく要求されることなく、少なくとも2つの均衡位置(開または閉など)に存在し得る。より具体的には、シャッターアセンブリ302は、機械的に双安定であり得る。シャッターアセンブリ302のシャッターが正しい位置でセットされると、その位置を維持するのに、電気エネルギーまたは保持電圧は要求されない。シャッターアセンブリ302の物理要素に対する機械的圧力が、シャッターを所定の場所で保持し得る。

シャッターアセンブリ302はまた、アクチュエータ303とともに、電気的に双安定にされ得る。電気的に双安定のシャッターアセンブリでは、シャッターアセンブリの作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、(シャッターが開または閉のいずれかの状態で)閉アクチュエータに印加されると、シャッターに対向力が加えられたとしても、アクチュエータを閉のままに、かつシャッターを所定の位置に保持する。対向力は、図2Aに示すシャッター式光変調器200内のスプリング207などのスプリングによって加えることができ、または対向力は、「開」もしくは「閉」アクチュエータなどの対向アクチュエータによって加えることができる。

光変調器アレイ320は、画素ごとに単一のMEMS光変調器を有するものとして示されている。各画素中に複数のMEMS光変調器が設けられる他の実装形態も可能であり、そうすることによって、各画素中の単なる2進「オン」または「オフ」光学状態以上のものを可能にする。画素中の複数のMEMS光変調器が設けられ、光変調器の各々に関連付けられた開口324が不等面積をもつ符号化面積分割グレースケールのいくつかの形が可能である。

いくつかの他の実装形態では、ローラー式光変調器220、光タップ250、またはエレクトロウェッティング式光変調アレイ270、ならびに他のMEMS方式光変調器が、光変調器アレイ320内のシャッターアセンブリ302の代わりに用いられ得る。

図4Aおよび図4Bは、例示的な二重アクチュエータシャッターアセンブリ400の図を示している。図4Aに示す二重アクチュエータシャッターアセンブリ400は、開状態にある。図4B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400を示している。シャッターアセンブリ200とは対照的に、シャッターアセンブリ400は、シャッター406の両側にアクチュエータ402および404を含む。各アクチュエータ402および404は、独立に制御される。第1のアクチュエータ、シャッター開アクチュエータ402は、シャッター406を開くのを担当する。第2の対向アクチュエータ、シャッター閉アクチュエータ404は、シャッター406を閉じるのを担当する。アクチュエータ402および404は両方とも、コンプライアントビーム電極アクチュエータである。アクチュエータ402および404は、シャッターがその上方で懸架されている開口層407に対して実質的に、平行な平面にあるシャッター406を駆動することによって、シャッター406を開閉する。シャッター406は、アクチュエータ402および404に取り付けられたアンカ408によって、開口層407の少し上方で懸架される。シャッター406の移動軸に沿って、シャッター406の両端に取り付けられたサポートを含むことにより、シャッター406の面外運動が低減され、運動を基板に対して実質的に平行な平面に閉じ込める。図3Aの制御マトリクス300との類似性によって、シャッターアセンブリ400とともに使用するのに適した制御マトリクスは、対向するシャッター開アクチュエータ402およびシャッター閉アクチュエータ404の各々につき、1つのトランジスタおよび1つのキャパシタを含み得る。

シャッター406は、光が通り得る2つのシャッター開口412を含む。開口層407は、3つの開口409からなるセットを含む。図4Aにおいて、シャッターアセンブリ400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402は作動しており、シャッター閉アクチュエータ404はその弛緩位置にあり、かつシャッター開口412の中心線が開口層の開口409のうちの2つの中心線と一致する。図4Bにおいてシャッターアセンブリ400は閉状態に移されており、したがって、シャッター開アクチュエータ402はその弛緩位置にあり、シャッター閉アクチュエータ404は作動しており、かつシャッター406の遮光部分はこのとき、開口409(点線として示す)を通る光の透過を遮断するための所定の位置にある。

各開口は、その周囲に、少なくとも1つの辺をもつ。たとえば、方形開口409は、4つの辺をもつ。円形、楕円、卵型、または他の湾曲開口が開口層407に形成される代替実装形態では、各開口は、単一辺のみを有し得る。いくつかの他の実装形態では、開口は、数学的な意味において分離され、または独立する必要はなく、連結されてよい。すなわち、開口の一部または成形断面が、各シャッターとの対応を維持し得る間、これらのセクションのいくつかは、開口の単一の連続外周が複数のシャッターによって共有されるように連結され得る。

様々な出口角をもつ光を、開状態にある開口412および409に通すために、開口層407中の開口409の対応する幅またはサイズよりも大きい幅またはサイズをシャッター開口412に与えることが有利である。閉状態において光が漏れるのを効果的に阻止するために、シャッター406の遮光部分が開口409と重なるのが好ましい。図4Bは、シャッター406内の遮光部分の辺と、開口層407内に形成される開口409の1つの辺との間の所定の重複416を示す。

静電アクチュエータ402および404は、その電圧変位挙動により、シャッターアセンブリ400に双安定特性が与えられるように設計される。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、作動電圧を下回る電圧範囲が存在し、この電圧範囲は、そのアクチュエータが閉状態である(シャッターは開または閉のいずれかである)間に印加されると、対向アクチュエータに作動電圧が印加された後でも、アクチュエータを閉のままに、かつシャッターを所定の位置に保持する。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のに必要とされる最小電圧は、維持電圧V_mと呼ばれる。

図5は、シャッター式光変調器(シャッターアセンブリ)502を組み込んだ例示的なディスプレイ装置500の断面図を示している。各シャッターアセンブリ502は、シャッター503とアンカ505とを組み込んでいる。アンカ505とシャッター503との間で接続されると、表面の少し上でシャッター503を懸架するのを助けるコンプライアントビームアクチュエータについては図示していない。シャッターアセンブリ502は、プラスチックまたはガラスで作られた基板など、透明基板504上に配設される。基板504上に配設された後ろ向き反射層、反射膜506が、シャッターアセンブリ502のシャッター503の閉位置の下に置かれた複数の表面開口508を画定する。反射膜506は、表面開口508を通らない光を、ディスプレイ装置500の後ろに向かって逆反射する。反射開口層506は、スパッタリング、蒸着、イオンめっき、レーザアブレーション、または化学気相堆積(CVD)を含むいくつかの気相堆積技法によって薄膜方式で形成された含有物をもたない微粒金属膜であり得る。いくつかの他の実装形態では、後ろ向き反射層506は、誘電鏡などの鏡から形成され得る。誘電鏡は、高および低屈折率の材料を交互に繰り返す誘電薄膜の積層として作製され得る。シャッターが自由に移動する反射膜506からシャッター503を分離する垂直ギャップは、0.5〜10ミクロンの範囲内である。垂直ギャップの規模は、図4Bに示す重複416など、閉状態における、シャッター503の辺と、開口508の辺との間の横の重複よりも小さいことが好ましい。

