KR101015029B1 - 하이브리드 코딩에 의한 펄스 폭 변조 디스플레이 - Google Patents

하이브리드 코딩에 의한 펄스 폭 변조 디스플레이 Download PDF

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Abstract

필드 순차 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템(10)은 대응하는 픽셀을 조명하기 위해 각각 선택적으로 빛을 반사하는 복수의 마이크로미러들을 갖는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)(24)를 포함한다. 드라이버 회로(30)는 프로세서(31)에 의해 형성된 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스에 응답하는 DMD(24)를 제어한다. 프로세서(31)는 선택된 펄스들을 활성화시키면서 픽셀의 밝기를 증가시키고, 그 결과 제 1 및 제 2 픽셀 명암 경계들 사이의 명암 레벨들의 제 1 범위 내에서, 제 1 대-지속기간(large-duration)의 펄스(또는 펄스들의 조합)이 제 2 픽셀 명암 경계에 도달하기 위해 활성화되고, 제 2 및 제 3 픽셀 명암 경계 사이의 픽셀 명암 레벨의 제 2 범위 내에서, 제 1 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)은 활성화되어 있다. 제 3 픽셀 명암 경계에 도달시, 제 2 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)는 활성화되어 있는 제 1 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)로 현재 활성화된다. 이 방식으로 펄스 폭 세그먼트들을 형성하는 것은 모션 컨투어링을 줄이는데 바람직하다.
Figure R1020057002532
모션 컨투어링, 펄스 폭 변조, 픽셀 명암 경계, 드라이버 회로, 펄스 폭 세그먼트

Description

하이브리드 코딩에 의한 펄스 폭 변조 디스플레이{Pulse width modulated display with hybrid coding}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2002년 8월 13일자로 출원된, 미국 임시 특허 출원 번호 제 60/404,156 호의 35 U.S.C. 119(e)하에 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 펄스 폭 변조 광 프로젝션 시스템에 관한 것이고, 더 상세하게는, 모션 컨투어링(motion contouring)을 최소화하기 위해 펄스 폭 변조 광 프로젝션 시스템을 동작시키는 기술에 관한 것이다.
현재, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로서 알려져 있고, 직사각형 어레이로 배열되는 복수의 개별적으로 이동 가능한 마이크로미러들을 포함하는 반도체 디바이스의 유형이 존재한다. 각 마이크로미러는 비트를 래칭(latching)하는 대응 드라이버 셀의 제어 하에 일반적으로 약 10 내지 12도로, 한정된 호(arc) 주위를 회전한다. 이전에 래칭된 "1" 비트의 적용시, 상기 드라이버 셀은 관련된 마이크로미러 셀로 하여금 제 1 위치로 회전하게 한다. 역으로, 이전에 래칭된 "0" 비트의 드라이버 셀로의 적용은 상기 드라이버 셀로 하여금 관련된 마이크로미러를 제 2 위치로 회전하게 한다. 광원과 프로젝션 렌즈 사이의 DMD를 적당히 위치시킴으로써, DMD 디바이스의 각 개개의 마이크로미러는 대응 드라이버 셀에 의해 제 1 위치로 회전될 때, 렌즈를 통해 광원으로부터의 빛을 반사시키고 디스플레이내 개개의 픽처 요소(픽셀)를 조명하기 위해 디스플레이 스크린으로 반사시킬 것이다. 제 2 위치로 회전될 때, 각 마이크로미러는 디스플레이 스크린으로부터 멀리 빛을 반사시키고, 대응 픽셀이 어둡게 나타나도록 한다. 그러한 DMD 디바이스의 한 예는 텍사스 달라스, 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments, Dallas Texas)로부터 입수할 수 있는 DLPTM 프로젝션 시스템의 DMD이다.
설명된 유형의 DMD를 통합시키는 현대의 프로젝션 시스템들은 마이크로미러들이 "오프(off)" 상태로 있는(즉, 그들의 제 2 위치로 회전되는) 동안의 기간과 대비하여, 개개의 마이크로미러들이 "온(on)" 상태로 있는(즉, 그들의 제 1 위치로 회전되는) 동안의 듀티 사이클(duty cycle)을 제어함으로써 개개 픽셀들의 휘도(조명)를 제어한다. 이를 위하여, 그러한 현대 DMD-유형의 프로젝션 시스템들은 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 내의 펄스들의 상태에 따라 각 마이크로미러의 상기 듀티 사이클을 변경시킴으로써 픽셀 휘도를 제어하기 위해 펄스 폭 변조를 이용한다. 각 펄스 폭 세그먼트는 서로 다른 시간 지속기간의 펄스들의 스트링을 포함한다. 펄스 폭 세그먼트에서 각 펄스의 상태(즉, 각 펄스가 온인지 오프인지의 여부)는 마이크로미러가 그 펄스의 지속기간에 대해 온 혹은 오프 상태인지의 여부를 결정한다. 다시 말하면, 온 상태인(작동되는) 펄스 폭 세그먼트에서의 펄스들의 폭들의 합이 크면 클수록, 각 마이크로미러의 듀티 사이클이 길어진다.