ディスプレイ装置500は、基板504を平面光ガイド516から分離する随意のディフューザ512および/または随意の輝度増強膜514を含む。光ガイド516は、透明材料、すなわちガラス材料またはプラスチック材料を含む。光ガイド516は、1つまたは複数の光源518によって照射され、バックライトを形成する。光源518は、たとえば、限定はしないが、白熱電球、蛍光灯、レーザ、またはLEDでよい。反射体519は、ランプ518から光ガイド516に光を向けるのを助ける。前向き反射膜520が、バックライト516の後ろに配設され、シャッターアセンブリ502に向かって光を反射する。シャッターアセンブリ502のうちの1つを通らない、バックライトからの光線521などの光線は、バックライトに戻され、膜520から再度反射される。この方式において、第1のパス上に画像を形成するためにディスプレイ装置500を離れることができない光は、リサイクルし、シャッターアセンブリ502のアレイ中の他の開いた開口の透過のために利用可能にすることができる。そのような光リサイクルは、ディスプレイの照明効率を上げることがわかっている。

光ガイド516は、ランプ518から開口508の方に、したがってディスプレイの前面の方に光を向け直す1組の幾何学的光リダイレクタまたはプリズム517を含む。光リダイレクタ517は、交替で断面が三角形、台形になる、または湾曲することができる形状をもつ光ガイド516のプラスチック本体内に成形することができる。プリズム517の密度は概して、ランプ518からの距離とともに増大する。

いくつかの実装形態では、開口層506は、光吸収材料で作ることができ、代替実装形態では、シャッター503の表面は、光吸収材料または光反射材料のいずれかでコーティングすることができる。いくつかの他の実装形態では、開口層506は、光ガイド516の表面に直接堆積され得る。いくつかの実装形態では、開口層506は、(後で説明するMEMSダウン構成の場合のように)シャッター503およびアンカ505と同じ基板上に配設される必要はない。

いくつかの実装形態では、光源518は、異なる色、たとえば、赤色、緑色、および青色のランプを含み得る。人間の脳が、異なる色の画像を単一の多色画像に平均するのに十分なレートで、異なる色のランプで画像を連続して照明することによって、カラー画像が形成され得る。様々な色固有画像が、シャッターアセンブリ502のアレイを使用して形成される。別の実装形態では、光源518は、4つ以上の異なる色を有するランプを含む。たとえば、光源518は、赤色、緑色、青色および白色ランプ、または赤色、緑色、青色および黄色ランプを有し得る。いくつかの他の実装形態では、光源518は、シアン色、マゼンタ色、黄色および白色ランプ、または赤色、緑色、青色および白色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、追加のランプが光源518に含まれ得る。たとえば、5つの色を使用する場合、光源518は、赤色、緑色、青色、シアン色および黄色ランプを含み得る。いくつかの他の実装形態では、光源518は、白色、オレンジ色、青色、紫色および緑色ランプ、または白色、青色、黄色、赤色およびシアン色ランプを含み得る。6つの色を使用する場合、光源518は、赤色、緑色、青色、シアン色、マゼンタ色および黄色ランプ、または白色、シアン色、マゼンタ色、黄色、オレンジ色および緑色ランプを含み得る。

カバープレート522は、ディスプレイ装置500の前面を形成する。カバープレート522の後ろ側は、コントラストを増すために、ブラックマトリクス524でカバーされ得る。代替実装形態では、カバープレートは、カラーフィルタ、たとえば、シャッターアセンブリ502のうちの異なるものに対応する、固有の赤色、緑色、および青色フィルタを含む。カバープレート522は、シャッターアセンブリ502から所定の距離だけ離れて支えられ、ギャップ526を形成する。ギャップ526は、機械的サポートもしくはスペーサ527によって、および/またはカバープレート522を基板504に付着させる粘着シール528によって維持される。

粘着シール528は、流体530を封じ込める。流体530は、好ましくは約10センチポアズを下回る粘度、好ましくは約2.0を上回る比誘電率、および約10⁴V/cmを上回る絶縁破壊強度で工作される。流体530は、潤滑剤としても働き得る。いくつかの実装形態では、流体530は、高い表面湿潤性をもつ疎水性液体である。代替実装形態では、流体530は、基板504の屈折率よりも大きい、または小さい屈折率を有する。

機械的光変調器を組み込んだディスプレイは、数百、数千、または場合によっては数百万の可動要素を含み得る。いくつかのデバイスでは、要素が移動するたびに、静止摩擦が要素のうちの1つまたは複数を無効にする可能性がある。この移動は、(流体530とも呼ばれる)流体にすべての部品を浸し、MEMSディスプレイセルの流体空間またはギャップ内に(接着剤でなど)流体を密閉することによって、促進される。流体530は通常、摩擦係数が低く、粘度が低く、長期的に劣化の影響が最小である。MEMS方式ディスプレイアセンブリが流体530用に液体を含むとき、液体は少なくとも部分的に、MEMS方式光変調器の可動部のうちのいくつかを囲む。いくつかの実装形態では、作動電圧を下げるために、液体は、70センチポアズを下回る粘度を有する。いくつかの他の実装形態では、液体は、10センチポアズを下回る粘度を有する。70センチポアズを下回る粘度をもつ液体は、4000グラム/モルを下回るか、または場合によっては400グラム/モルを下回る低分子量を有する材料を含み得る。そのような実装形態にも好適であり得る流体530は、限定はしないが、脱イオン水、メタノール、エタノールおよび他のアルコール、パラフィン、オレフィン、エーテル、シリコーンオイル、フッ化シリコーンオイル、または他の天然もしくは合成の溶剤もしくは潤滑剤を含む。有用な流体は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、たとえば、ヘキサメチルジシロキサンおよびオクタメチルトリシロキサン、またはアルキルメチルシロキサン、たとえば、ヘキシルペンタメチルジシロキサン(hexylpentamethyldisiloxane)であり得る。有用な流体はアルカン、たとえば、オクタンまたはデカンであり得る。有用な流体はニトロアルカン、たとえば、ニトロメタンであり得る。有用な流体は芳香族化合物、たとえば、トルエンまたはジエチルベンゼンであり得る。有用な流体はケトン、たとえば、ブタノンまたはメチルイソブチルケトンであり得る。有用な流体はクロロカーボン、たとえば、クロロベンゼンであり得る。有用な流体はクロロフルオロカーボン、たとえば、ジクロロフルオロエタンまたはクロロトリフルオロエチレンであり得る。これらのディスプレイアセンブリについて考えられる他の流体には、酢酸ブチルおよびジメチルホルムアミドが含ま
れる。これらのディスプレイについてのさらに他の有用な流体には、ハイドロフルオロエーテル、ペルフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、ペンタノール、およびブタノールが含まれる。例示的な適切なハイドロフルオロエーテルには、エチルノナフルオロブチルエーテルおよび2-トリフルオロメチル-3-エトキシドデカフルオロヘキサン(2-trifluoromethyl-3-ethoxydodecafluorohexane)が含まれる。

板金または成形プラスチックアセンブリブラケット532は、カバープレート522と、基板504と、バックライトと、他の構成要素部とを合わせて、辺の周りに保持する。アセンブリブラケット532は、複合ディスプレイ装置500に剛性を加えるために、ねじまたは刻みタブ(indent tab)で固定される。いくつかの実装形態では、光源518は、エポキシポッティング化合物によって、所定の場所に成形される。反射体536は、光ガイド516の辺から漏れた光を光ガイド516に戻すのを助ける。シャッターアセンブリ502およびランプ518に制御信号ならびに電力を与える電気相互接続は、図5に示していない。

いくつかの他の実装形態では、図2A〜図2Dに示すように、ローラー式光変調器220、光タップ250、またはエレクトロウェッティング式光変調アレイ270、ならびに他のMEMS方式光変調器が、ディスプレイ装置500内のシャッターアセンブリ502の代わりに用いられ得る。

ディスプレイ装置500は、MEMSアップ構成と呼ばれ、MEMS方式光変調器が、基板504の前面、すなわち見ている人の方を向く表面上に形成される。シャッターアセンブリ502は、反射開口層506のすぐ上に構築される。MEMSダウン構成(MEMS-down configuration)と呼ばれる代替実装形態では、シャッターアセンブリは、反射開口層が形成される基板とは別個の基板上に配設される。複数の開口を画定する反射開口層が形成される基板は、本明細書では、開口プレートと呼ばれる。MEMSダウン構成において、MEMS方式光変調器を収容する基板は、ディスプレイ装置500におけるカバープレート522に取って代わり、上部基板の後面、すなわち見ている人に背を向けて、光ガイド516の方を向く表面にMEMS方式光変調器が配置されるように配向される。MEMS方式光変調器は、そうすることによって、反射開口層506からのギャップに直接対向して、かつギャップにわたって配置される。ギャップは、開口プレートと、MEMS変調器が形成される基板とを接続する、一連のスペーサポストによって維持され得る。いくつかの実装形態では、スペーサは、アレイ中の各画素内に、または各画素間に配設される。MEMS光変調器を、それらの対応する開口から分離するギャップまたは距離は、好ましくは10ミクロン未満、または重複416など、シャッターと開口との間の重複よりも小さい距離である。

図6は、ディスプレイのMEMSダウン構成において使用するための、例示的な光変調器基板および例示的な開口プレートの断面図を示す。ディスプレイアセンブリ600は、変調器基板602と開口プレート604とを含む。ディスプレイアセンブリ600はまた、シャッターアセンブリ606および反射開口層608のセットを含む。反射開口層608は、開口610を含む。変調器基板602と開口プレート604との間の所定のギャップまたは分離は、スペーサ612および614の対向セットによって維持される。スペーサ612は、変調器基板602上に、または変調器基板602の一部として形成される。スペーサ614は、開口プレート604上に、または開口プレート604の一部として形成される。アセンブリ中に、2つの基板602および604は、変調器基板602上のスペーサ612がそれらのそれぞれのスペーサ614と接触するように、整合される。

この例示的な例の分離または距離は、8ミクロンである。この分離を確立するために、スペーサ612は2ミクロンの高さであり、スペーサ614は6ミクロンの高さである。代替的に、スペーサ612と614の両方が、4ミクロンの高さであってもよく、または、スペーサ612が6ミクロンの高さであり得ると同時に、スペーサ614が2ミクロンの高さである。実際は、スペーサの全高が所望の分離H12を確立する限り、スペーサ高さの任意の組合せが用いられ得る。

スペーサを基板602と604の両方の上に設け、次いでアセンブリ中にそれらが整合または嵌合されることは、材料および処理コストに関する利点を有する。8ミクロンよりも大きいスペーサなど、極めて高いスペーサを設けることは、フォトイメージ可能なポリマーの硬化、露光、および現像のために比較的長い時間を必要とし得るので、コストがかかり得る。ディスプレイアセンブリ600の場合のような嵌合するスペーサの使用は、基板の各々上のより薄いポリマーのコーティングの使用を可能にする。

別の実装形態では、変調器基板602上に形成されるスペーサ612は、シャッターアセンブリ606を形成するために使用された同じ材料およびパターニングブロックから形成され得る。たとえば、シャッターアセンブリ606のために用いられたアンカもまた、スペーサ612と同様の機能を実行することができる。この実装形態では、スペーサを形成するためのポリマー材料の別個の塗布は必要とされず、またスペーサのための別個の露光マスクは必要とされない。

図7は、例示的なディスプレイコントローラ700のブロック図を示す。ディスプレイコントローラ700は、いくつかの実装形態では、図1Bに示すコントローラ134として使用されるように構成される。ディスプレイコントローラ700は、それが制御するディスプレイが受ける周辺の採光条件(ambient lighting condition)に基づいて、画像のディスプレイを変化させるように構成される。ディスプレイコントローラ700は、画像入力702と、センサ入力704と、色域補正論理706と、サブフィールド生成論理708と、出力論理710と、LUT714を記憶するメモリとを含む。これらの構成要素は、一緒に、図8に示す周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するためのプロセス800など、プロセスを実行する。したがって、論理構成要素の各々の機能について、図8に関して以下でさらに説明する。

ディスプレイコントローラ700は、様々なアーキテクチャ中で実装され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラ700は、マイクロプロセッサに組み込まれた、または結合された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を実行するように構成された、プログラマブルなマイクロプロセッサを含む。実行されるとき、コンピュータ実行可能命令は、ディスプレイコントローラ700の様々な論理構成要素に関して本明細書で説明するプロセスを、マイクロプロセッサに実行させる。いくつかの他の実装形態では、ディスプレイコントローラ700の論理構成要素の一部または全部は、集積回路として、たとえば、特定用途向け集積回路(ASIC)またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)の一部として実装される。同様に、ディスプレイコントローラ700の論理構成要素の一部は、デジタル信号プロセッサ(DSP)によって実装され得る。いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラ700は、ASIC、FPGA、DSPへ、または別のマイクロプロセッサへ命令を出すように構成されたマイクロプロセッサとして実装される。

画像入力702は、任意のタイプの電子的入力であり得る。いくつかの実装形態では、画像入力702は、HDMI(登録商標)ポート、VGAポート、DVIポート、ミニDisplayPort、同軸ケーブルポート、または、コンポーネントビデオケーブルポートもしくはコンポジットビデオケーブルポートのセットなど、外部のデバイスから画像データを受信するための外部データポートである。画像入力702はまた、ワイヤレスで画像データを受信するためのトランシーバを含み得る。いくつかの他の実装形態では、画像入力702は、1つまたは複数の内部データポートを含む。そのようなデータポートは、メモリデバイス、トランシーバ、または、上記で説明した外部データポートのいずれかから、データバスまたは専用ケーブルを介して、ディスプレイデータを受信するように構成され得る。

センサ入力704は、同様に、様々な実装形態では、様々な構成をとることができる。いくつかの実装形態では、センサ入力704は、ユニバーサルシリアルバス(USB)、mini-USB、micro-USB、FIREWIRE(登録商標)、またはLIGHTNING(登録商標)ポートなど、外部データポートであり得る。いくつかの実装形態では、センサ入力704は、内部データポート、たとえば、ホストプロセッサ、トランシーバ、または他のデータポートにさらに結合される、データバスに結合された、フレックスケーブルコネクタまたはデータポートの形態をとる。

図8は、周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための例示的なプロセス800のフロー図を示す。上記のように、プロセス800は、図7に示すディスプレイコントローラ700によって実装され得る。プロセス800は、画像フレームを受信すること(段階802)と、周辺光センサデータ(段階804)と、色域補正データを取得すること(段階806)と、取得された色域補正データに基づいて、ディスプレイLEDを照明すること(段階808)とを含む。