DMD를 사용하는 텔레비젼 프로젝션 시스템에서, 프레임 간격, 즉 연속적인 이미지들을 디스플레이하는 사이의 시간은 선택된 텔레비젼 표준에 의존한다. 미국에서 현재 사용중인 NTSC 표준은 1/60 초의 프레임 간격을 요구하는 반면, 어떤 유럽 텔레비젼 표준들은 1/50 초의 프레임 간격을 사용한다. 현대 DMD-유형의 텔레비젼 프로젝션 시스템들은 각 프레임 간격 동안 적, 녹, 청 이미지들을 동시에 또는 연속적으로 프로젝팅함으로써 일반적으로 컬러 디스플레이를 수행한다. 일반적인 순차 DMD-유형의 프로젝션 시스템은 DMD의 광 경로에 개입된 모터-구동 컬러 휠(motor-driven color wheel)을 사용한다. 연속적인 간격들 동안, 적, 녹, 및 청 빛이 각각 DMD에 해당하도록, 상기 컬러 휠은 복수의 개별적인 원색 윈도우들, 일반적으로 적, 녹 및 청을 가진다. 컬러 픽처를 이루기 위해, 적, 녹 및 청 빛은 각 연속적인 프레임 간격 내에서 적어도 한 번 DMD에 해당되어야 한다. 하나의 적, 하나의 녹 및 하나의 청 이미지가 만들어지고 각각 프레임 간격의 1/3을 소비하면, 컬러들 사이의 큰 간격은 지각할 수 있는 컬러 브레이크업(color breakup)을 움직임으로 생성할 것이다. 현대의 DMD 시스템들은 각 컬러를 몇몇 간격들로 쪼개고 상기 간격들을 제 시간에 인터리빙함으로써 이 문제를 다루고, 그에 따라 컬러들 사이의 지연을 줄인다.
컬러 픽처를 생성하기 위해 각 프레임 간격 동안 각 원색의 다수의 이미지들을 만드는 능력을 가진 상술된 유형의 펄스 폭 변조 프로젝션 시스템들은 종종 장면에서의 움직임 또는 뷰어(viewer)의 눈의 움직임과 관련된 것들과 같은, 작은 진폭의 과도들(transient) 상에서 모션 컨투어링을 받는다. 아티팩트의 이러한 유형은 디스플레이 기간의 서로 다른 부분들에 걸친 광 펄스들의 분포에서의 변화들에 기인한다.
미국 특허 제 5,986,640 호는 둘 이상의 시간-인접 세그먼트들(간격들) 사이에서 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스에서의 최상위 비트들을 분할함으로써 모션 컨투어링을 줄이는 방식을 밝히고 있다. 이 방식은 컨투어링을 줄이기는 하지만, 모든 과도들 상에서의 컨투어링을 제거하지 않는다. 또한, 컨투어링을 줄이기에 충분한 방식으로 비트들을 분할하는 것은 각 픽셀이 어드레싱되어야 하는 횟수를 증가시킬 것이고, 그에 따라 그러한 어드레싱을 달성하기 위해 필요한 대역폭을 증가시킬 것이다.
따라서, 종래 기술의 상기 언급된 단점들을 극복하는 동안 모션 컨투어링을 줄이기 위해 펄스 폭 변조 디스플레이를 동작시키는 기술에 대한 필요가 있다.