図7および図8を参照すると、プロセス800は、いくつかの実装形態では、画像フレームを受信すること(段階802)によって開始する。画像フレームは、ディスプレイコントローラ700の画像入力702によって受信される。画像入力702は、ディスプレイがそれに組み込まれるホストデバイスのメモリなどの画像ソース712から、または、ワイヤードまたはワイヤレス接続を介して画像データを受信するように構成されたトランシーバから、画像を受信し得る。画像データは、ディスプレイの画素ごとに、原色(赤色、緑色、および青色など)強度値のセットを示し、そのセットが組み合わせられるとき、それぞれの画素のための所望の色を形成する。画像データは、画像がそれとともに表示されることになる色域を仮定し、いくつかの場合には、色域を明示的に識別する。適した色域には、限定はしないが、sRGBおよびAdobe RGBが含まれる。この色域は、典型的には、特に、ディスプレイが有色LEDなどの高度に飽和した光源を含むとき、ディスプレイのネイティブな色域よりも小さい。ディスプレイのネイティブな色域は、ディスプレイが、ディスプレイプライマリとして、いかなる色混合もなしに、その光源の完全に飽和した色を使用することになる場合に、生じるようになる色域である。

プロセス800はまた、ディスプレイコントローラ700のセンサ入力704が、周辺光センサデータを受信すること(段階804)を含む。センサ入力704は、画像入力702が画像データを受信すること(段階802)の前、それと並行して、またはその後、センサデータを受信し得る。センサデータは、周辺光センサ713から直接または間接的に受信される。一実装形態では、周辺光センサ713は、周辺光の全体的なレベルを示す単一の照度値を検出および出力する。いくつかの他の実装形態では、センサデータは、周辺光内の2つ以上の異なる色の照度に対応する2つ以上の値を含む。

周辺光センサデータを受信すること(段階804)の後、プロセス800は、色域補正データを取得すること(段階806)と、取得された色域補正データに基づいて、LEDを照明すること(段階808)とを続ける。プロセス800のこれらの残りの段階は、図9に鑑みてより容易に諒解され得る。

図9は、図8に示すプロセスの特徴を示す例示的な色空間図900である。図7〜図9を参照すると、色空間図900は、CIE1931(Commission Internationale de l'Eclairage)XYZ色に関連するxy色度図である。色空間図900は、それぞれの色域に関連付けられた3つの三角形を含む。LED域と標示された最大の三角形902は、ディスプレイのネイティブの色域を表し、ディスプレイ中で使用される典型的な赤色LED、緑色LED、および青色LEDの例示的なセットによって出力された完全飽和色を使用した場合、ディスプレイが生成することができる色の範囲を含む。各これらのLEDの色度は、色空間図900においてそれぞれR_LED904、G_LED906、およびB_LED908と標示される。

ただし、大部分の画像は、より制限された色域(たとえば、sRGBまたはAdobe RGB)に基づいて符号化される。大部分のディスプレイが再生しようと試みるのは、このより制限された色域である。ディスプレイによって再生されることが意図される色域は、本明細書ではディスプレイの「公称色域」と呼ばれる。公称色域に関連付けられた原色は、本明細書では「公称原色」または「公称プライマリ(nominal primaries)」と呼ばれる。色空間図900は、ディスプレイの公称色域を、公称域910と標示された中間サイズの三角形で表す。

より大きいネイティブ色域をもつディスプレイは、複数色のLEDを同時に照明することによって、公称プライマリを生成するが、いくつかの実装形態では、他のタイプの光源が利用され得る。この複数のLED色出力の混合は、公称原色のより飽和しない色をもたらす。この飽和度低下を、図9において、LED原色R_LED904、G_LED906、およびB_LED908から公称プライマリR_NOMINAL914、G_NOMINAL916、およびB_NOMINAL918まで進む、矢印912によって示し、LED域三角形902に関連付けられた色域から、公称域三角形910に関連付けられた域へのシフトをもたらす。

周辺光は、ディスプレイ装置によって放出された光をさらに飽和度を低下させるように働き、最小の三角形(周辺域920と標示される)によって示すさらにより小さい色域をもたらす。概念的に、周辺の概して白色光は、ディスプレイの表面から反射し、ディスプレイの公称域の原色と混合し、飽和度を低下させる。これによって、見ている人が、公称原色がその域の白色点922により近くなるものとして知覚し、全体的な色域がより制限されるものとして知覚することになる。この飽和度低下を、図9において、公称プライマリR_NOMINAL914、G_NOMINAL916、およびB_NOMINAL918から、「知覚されるプライマリ」と呼ばれる周辺環境が与えられると、知覚される原色に対応する、プライマリR_AMB926、G_AMB928、およびB_AMB930まで進む、矢印924によって示す。

この飽和度低下を考慮するために、プロセス800は、周辺光状態に合わせて調整された、色域補正データを取得すること(段階806)を含む。このプロセス段階は、いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラ700の色域補正論理706によって実行される。より詳細には、周辺光センサ713(図7に示す)出された1つまたは複数の周辺照明レベルに基づいて、色域補正論理706は、検出された周辺光状態において使用するための新しい原色混合パラメータを出力する。周辺光が増すとき、色混合パラメータは、より少ない色混合を求め、それぞれのディスプレイLEDの完全飽和色度により近い色度を有する原色を生成し、周辺光によって引き起こされた飽和度低下を少なくとも部分的にオフセットする。この「再飽和」を、図9において、知覚されるプライマリ926、928および930から公称プライマリ914、916および918の方を指す矢印932によって示し、周辺域三角形920に関連付けられた知覚される色域から、公称域三角形910に関連付けられた域に戻るか、または少なくともその方へのシフトをもたらす。

いくつかの実装形態では、色域補正論理706は、検出された現在の周辺照明レベルに基づいて、再飽和の度合いを動的に計算する。いくつかの他の実装形態では、色域補正論理706は、周辺照明レベル範囲と対応する相対LED強度レベルとでポピュレートされた域補正ルックアップテーブル(LUT)714を記憶する。域補正LUT714は、製造中に、ディスプレイのための較正プロセス中にポピュレートされてよく、その間に、ディスプレイは様々な周辺の採光条件にさらされ、望ましいレベルの再飽和が経験的に判断される。

いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラ700は、4つ以上の原色を使用して画像を生成するように構成される。たとえば、いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラは、追加の白色または黄色サブフィールドを使用して画像を生成するように構成される。そのような実装形態では、色域補正論理706は、検出された周辺光状態に基づいて、第4の原色の生成に関連付けられた追加の色混合パラメータを出力する。

Table 1(表1)は、色域補正LUT714として使用するために適した例示的なLUTを示す。LUTは、それぞれの周辺光レベルに対応する一連のエントリを含む。周辺光レベルは、特定の光レベルまたは重複しない範囲の光レベルであり得る。各周辺光レベルエントリに関連して、LUTは、ディスプレイによって発生された原色ごとに強度値タプルを記憶する。各タプルは、それぞれの原色を生成する際にディスプレイによって使用される各光源のための強度値を含む。

いくつかの実装形態では、色域補正論理706は、ディスプレイの公称色域のスケーリングされたバージョンを達成するように意図された、色混合パラメータを出力する。すなわち、色域補正論理706によって出力された色混合パラメータは、利用されるとき、公称色域と実質的に同じ形状および白色点を有する色域をもたらす。その上、いくつかのそのような実装形態では、色混合パラメータは、1つまたは複数のカラーLEDの出力強度を調節しながら、他の原色に対する任意の特定の原色の強度または輝度を上げるように意図されない。いくつかの実装形態では、新しい混合パラメータは、異なるプライマリ色度をもたらすのみであり、ディスプレイの知覚される色域を拡大する。いくつかの実装形態では、色混合パラメータはまた、すべての生成された原色の輝度も比例的に調節し、原色の色度またはディスプレイの知覚される色域の形状にさらに影響を与えることなしに、色域ディスプレイの全体の輝度を上げる。輝度調節データを別個のLUTに記憶することができ、または、色域補正LUT714に統合することができる。したがって、そのような実装形態における新しい色混合パラメータをもつディスプレイを照明することは、ディスプレイの色域の白色点を変更しない。