발명의 요약
본 원리들에 따라, 프로젝션 렌즈를 통해 광원으로부터 빛을 선택적으로 반사시키고 디스플레이 스크린으로 반사시키기 위해, 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device)(DMD)를 통합시키는 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템과 같은, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템을 동작시키기 위해 제공되는 방법이 있다. 그러한 디스플레이 시스템에서, 주어진 컬러에 대한 각 픽셀의 조명은 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 내의 펄스들에 응답하여 제어된다. 각 세그먼트 내에서의 각 펄스의 상태는 그 펄스와 관련된 기간 동안 픽셀이 조명되는지의 여부를 결정한다. 모션 컨투어링의 발생을 줄이기 위해, 픽셀 휘도는 선택된 펄스들을 작동시킴으로써 증가되고 그 결과 제 1 및 제 2 픽셀 휘도 경계들 사이의 휘도 레벨들의 제 1 범위 내에서, 제 1 대-지속기간(large-duration)의 펄스(또는 펄스들의 조합)는 상기 제 2 픽셀 휘도 경계에 도달하도록 작동되게 된다. 제 2 및 제 3 픽셀 휘도 경계들 사이의 픽셀 휘도 레벨들의 제 2 범위 내에서, 상기 제 1 대-지속기간 펄스(또는 펄스들의 조합)는 작동된 채로 남아있고, 제 3 픽셀 휘도 경계에 도달시, 작동된 채로 남아있는 상기 제 1 대-지속기간의 펄스와 더불어, 제 2 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)는 또한 작동된 채로 남아있다.
픽셀 휘도가 증가함에 따라, 각각의 이미 작동된 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)가 작동된 채로 있는 상태에서, 다른 아직 작동되지 않은 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)는 연속적으로 더 높은 픽셀 휘도 경계에 도달시 작동되게 된다. 각 픽셀 휘도 경계에서 작동되게 되는 각 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)는 한 번은 작동되기 때문에 "온도계 코드" 펄스라고 언급되고, 상기 펄스(또는 펄스들의 조합)는 수은 온도계의 온도 레벨과 유사한 방식으로 상기 휘도 경계 상의 픽셀 휘도에서의 다른 증가들 상에서 작동되는 상태로 남아있다. 각 세그먼트 내에서의 펄스들 각각의 폭(즉, 지속기간)에 의존하여, 주어진 세그먼트는 하나 이상의 그러한 온도계 코드 펄스를 포함할 수 있다. 그러나, 주어진 픽셀 휘도 경계에 도달하기 위한 픽셀 휘도에서의 증가시, 단일 이전에 작동되지 않은 온도계 코드 펄스만이 상태를 변화시킨다(즉, 작동되게 된다). 반대로, 픽셀 휘도가 주어진 픽셀 휘도 경계로 감소될 때, 작동된 단일 온도계 코드 펄스만이 아직 작동되지 않아야 하고 따라서 작동된 채로 있는 다른 온도계 코드 펄스들과 함께, 현재 작동되지 않는다.
도 1은 종래 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템의 블록 개략도를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 상기 디스플레이 시스템의 부분을 포함하는 컬러 휠의 정면도(frontal view)를 도시한 도면.
도 3 내지 도 7은 본 원리들에 따라 모션 컨투어링을 줄이기 위해 주어진 컬러에 대해 도 1의 디스플레이 시스템내에서 픽셀들 중 하나의 휘도를 제어하는 복수의 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 각각을 도시하는 펄스 맵의 집합적인 예시를 도시한 도면.
상세한 설명
도 1은 2001년 6월, 텍사스 인스트루먼츠에 의해 출판되고 본 명세서에 참조적으로 통합된 응용 보고서 "단일 패널 DLPTM 프로젝션 시스템 광학(Single Panel DLPTM Projection System Optics)"에서 밝혀진 유형의 종래의 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템(10)을 도시하고 있다. 시스템(10)은 컬러 휠(14)을 통한 램프로부터 그리고 적분기 로드(integrator rod)(15)로 빛을 반사하는 포물선 반사경(13)의 초점에 놓여진 램프(12)를 포함한다. 모터(16)는 램프(12)와 적분기 로드(15) 사이에 적, 녹 및 청 주요 컬러 윈도우들 중 분리된 하나를 놓기 위해 컬러 휠(14)을 회전시킨다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 컬러 휠(14)은 정반대의 적, 녹 및 청 컬러 윈도우들 171 및 174, 172 및 175, 그리고 173 및 176을 각각 가진다. 따라서, 모터(16)가 반시계 방향으로 도 2의 컬러 휠(14)을 회전함에 따라, 적, 녹 및 청 빛은 RGBRGB 시퀀스로 도 1의 적분기 로드(15)에 부딪칠 것이다. 실제적으로, 모터(16)는 충분히 높은 속도로 컬러 휠(14)을 회전시키고 그 결과 1/60 초의 프레임 간격 동안, 적, 녹 및 청 빛은 각각 적분기 로드에 5번 부딪치고, 프레임 간격 내에서 15 컬러 이미지들을 생성한다. 3원색들 각각을 연속적으로 부여하기 위해 다른 메커니즘들이 존재한다. 예를 들면, 컬러 스크롤링 메커니즘(도시되어 있지 않음)도 또한 이 일을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 적분기 로드(15)는 램프(12)로부터의 빛을, 그 빛이 컬러 휠(14)의 적, 녹 및 청 컬러 윈도우들 중 연속적인 하나를 지날 때, 중계 광학(relay optics)(18)의 세트에 집중시킨다. 중계 광학(18)은 상기 빛을 접힌 미러를 충돌시키는 복수의 평행 빔들로 확산시키고, 렌즈들(22)의 세트를 통해 빔들을 반사시키고 내부 전 반사(Total Internal Reflectance)(TIR) 프리즘(23)으로 반사시킨다. TIR 프리즘(23)은, 프로젝션 렌즈(26) 및 스크린(28)으로의 선택 반사를 위해, 텍사스 인스트루먼츠사제의 DMD 장치와 같은, DMD(Digital Micromirror Device;24)로 평행 광 빔들을 반사시킨다.