受信された周辺光センサデータが周辺光の色度についての情報を含む、いくつかの実装形態では、色域補正論理706は、検出された周辺環境におけるいかなる色のアンバランスを補償する助けになる、新しい色混合パラメータを出力し得る。いくつかのそのような実装形態では、色混合パラメータは、その近くされる色域のサイズを変更することに加えて、ディスプレイの白色点におけるシフトをもたらし得る。

上記のプロセスは、高周辺光環境においてディスプレイの色域を再飽和させることを対象とする。対応するプロセスが、低減された周辺光レベルの後の検出に応答して、生成されたディスプレイプライマリの飽和度を低下させるために利用され得る。

新しい色混合パラメータを使用して、ディスプレイコントローラ700の出力論理710は、ディスプレイLEDを照明して、画像フレームを再生する(段階808)。いくつかの実装形態では、出力論理710は、FSC色形成プロセスに従って、LEDが照明されるようにし、それにおいて、各生成されたプライマリに関連付けられたサブフィールド(すなわち、域補正論理706によって出力された色混合パラメータから生じる色)が、出力シーケンスに従って連続的に表示される。色サブフィールドは、ディスプレイコントローラ700のサブフィールド生成論理708によって、受信された画像データに基づいて導出される。いくつかの実装形態では、サブフィールド生成論理708は、時分割グレースケール方式を実施するために、色サブフィールドの各々のための複数のサブフレームを生成するようにさらに構成される。いくつかの実装形態では、新しい色混合パラメータは、生成されたプライマリへの変化に基づいて画像データが修正される必要がないように、選択される。

いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラ700の出力論理710は、サブフィールド生成論理708によって生成された色サブフィールドに基づいて、コンテンツ適応型バックライト制御(CABC:content adaptive backlight control)を実施する。CABCは、ディスプレイの公称色域よりもなお一層制限される色域を識別することを含む。CABC修正された色域は、典型的には、入力画像フレームにおいて示された色を表示するために必要とされた最大の度合いの彩度によって制限される。したがって、いくつかの実装形態では、および、特に、CABCを利用する実装形態では有用であり、色域補正論理706は、絶対的な色混合パラメータではなく、相対的な原色調節値を出力することができる。たとえば、色域補正論理706は、出力論理に対し、検出された周辺光レベルに基づいて、その色混合をある割合の値だけ低減するように指示し得る。

いくつかの実装形態では、出力論理710は、検出された周辺光レベルに基づいて、その色混合をある割合の値だけ低減するように指示し得る。たとえば、より高い周辺光環境では、人間の視覚系(HVS)が色の小さいグラデーションを検出することは、より困難になる。したがって、時分割グレースケール方式を実施するディスプレイコントローラ700の実装形態では、出力論理710は、現在の周辺光状態に基づいて、各色サブフィールドを再生するために使用されるサブフレームの数を調節し得る。概して、出力論理710は、周辺光レベルが上がるとき、使用されるサブフレームの数を低減し、周辺光レベルが下がるとき、使用されるサブフレームの数を増加する。

図10は、周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための別の例示的なプロセス1000のフロー図を示す。プロセス1000は、図8に示すプロセス800と同様である。プロセス1000は、周辺の採光条件を示すセンサデータを受信すること(段階1002)を含む。ある実装形態では、周辺の採光条件を示すセンサデータは、色成分と周辺光との間で区別することなしに、総照度レベルを含む。いくつかの他の実装形態では、受信されたセンサデータはまた、周辺光の成分光の相対強度を示すデータを含む。

次に、少なくとも2つの色が照明されて、少なくとも3つの原色の各々が形成される(段階1004)。少なくとも3つの生成された原色は、限定はしないが、赤色、緑色、および青色、赤色、緑色、青色、および白色、赤色、緑色、青色、および黄色、シアン色、黄色、およびマゼンタ色、または、シアン色、黄色、マゼンタ色、および白色を含み得る。少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域の公称原色に対応し、対応する光源の色度よりも飽和していない色度を有する。

受信されたセンサデータにおいて示された周辺の採光条件を検出することに応答して、少なくとも1つのディスプレイ光源の出力が、少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節される(段階1006)。そうすることで、少なくとも3つの生成された原色の各々の彩度を上げる。結果として、ディスプレイ装置の知覚される色域は、周辺の採光条件下の公称色域によりよく似ている。

図11は、周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための別の例示的なプロセス1100のフロー図を示す。プロセス1100は、全体的な照度値に基づくのではなく、2つの異なる特定の色の照度に基づいて、画像のディスプレイを修正する。より詳細には、プロセスは、画像フレームを受信すること(段階1102)と、3つ未満の色のための周辺光センサデータを受信すること(段階1104)と、センサデータに基づいて、周辺光源を識別すること(段階1106)と、識別された周辺光源に基づいて、画像フレームのディスプレイを調節すること(段階1108)とを含む。

プロセス1100は、プロセス800の段階802の場合とほとんど同様に、コントローラが画像データを取得すること(段階1102)から開始する。コントローラは、次いで、光の2つの色のみのための周辺光センサデータを取得する(段階1104)。大部分の周辺光源の色度は、CIE色空間図の異なる点において黒体曲線上またはその近くにある。黒体曲線は、概して、青色からオレンジ色に伸びるCIE色空間にわたる軸に沿っている。したがって、異なる周辺光源は、周辺光が赤色またはオレンジ色から構成される程度を判断することによって、識別され得る。そのような判断は、周辺光の2つの色のみに関連付けられたデータから行われ得る。

したがって、いくつかの実装形態では、ディスプレイコントローラ700は、赤色またはオレンジ色周辺光センサと、青色周辺光センサとから、周辺光データを取得する。いくつかの他の実装形態では、コントローラは、白色周辺光センサと、赤色またはオレンジ色のいずれかの周辺光センサとから、周辺光データを取得する。本出願では、白色光をその構成色成分間で区別することなしに検出する周辺光センサは、光の1つの色を検出中であるのみであると見なされる。

周辺光センサのそのようなペアからのデータは、十分な精度で様々な周辺光源に相関されて、ディスプレイコントローラ700が所与の周辺光環境の原因である//に関与している光源のタイプを識別することを可能にする。すなわち、たとえば、赤色および白色周辺光データ、オレンジ色および白色周辺光データ、青色およびオレンジ色周辺光データの組合せに基づいて、または、青色および赤色周辺光データの組合せに基づいて、ディスプレイコントローラ700は、直射日光または散乱する日光、蛍光照明、および白熱照明など、様々な日当たり状態の間で区別することができる。別の例では、ディスプレイコントローラ700は、ほぼオレンジ色-青色軸に沿って、周辺光がどこにあるかを判断することから、周辺光源のタイプを推論することができる。そうするために、ディスプレイの較正中に、デバイスを、様々な実際および/またはシミュレートされた周辺光状態にさらすことができ、関連付けられたセンサ読取りが、色域補正LUT714などのLUTの形態で、のちに比較するためにコントローラのメモリに記憶され得る。

動作時、センサデータおよび色域補正LUT714を使用して、ディスプレイコントローラ700は、現在の周辺照明源を識別する(段階1106)。異なる光源間の1つの著しい差は、それらの白色点であり、白色点は、しばしば、所望の域白色点とは異なる。したがって、これらの差に対応するために、色域補正LUT714は、ディスプレイ装置のED照明強度に適用して、ディスプレイによって使用されるプライマリの強度を調節するために、補正値を記憶する。上記で説明したプロセス800と比較して、プロセス1100に関して実行される原色調節は、個々の原色の色度を調節するのとは反対に、それらの強度を調節すること、または、認知される色域のサイズを全体として調節することを対象とし、その両方が同じままであり得る。

いくつかの実装形態では、2つのプロセス800および1100は、周辺光源識別に基づく白色点調整とともに、両方の全体的な域サイズ補正を実施するために、一緒に使用され得る。いくつかの実装形態では、上記で説明したように、周辺照明データは、画像を表示するために使用されるサブフレームの数、またはバックライトの全体的な輝度を含む、他のディスプレイパラメータを調節するために使用され得る。そのような実装形態では、サブフレームの数は、周辺照明レベルに反比例するのに対して、輝度は、周辺照明レベルに正比例する。

図12は、周辺光データに応答してディスプレイバックライトを制御するための別の例示的なプロセス1200のフロー図を示す。プロセス1200は、図11に示すプロセス1100の別の表現として考えられ得る。プロセス1200は、3つ未満の色に関連付けられた周辺照明レベルを示すセンサデータを受信すること(段階1202)を含む。たとえば、センサデータは、赤色周辺光またはオレンジ色周辺光のいずれかとともに、青色周辺光または白色周辺光のいずれかのレベルを示し得る。受信されたセンサデータが、次いで、周辺照明光源を識別するために使用される(段階1204)。光源識別段階は、プロセス1100の段階1106に関して上記で説明したように実行され得る。周辺光源が識別された(段階1204)後、ディスプレイの出力パラメータが、識別された周辺照明光源に基づいて、画像フレームを表示するために調節される(段階1206)。出力パラメータ調節段階は、プロセス1100の段階1108に関して上記で説明した調節のいずれかを含み得る。

図13および図14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である。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携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはその若干異なる形態はまた、テレビ、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など、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、ディスプレイ30、アンテナ43、スピーカ45、入力デバイス48およびマイクロフォン46を含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形など、様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、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、様々な材料のうちのいずれかから形成され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャもしくはシンボルを含む他の取外し可能な部分と交換され得る取外し可能な部分(図示せず)を含み得る。

ディスプレイ30は、本明細書で説明したように、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バイス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などの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などの非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。加えて、ディスプレイ30は、本明細書で説明するように、機械的光変調器方式ディスプレイを含み得る。

ディスプレイデバイス40の構成要素は、図13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を含んでおり、その中に少なくとも部分的に包囲された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40はネットワークインターフェース27を含んでおり、ネットワークインターフェース27はアンテナ43を含んでおり、アンテナ43はトランシーバ47に結合され得る。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に表示されることのあ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の働きをすることができる。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア52に接続される。調整ハードウェア52は、(信号をフィルタリングするか、または別の方法で操作するなど)信号を調整するように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカ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に結合されてよく、アレイドライバ22は、次いでディスプレイアレイ30に結合され得る。図13に明示されていない要素を含む、ディスプレイデバイス40における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ように構成され、プロセッサ21と通信するように構成され得る。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提供することができる。

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できるように、アンテナ43およびトランシーバ47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緩和するためのいくつかの処理能力を有し得る。アンテナ43は、信号を送信および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、たとえばIEEE 16.11(a)、(b)、もしくは(g)、またはIEEE 802.11規格、たとえばIEEE 802.11a、b、g、n、およびそのさらなる実装形態に従って、RF信号を送信および受信する。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信号を送信および受信する。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)、Global System for Mobile communications(GSM(登録商標))、GSM(登録商標)/汎用パケット無線サービス(GPRS:General Packet Radio Service)、拡張データGSM(登録商標)環境(EDGE:Enhanced Data GSM(登録商標) Environment)、地上基盤無線(TETRA:Terrestrial Trunked Radio)、広帯域CDMA(W-CDMA(登録商標))、Evolution Data Optimized(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+:Evolved High Speed Packet Access)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または3G、4Gもしくは5G技術を利用するシステムなど、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既知の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によって受信でき、さらにプロセッサ21によって操作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は、受信機によって置き換えられ得る。さらに、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は、プロセッサ21に送られることになる画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作全体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、そのデータを生の画像データへ、または生の画像データに素早く変換できるフォーマットへと処理する。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、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは通常、画像内の各ロケーション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、飽和度およびグレースケールレベルを含み得る。

プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、CPUまたは論理ユニットを含み得る。調整ハードウェア52は、スピーカ45に信号を送信するための、およびマイクロフォン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み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイ40内の個別構成要素であってよく、またはプロセッサ21もしくは他の構成要素に組み込まれてもよい。

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、直接プロセッサ21から、またはフレームバッファ28から取得でき、かつ生画像データをアレイドライバ22への高速送信に向けて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でスキャンするのに適した時間的順序を有するように、ラスタ様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。ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、独立型集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられることが多いが、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中に埋め込まれること、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれること、またはアレイドライバ22とハードウェアで完全に統合されることがある。

アレイドライバ22は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ29から受信することができ、ビデオデータを、ディスプレイ要素のディスプレイのx-yマトリクスから来る数百、場合によっては数千(またはそれよりも多く)のリード線(lead)に1秒当たり多数回適用される波形の並列セット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、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、本明細書で説明するタイプのデバイスのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来型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)であり得る。さらに、アレイドライバ22は、従来型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)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30は、従来型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)であり得る。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と統合され得る。そのような実装形態は、高集積システム、たとえば、携帯電話、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小型ディスプレイ(small-area display)において有用であり得る。

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得る。入力デバイス48は、QWERTYキーパッドもしくは電話キーパッドなどのキーパッド、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と統合されたタッチセンシティブスクリーン、または感圧性もしくは感熱性の膜を含むことができる。マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40の入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実装形態では、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが、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。

電源50は、様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。充電式バッテリーを使用した実装形態では、充電式バッテリーは、たとえば、壁コンセントまたは光起電デバイスもしくはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的に、充電式バッテリーはワイヤレス充電可能であり得る。電源50は、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ってもよい。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。

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位置し得る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。上述の最適化は、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、および様々な構成で実施され得る。

本明細書で使用する、アイテムのリスト「のうちの少なくとも1つ」を指すフレーズは、単一メンバーを含む、それらのアイテム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を包含するように意図される。

本明細書で開示した実装形態に関連して説明した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のプロセスは、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は、全体的にそれらの機能に関して説明し、上述の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示してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。

本明細書で開示した態様に関連して説明した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プロセッサもしくは汎用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、本明細書で説明した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で、実装または実行することができる。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との組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する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、所与の機能に固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、説明した機能は、本明細書で開示した構造およびそれらの構造の同等物を含む、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で実装され得る。本明細書で説明した対象の実装形態はまた、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る実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、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。

ソフトウェアで実装される場合、機能を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に記憶すること、またはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示した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で実施され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含み、これらは、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にし得る任意の媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。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、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置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でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を含むことができる。また、あらゆる接続がコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。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)、デジタル多目的ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)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)はレーザで光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、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1つまたは任意の組合せまたはセットのコードおよび命令として存在し得る。