DMD(24)는 어레이로 배열되는 복수의 개별적인 미러들(도시되어 있지 않음)을 가진 반도체 디바이스의 형태를 취한다. 예로서, 텍사스 인스트루먼츠 사에 의해 제조되고 팔린 DMD는 720 행들과 1280 열들의 마이크로미러 어레이를 가지고, 스크린(28)에 프로젝팅되는 결과적인 픽처내에서 921,600 픽셀들을 생성한다. 다른 DMD들은 마이크로미러들의 다른 배열을 가질 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, DMD 내에서의 각 마이크로미러는 드라이버 셀에서 이전에 래칭된 이진 비트의 상태에 응답하여 대응하는 드라이버 셀(도시되어 있지 않음)의 제어 하에 한정된 호 주위를 회전한다. 각 마이크로미러는 드라이버 셀에 적용되는 래칭된 비트가 각각 "1" 또는 "0"인지의 여부에 의존하는 제 1 및 제 2 위치 중 하나로 회전한다. 그것의 제 1 위치로 회전될 때, 각 마이크로미러는 대응하는 픽셀을 조명하기 위해 빛을 렌즈(26)로 및 스크린(28)으로 반사시킨다. 각 마이크로미러는 그것의 제 2 위치로 회전되는 채로 있지만, 상기 대응하는 픽셀은 어두워지게 된다. 각 마이크로미러가 프로젝션 렌즈(26)를 통해 및 스크린(28)(마이크로미러 듀티 사이클)으로 빛을 반사하는 사이의 간격은 픽셀 휘도를 결정한다.
DMD(24)내의 개별적인 드라이버 셀들은 본 기술에서 잘 알려지고 (본 명세서에 참조적으로 통합된) (1994년 10월의) HDTV에 관한 국제 워크숍에서 알.제이.그로브(R.J.Grove) 등의 문서 "마이크로미러 디바이스에 기초한 고해상도 디스플레이 시스템(High Definition Display System Based on Micromirror Device)"에서 설명된 회로에 의해 예시된 유형의 드라이버 회로(30)로부터의 구동 신호들을 수신한다. 드라이버 회로(30)는 프로세서(31)에 의해 드라이버 회로에 적용되는 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스들에 따라 DMD(24)내 드라이버 셀들에 대한 드라이버 신호들을 생성한다. 각 펄스 폭 세그먼트는 서로 다른 시간 기간의 펄스들의 스트링을 포함하고, 각 펄스의 상태는 상기 펄스의 기간 동안 마이크로미러가 온인지 오프인지의 여부를 결정한다. (최소 유효 비트 또는 LSB로서 몇 번 언급되는) 펄스 폭 세그먼트 내에서 일어날 수 있는 가장 짧은 가능한 펄스(즉, 1-펄스)는 15-마이크로초 기간을 가지는 반면, 세그먼트내 더 큰 펄스들은 LSB 기간의 정수곱인 기간을 각각 가진다. 실제적으로, 펄스 폭 세그먼트내 각 펄스는 디지털 비트 스트림내의 비트에 대응하고 그것의 상태는 대응하는 펄스가 온인지 오프인지의 여부를 결정한다. "1" 비트는 (온 상태로) 작동되는 펄스를 나타내는 반면, "0" 비트는 작동되지 않는 펄스를 나타낸다.
본 원리들의 모션 컨투어링 최소화 방법은 3 원색들이 각각 다섯 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스에서 디스플레이되는 도 1의 필드 순차 시스템에 대한 다음의 예에 의해 가장 양호하게 이해될 수도 있다. 각 펄스 폭 세그먼트는 51 LSBs의 종합 펄스폭을 가지고, 다섯 펄스 폭 세그먼트들의 각 시퀀스는 255 LSBs의 종합 펄스 폭을 가지고, 그 결과 각 픽셀로 하여금 주어진 컬러에 대해 256 휘도 레벨들 중 하나를 가지는 것을 가능하게 한다. 각 LSB(1-펄스)는 일반적으로 15 마이크로초들의 기간을 가진다. 따라서, 각 51 LSB 펄스 폭 세그먼트는 765 마이크로초의 기간을 가진다. 표 1은 펄스 폭 시퀀스를 포함하는 상기 다섯 세그먼트들 각각에서의 LSB들의 예시적인 배열을 설명하고 있다.
세그먼트 펄스 폭(LSB)
세그먼트 1 7 4 13 2 13 6 6
세그먼트 2 7 7 13 1 13 4 6
세그먼트 3 7 4 13 2 13 6 6
세그먼트 4 7 7 13 1 13 4 6
세그먼트 5 7 4 13 2 13 6 6
모션 컨투어링은 하나 이상의 다른 펄스들이 휘도내 연속적인 하나의-최소 유효 비트(즉, 1-펄스) 변경을 위해 작동될 때 작동되지 않는 펄스들의 수 및 폭을 최소화함으로써 본 원리들에 따라 최소화된다. 특히, 픽셀 휘도를 증가시키기 위해, 하나 이상의 세그먼트들에서 선택된 펄스들은 작동되고, 그 결과 각 연속적인 픽셀 휘도 경계에서, 아직 작동되지 않은 대-지속기간의 펄스(즉, 예시적인 실시예에서의 13-펄스, 또는 펄스들의 조합, 7-펄스와 6-펄스와 같은)는 작동되게 된다. 게다가, 예상 픽셀 휘도 경계에 도달시 이전에 작동된 각각의 대-지속기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)는 작동되는 채로 있다. 주어진 픽셀 휘도 경계에 도달하도록 작동되게 되는 각 대 지속-기간의 펄스(또는 펄스들의 조합)은 한 번은 작동되기 때문에 "온도계 코드" 펄스로서 언급되고, 각각의 그러한 온도계 코드 펄스는 수은 온도계에서 수은과 유사한 방식에서 픽셀 휘도 경계 상의 픽셀 휘도에서의 다른 증가들 상에서 작동되는 상태로 남아 있다. (특정 온도 레벨에 도달시, 상기 수은은 온도 증가에 응답하는 레벨 상에서 계속 올라간다.) 각 세그먼트내 펄스들 각각의 폭(즉, 기간)에 의존하여, 주어진 펄스 폭 세그먼트는 다중 온도계 코드 펄스들을 가질 수 있다.
도 3 내지 도 6은 집합적으로 휘도 레벨들 #0 - #255 각각에서 주어진 컬러에 대한 대응 픽셀을 조명하는 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스의 펄스맵을 도시하고 있다. 예시된 실시예에서, 세그먼트(3)는 픽셀 휘도가 상기 경계 위로 증가할 때 작동되는 상태에 있는 픽셀 휘도 경계에 도달하기 위해 작동된 각 온도계 코드 펄스와 함께 온도계 코드 펄스들이 작동되는 제 1 세그먼트로서 선택된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 휘도 레벨 #1에 도달하는 것은 1-펄스의 작용을 요구한다. 세그먼트 3은 이 예에서 1-펄스를 가지지 않으므로, 세그먼트 2내의 1-펄스가 작동된다. 픽셀 휘도 레벨 #2에 도달하기 위해, 세그먼드 3내의 2-펄스는 이 휘도 레벨에서 작동되지 않은 세그먼트 2내의 1-펄스로 작동되게 된다. 픽셀 휘도 레벨 #3에 도달하기 위해, 세그먼트 내의 1-펄스 및 세그먼트 3 내의 2-펄스가 작동된다.