本開示で説明した実装形態の様々な修正形態が当業者にはすぐに理解でき、本明細書に定める一般的原理は、本開示の趣旨または範囲から離れ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、本明細書に示す実装形態に限定されることを意図しておらず、本開示、この原理および本明細書で開示する新規の特徴と合致する最大の範囲を認めるものである。

さらに、当業者は、「上側」および「下側」という用語が、図の説明を簡単にするために使用されることがあり、適切に配向されたページ上の図の方位に対応する相対位置を示しており、実装される任意のデバイスの適切な方位を反映していない場合があることを容易に諒解する。

個別の実装形態との関連で本明細書で説明しているいくつかの特徴は、単一の実装形態において組合せで実装されてもよい。反対に、単一の実装形態との関連で説明している様々な特徴は、複数の実装形態で個別に、または任意の適切な副組合せで実装されてもよい。さらに、特徴は一定の組合せで機能するものとして上述され、当初はそういうものとして特許請求されることもあるが、特許請求される組合せによる1つまたは複数の特徴は、場合によっては、当該組合せにより実施可能であり、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を対象にし得る。

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これについては、所望の結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序でもしくは順次に実行すること、またはすべての示された動作を実行することを要求するものとして理解すべきではない。さらに、図面は、1つまたは複数の例示的なプロセスをフロー図の形式で概略的に示し得る。しかしながら、図示されていない他の動作を、概略的に示す例示的なプロセスに組み込むことができる。たとえば、1つまたは複数の追加の動作は、示された動作のいずれかの前、示された動作のいずれかの後、示された動作のいずれかと同時に、または示された動作のいずれかの間に実行され得る。いくつかの状況において、マルチタスキングおよび並列処理は有利であり得る。また、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離については、すべての実装形態でかかる分離を要求するものとして理解すべきではなく、説明される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への統合、または複数のソフトウェア製品へのパッケージ化が可能であると理解されたい。さらに、他の実装形態も、以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、請求項に記載のアクションは、異なる順序で実行されながらもなお、望ましい結果を達成することが可能である。

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 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
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 直視型MEMS方式ディスプレイ装置、ディスプレイ装置、装置
102 光変調器、色固有光変調器
102a、102b、102c、102d 光変調器
104 画像、新規画像、カラー画像、画像状態
105、140、142、144、146 ランプ
106 画素、カラー画素
108、202、406、503 シャッター
109、324、610 開口
110 書込み許可相互接続、相互接続、スキャンライン相互接続
112 データ相互接続、相互接続
114 共通相互接続、相互接続
120 ホストデバイス
122 ホストプロセッサ
124 環境センサ、環境センサモジュール、センサモジュール
126 ユーザ入力モジュール
128 ディスプレイ装置
130 スキャンドライバ、ドライバ
132 データドライバ、ドライバ
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
148 ランプドライバ、ドライバ
150 アレイ、ディスプレイ要素アレイ
200 シャッター式光変調器、光変調器、シャッターアセンブリ
203 表面、基板
204 アクチュエータ、基板
205 コンプライアント電極ビームアクチュエータ、アクチュエータ
206 コンプライアントロードビーム、ロードビーム、コンプライアント部材、ビーム
207 スプリング
208 ロードアンカ
211 開口穴
216 コンプライアント駆動ビーム、駆動ビーム、ビーム
218 駆動ビームアンカ、駆動アンカ
220 ローリングアクチュエータシャッター式光変調器、光変調器、ローラー式光変調器
222 可動電極、電極
224 絶縁層
226 平面電極、電極
228 基板
230 固定端部
232 可動端部
250 光タップ変調器、光タップ
252 光
254 光ガイド
256 タップ要素
258 ビーム
260、262 電極
270 エレクトロウェッティング式光変調アレイ
272、272a〜d エレクトロウェッティング式光変調セル、セル
274 光キャビティ
276 カラーフィルタ
278 水
280 光吸収オイル、オイル
282 透明電極、電極
284 絶縁層
286 反射開口層
288 光ガイド
290 第2の反射層
291 光リダイレクタ
292 光源
294 光
300 制御マトリクス
301 画素
302 弾性シャッターアセンブリ、シャッターアセンブリ
303 アクチュエータ
304 基板
306 スキャンライン相互接続
307 書込み許可電圧源
308 データ相互接続
309 データ電圧源、V_dソース
310 トランジスタ
312 キャパシタ
320 シャッター式光変調器アレイ、画素アレイ、アレイ、光変調器アレイ
322、407 開口層
400 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
402 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
404 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
408、505 アンカ
409 開口、方形開口
412 シャッター開口、開口
416 重複
500 ディスプレイ装置、複合ディスプレイ装置
502 シャッター式光変調器、シャッターアセンブリ
504 透明基板、基板
506 後ろ向き反射層、反射膜、反射開口層、開口層
508 表面開口、開口
512 ディフューザ
514 輝度増強膜
516 平面光ガイド、光ガイド、バックライト
517 幾何学的光リダイレクタ、プリズム、光リダイレクタ
518 光源、ランプ
519、536 反射体
520 前向き反射膜、膜
521 光線
522 カバープレート
524 ブラックマトリクス
526 ギャップ
527 機械的サポートまたはスペーサ
528 粘着シール
530 流体
532 板金または成形プラスチックアセンブリブラケット、アセンブリブラケット
600 ディスプレイアセンブリ
602 変調器基板、基板
604 開口プレート、基板
606 シャッターアセンブリ
608 反射開口層
612、614 スペーサ
700 ディスプレイコントローラ
702 画像入力
704 センサ入力
706 色域補正論理、域補正論理
708 サブフィールド生成論理
710 出力論理
712 画像ソース
713 周辺光センサ
714 LUT、域補正ルックアップテーブル(LUT)、色域補正LUT
902 LED域、LED域三角形
904 LED原色R_LED
906 LED原色G_LED
908 LED原色B_LED
910 公称域、公称域三角形
912、924、932 矢印
914 公称プライマリR_NOMINAL、公称プライマリ
916 公称プライマリG_NOMINAL、公称プライマリ
918 公称プライマリB_NOMINAL、公称プライマリ
920 周辺域、周辺域三角形
922 白色点
926 プライマリR_AMB、知覚されるプライマリ
928 プライマリG_AMB、知覚されるプライマリ
930 プライマリB_AMB、知覚されるプライマリ

Claims (17)