휘도 레벨 #4를 달성하기 위해, 세그먼트(3)내의 4-펄스는 이 휘도 레벨에서 작동되지 않은 이전에 작동된 펄스들로 작동된다. 각각의 픽셀 휘도 레벨들 #5 내지 #12를 달성하기 위해, 세그먼트 3 내의 4-펄스, 2-펄스 및 6-펄스(제 1) 및 세그먼트 2 내의 1-펄스 중 선택된 것들이 작동되게 된다. 휘도 레벨 #13(제 1 픽셀 휘도 경계를 구성하는) 휘도 레벨 #13은 이 픽셀 휘도 레벨에서 작동되지 않는 다른 펄스들 모두로 세그먼트 3 내의 13-펄스(제 1)를 작동시킴으로써 도달된다.
휘도 레벨 #14에 도달하기 위해, 세그먼트 2내의 1-펄스는 작동되는 상태에 있는 세그먼트 3에서의 13-펄스(제 1)로 작동된다. 따라서, 제 1 픽셀 휘도 경계(휘도 레벨 #13) 위에서, 세그먼트 3내의 13-펄스(제 1)가 작동된 채로 있다. 그러므로, 세그먼트 3 내의 13-펄스(제 1)는 작동되고 있는 그 세그먼트에 제 1 온도계 코드 펄스를 구성한다. 각각의 휘도 레벨들 #14-#25는 작동된 세그먼트 3 내의 13-펄스를 유지하고 세그먼트 3 내의 4-펄스, 2-펄스 및 6-펄스(제 1) 및 세그먼트 2 내의 1-펄스를 작동시킴으로써 달성된다. 휘도 레벨 #26(제 2 픽셀 휘도 경계를 구성하는)에서, 세그먼트 3 내의 13-펄스(제 2)는 작동되게 되고, 동일 세그먼트 내의 13-펄스(제 1)내의 13-펄스(제 1)는 작동된 채로 있다. 픽셀 휘도 레벨 #27에서, 세그먼트 3 내의 13-펄스들(제 1 및 제 2) 모두는 작동된 채로 있고, 세그먼트 2내의 1-펄스는 이 휘도 레벨에서 작동된다. 따라서, 세그먼트 3 내의 13-펄스(제 2)는 작동될 그 세그먼트 내에 제 2 온도계 코드 펄스를 구성한다.
휘도 레벨들 #28-#61 각각은 작동되는 세그먼트(3)에서 두 개의 13-펄스들(제 1 및 제 2)을 유지하고, 세그먼트(3)에서의 7-펄스, 4-펄스, 2-펄스 및 6-펄스 (제 1 및 제 2) 중 선택된 하나와 세그먼트(2)에서의 7-펄스, 1-펄스 및 4-펄스 중 선택된 하나를 작동시킴으로써 수행된다. 휘도 레벨 #39에서, 세그먼트 3 내의 7-펄스 및 6-펄스(제 2) 모두가 작동되고, 이들 펄스들 모두는 픽셀 휘도 레벨이 증가함에 따라 작동된 채로 있다. 따라서, 세그먼트 3 내의 7-펄스 및 6-펄스(제 2)는 집합적으로 조합 온도계 코드 펄스를 구성한다. 픽셀 휘도 레벨 #51에서, 세그먼트 3 내의 모든 펄스들은 작동되게 됨을 유념하라. 세그먼트 3에서의 2-펄스를 제외하고, 그 세그먼트 내의 모든 다른 펄스들은 픽셀 휘도 레벨이 휘도 레벨 #51 위로 증가함에 따라 작동된 채로 있다.
도 4를 참조하면, (연속적으로 더 높은 픽셀 휘도 경계를 구성하는) 휘도 레벨 #62에서, 세그먼트(2)에서의 13-펄스(제 1)는 2-펄스를 제외한 세그먼트(3)에서의 모든 펄스들과 함께 작동되게 된다. 휘도 레벨 #63에 도달하기 위해, 세그먼트(2)에서의 1-펄스는 작동되고, 세그먼트(2)에서의 13-펄스(제 1) 및 2-펄스를 제외한 세그먼트(3)에서의 모든 펄스들은 작동된 채로 있다. 따라서, 세그먼트(2)에서의 13-펄스(제 1)는 작동되는 상기 세그먼트에서 제 1 온도계 코드 펄스가 된다.
또한 도 4의 휘도 레벨들 #63-#74 중 하나에 도달하기 위한 픽셀 휘도의 증가들은 작동되는 상태로 있는 세그먼트(3)에서의 모든 다른 펄스들과 함께, 작동되는 상태로 남아 있는 세그먼트(2)에서의 이전에 작동된 온도계 코드 펄스(즉, 13-펄스(제 1))와 함께 세그먼트(2)에서의 펄스들과 세그먼트(3)에서의 2-펄스 중 선택되는 것들을 작동시킴으로써 수행된다. 휘도 레벨 #75에 도달하기 위해, 세그먼트 2 내의 13-펄스(제 2)는, 그 세그먼트 내의 이전에 작동된 온도계 코드 펄스와 함께, 그리고 2-펄스를 제외한 세그먼트 3 내의 펄스들 모두와 함께 작동되게 된다. 휘도 레벨 #75 위에서, 세그먼트 2 내의 13-펄스(제 2)는 작동된 채로 있다. 따라서, 세그먼트 2 내의 13-펄스(제 2)는 관련된 픽셀 휘도 경계에 도달 시 작동되고, 그 픽셀 휘도 경계 위의 픽셀 휘도로 증가시키기 위해 작동된 채로 있는 이러한 세그먼트 내에 제 2 온도계 코드 펄스를 구성한다.
현재 이해될 수 있는 바와 같이, 각 세그먼트에서의 각 대-지속기간의 펄스(예를 들면, 13-펄스들), 또는 집합적으로 대-지속기간의 펄스를 포함하는 펄스들의 조합(예를 들면, 세그먼트(3)에서의 7-펄스 및 6-펄스(제 2))은, 일단 관련된 픽셀 휘도 경계에 도달하도록 작동되면, 연속적으로 더 높은 픽셀 휘도 레벨들을 위해 작동되는 상태에 있다. 따라서, 각각의 그러한 펄스(또는 펄스들의 조합)은 본 원리들에 따라 온도계 코드 펄스를 구성한다. 실용상, 각각의 온도계 코드 펄스는 충분히 큰(즉, 충분하게 긴 지속기간의) 특성을 가지므로, 픽셀 휘도 경계에에 도달하도록 작동되면, 펄스는 세그먼트의 전체 펄스들의 수를 제한하면서 그 픽셀 휘도 경계 위의 휘도 레벨들에서 작동된 채로 있다. 즉, 주어진 픽셀 휘도 경계에서, 단일 온도계 코드 펄스(또는 온도계 코드 펄스를 포함하는 이와 같은 펄스들의 조합)는 작동되게 되고 픽셀 휘도가 그 경계 위로 증가함에 따라 작동된 채로 있다. 역으로, 주어진 픽셀 휘도 경계로 픽셀 휘도를 감소시키기 위해, 단지 단일 온도계 펄스가 작동되지 않게 되고 아직 작동되지 않은 온도계 코드 펄스들은 다음에 연속하는 하위 픽셀 휘도 경계에 도달할 때까지 작동된 채로 있다. 그러나, 각 세그먼트내의 각 온도계 코드 펄스는 작동 및 작동하지 않을 때, 픽셀 휘도에 있어서의 증분 변화가 눈에 띄는 과도 현상(transient)이 있도록 지나치게 크지 않아야 한다(즉, 다음 고위 레벨로의 픽셀 휘도의 증가 또는 다음 하위 레벨로의 픽셀 휘도의 감소).
더욱이, 온도계 코드 펄스들의 선택은 특정 휘도 상태에 도달하기 위해 실질적으로 단일 펄스 폭 세그먼트로 펄스들의 "스와핑(swapping)"(즉, 작동되는 펄스들의 선택)으로 제한되도록 되어야만 한다. 그러나, 본 발명의 이점들을 얻기 위해 펄스들의 스와핑을 실질적으로 단일인 세그먼트(즉, 변경된 2진 펄스 배열)로 제한할 필요가 없다. 특정 휘도 레벨에 도달하는 펄스들의 스와핑은 단일 세그먼트에서의 단일 온도계 코드 펄스(또는 펄스들의 조합)가 연속 픽셀 휘도 경계들 사이에서 작동되거나 작동되지 않는 한, 몇몇 세그먼트들 사이에서 일어날 수 있다.