1. 周辺照明状態を示すセンサデータを受信するためのセンサ入力と、
   少なくとも2つの色のディスプレイ光源が同時に照明されるようにして、少なくとも3つの生成された原色の各々を形成するように構成された出力論理手段であって、前記少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域の公称原色に対応し、前記ディスプレイ光源のうちの1つのディスプレイ光源によって放出された対応する色の色度よりも飽和していない色度を有する、出力論理手段と、
   前記受信されたセンサデータにおいて示された前記周辺照明状態を検出することに応答して、前記ディスプレイ光源のうちの少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、前記少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節して、前記少なくとも3つの生成された原色の各々の飽和度を変化させることを、前記出力論理手段に行わせるように構成された色域補正論理手段と
   を含み、
   前記出力論理手段が、前記生成された原色のうちの第1の生成された原色のために、第1の公称原色の色度と同様の色度を有する第1のディスプレイ光源、および前記第1の公称原色とは異なる色度を有する第2のディスプレイ光源が同時に照明されるようにするように構成され、
   前記生成された原色の残りの形成において、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記ディスプレイ光源の前記出力を調節し、前記調節後の前記ディスプレイの前記生成された色域の知覚される白色点が、前記調節前の前記ディスプレイの前記生成された色域の知覚される白色点と同じであるようにすることを、前記色域補正論理手段が前記出力論理手段に行わせる、装置。
2. 前記出力論理手段が前記第1の生成された原色を形成するとき、前記第1のディスプレイ光源および前記第2のディスプレイ光源が同時に照明されるようにする際の相対強度を変更することを、前記出力論理手段に行わせることによって、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調整することを、前記色域補正論理手段が前記出力論理手段に行わせる、請求項1に記載の装置。
3. 前記出力論理手段が前記第1の生成された原色を形成するとき、前記第2のディスプレイ光源が照明されるようにする際の相対強度を、前記出力論理手段が前記第1の生成された原色を形成するとき、前記第1のディスプレイ光源が照明されるようにする際の強度に対して低減することを、前記出力論理手段に行わせることによって、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調整することを、前記色域補正論理手段が前記出力論理手段に行わせる、請求項1に記載の装置。
4. 前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調節し、前記周辺照明状態下で、前記生成された原色の使用によって利用可能にされた色域が、前記公称色域をより厳密に再現するようにすることを、前記出力論理手段に行わせるように、前記色域補正論理手段が構成される、請求項1に記載の装置。
5. 少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を前記少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節し、前記生成された原色の使用を通して利用可能にされた色域が、前記公称色域のスケーリングされたバージョンであるようにすることを、前記出力論理手段に行わせるように、前記色域補正論理手段が構成される、請求項1に記載の装置。
6. 前記装置が、対応する複数の周辺光状態に関連付けられた複数のディスプレイ光源出力レベルを記憶するルックアップテーブル(LUT)を記憶する、メモリをさらに含み、前記周辺光状態に基づいて前記LUTから取得されたディスプレイ光源出力レベルを前記出力論理手段へ転送することによって、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調節することを、前記色域補正論理手段が前記出力論理手段に行わせる、請求項1に記載の装置。
7. 前記生成された原色が、赤色、緑色、および青色を含む、請求項1に記載の装置。
8. 前記公称色域が、sRGB色域およびAdobe RGB色域のうちの1つを含む、請求項1に記載の装置。
9. 前記少なくとも1つのディスプレイ光源が発光ダイオードを含む、請求項1に記載の装置。
10. 周辺照明状態を示すセンサデータを受信するための手段と、
    少なくとも2つの色のディスプレイ光源が同時に照明されるようにして、少なくとも3つの生成された原色の各々を形成するように構成された出力制御手段であって、前記少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域の公称原色に対応し、前記ディスプレイ光源のうちの1つのディスプレイ光源によって放出された対応する色の色度よりも飽和していない色度を有する、出力制御手段と、
    前記受信されたセンサデータにおいて示された前記周辺照明状態を検出することに応答して、前記ディスプレイ光源のうちの少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、前記少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節して、前記少なくとも3つの生成された原色の各々の飽和度を変化させることを、前記出力制御手段に行わせるように構成された色域補正手段と
    を含み、
    前記出力制御手段が、前記生成された原色のうちの第1の生成された原色のために、第1の公称原色の色度と同様の色度を有する第1のディスプレイ光源、および前記第1の公称原色とは実質的に異なる色度を有する第2のディスプレイ光源が同時に照明されるようにするように構成され、
    前記検出された周辺照明状態に応答して、前記生成された原色の残りを形成するとき、前記ディスプレイ光源の前記出力を調節し、前記調節後の前記ディスプレイの前記生成された色域の知覚される白色点が、前記調節前の前記ディスプレイの前記生成された色域の知覚される白色点と同じであるようにすることを、前記色域補正手段が前記出力制御手段に行わせる、装置。
11. 前記出力制御手段が前記第1の生成された原色を形成するとき、前記第1のディスプレイ光源および前記第2のディスプレイ光源が同時に照明されるようにする際の相対強度を変更することを、前記出力制御手段に行わせることによって、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調整することを、前記色域補正手段が前記出力制御手段に行わせる、請求項10に記載の装置。
12. 前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調節し、前記周辺照明状態下で、前記生成された原色の使用によって利用可能にされた色域が、前記公称色域をより厳密に再現するようにすることを、前記出力制御手段に行わせるように、前記色域補正手段が構成される、請求項10に記載の装置。
13. 少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を前記少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節し、前記生成された原色の使用を通して利用可能にされた色域が、前記公称色域のスケーリングされたバージョンであるようにすることを、前記出力制御手段に行わせるように、前記色域補正手段が構成される、請求項10に記載の装置。
14. 前記装置が、対応する複数の周辺光状態に関連付けられた複数のディスプレイ光源出力レベルを含むルックアップテーブル(LUT)を記憶する、記憶手段をさらに含み、前記周辺光状態に基づいて前記LUTから取得された光源出力レベルを前記出力制御手段へ転送することによって、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調節することを、前記色域補正手段が前記出力制御手段に行わせる、請求項10に記載の装置。
15. 周辺照明状態に基づいて、ディスプレイの動作を調節するための方法であって、
    周辺照明状態を示すセンサデータを受信するステップと、
    少なくとも2つの色のディスプレイ光源が同時に照明されるようにして、少なくとも3つの生成された原色の各々を形成するステップであって、前記少なくとも3つの生成された原色の各々は、公称色域の公称原色に対応し、前記ディスプレイ光源のうちの1つのディスプレイ光源によって放出された対応するディスプレイ光源の色よりも飽和していない色度を有する、ステップと、
    前記受信されたセンサデータにおいて示された前記周辺照明状態を検出することに応答して、前記ディスプレイ光源のうちの少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を、前記少なくとも3つの生成された原色の各々のために調節して、前記少なくとも3つの生成された原色の各々の飽和度を変化させるステップと、
    前記生成された原色のうちの第1の生成された原色のために、第1の公称原色の色度と同様の色度を有する第1のディスプレイ光源、および前記第1の公称原色とは異なる色度を有する第2のディスプレイ光源が同時に照明されるようにするステップと、
    前記生成された原色の残りの形成において、前記検出された周辺照明状態に応答して、前記ディスプレイ光源の前記出力を調節するステップであって、前記調節後の前記ディスプレイの前記生成された色域の知覚される白色点が、前記調節前の前記ディスプレイの前記生成された色域の知覚される白色点と同じであるようにする、ステップと
    を含む方法。
16. 前記検出された周辺照明状態に応答して、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の出力を調節するステップが、第1の生成された原色を形成するとき、異なる色に関連付けられた少なくとも2つのディスプレイ光源が同時に照明される際の相対強度を変更するステップを含む、請求項15に記載の方法。
17. 前記方法が、ルックアップテーブル(LUT)に、対応する複数の周辺光状態に関連付けられた複数のディスプレイ光源出力レベルを記憶するステップをさらに含み、前記検出された周辺照明状態に応答して、第1の生成された原色のための前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調節するステップが、前記LUTから取得されたディスプレイ光源出力レベルに基づいて、第1の生成された原色を形成するとき、前記少なくとも1つのディスプレイ光源の前記出力を調節するステップを含む、請求項15に記載の方法。

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