전술한 사항은 펄스 폭 변조 디스플레이에서 모션 컨투어링을 최소화하는 기술을 설명하고 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 픽셀들을 갖는 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법으로서, 주어진 컬러에 대한 각각의 상기 픽셀의 조명은 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스의 각각의 세그먼트 내에서 펄스들에 응답하여 제어되고, 각각의 세그먼트에서의 각각의 펄스의 상태는 상기 픽셀이 상기 펄스와 연관된 기간 동안 조명되는지의 여부를 결정하는, 상기 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,
    제 1 및 제 2 픽셀 휘도 경계들 사이의 픽셀 휘도 레벨들의 제 1 범위 내에서 제 1 대-지속기간의 펄스 요소(a first large-duration pulse element)가 작동되게 되어 상기 제 2 픽셀 휘도 경계에 도달하게 되고, 제 2 및 제 3 픽셀 휘도 경계들 사이의 픽셀 휘도 레벨들의 제 2 범위 내에서 상기 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되는 상태를 유지하고, 상기 제 3 픽셀 휘도 경계에 도달시 상기 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되는 상태로 있으면서 제 2 대-지속기간의 펄스 요소(a second large-duration pulse element)가 작동되도록, 픽셀 휘도를 증가시키기 위해 펄스들을 작동시키는 단계를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 단일 펄스를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 펄스들의 조합을 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 대-지속기간의 펄스 요소의 지속기간은 픽셀 휘도에서의 점진적인 증가를 위해 과도 현상(transient)을 최소화하여 픽셀 휘도 경계에 도달하도록 선택되고 각각의 세그먼트에서의 펄스들의 수를 최소화하도록 선택되는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 상기 대-지속기간의 펄스 요소들은 같은 세그먼트에 존재하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 상기 대-지속기간의 펄스 요소들은 서로 다른 세그먼트들에 존재하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    픽셀 휘도를 증가시키도록 작동되는 상기 펄스들은 같은 세그먼트로 제한되는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  8. 복수의 픽셀들을 갖는 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법으로서, 주어진 컬러에 대한 각각의 상기 픽셀의 조명은 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스의 각각의 세그먼트 내에서 펄스들에 응답하여 제어되고, 각각의 세그먼트에서의 각각의 펄스의 상태는 상기 픽셀이 상기 펄스와 연관된 기간 동안 조명되는지의 여부를 결정하는, 상기 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,
    제 1 픽셀 휘도 경계에서, 작동되었던 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 이제 작동되지 않게 되고, 상기 제 1 픽셀 휘도 경계보다 더 낮은 제 2 픽셀 휘도 경계에서 상기 제 1 대-지속기간의 펄스 요소는 작동되지 않은 상태를 유지하면서 제 2 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되지 않게 되도록, 펄스들을 작동되지 않게 함으로써 픽셀 휘도를 감소시키는 단계를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 단일 펄스를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 펄스들의 조합을 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    각각의 대-지속기간의 펄스 요소의 지속기간은, 픽셀 휘도에서의 단위 감소(unitary decrease)와 연관된 과도 현상을 최소화하여 픽셀 휘도 경계에 도달하고 각각의 세그먼트에서의 펄스들의 수를 최소화하도록 선택되는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 대-지속기간의 펄스 요소들은 같은 세그먼트에 존재하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 대-지속기간의 펄스 요소들은 서로 다른 세그먼트들에 존재하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 작동되지 않는 펄스들은 같은 세그먼트로 제한되는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템 동작 방법.
  15. 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템에 있어서,
    광원,
    입사광을 스크린으로 포커싱하는 프로젝션 렌즈,
    어레이로 배열된 복수의 개개의 마이크로미러들을 가진 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device)로서, 각각의 마이크로미러는 상기 마이크로미러와 연관된 드라이버 셀에 적용되는 구동 신호의 수신에 응답하여 호(arc) 주위를 회전하여 상기 광원으로부터 상기 프로젝션 렌즈로 그리고 상기 스크린으로 빛을 반사시켜 픽처 요소(픽셀)를 조명하는, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스,
    상기 프로젝션 렌즈로의 반사를 위해 3 원색들 각각을 상기 디지털 마이크로미러 디바이스에 연속적으로 부여하는 수단,
    제 1 및 제 2 픽셀 휘도 경계들 사이의 픽셀 휘도 레벨들의 제 1 범위 내에서 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되게 되어 상기 제 2 픽셀 휘도 경계에 도달하게 되고, 제 2 및 제 3 픽셀 휘도 경계들 사이의 픽셀 휘도 레벨들의 제 2 범위 내에서 상기 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되는 상태를 유지하고, 상기 제 3 픽셀 휘도 경계에 도달시 상기 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되는 상태로 있으면서 제 2 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되도록, 선택된 펄스들을 작동시킴으로써 픽셀 휘도를 증가시키기 위해 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스를 형성하는 프로세서, 및
    상기 픽셀을 조명하기 위해 상기 디지털 마이크로미러 디바이스를 구동하는 상기 프로세서에 의해 형성된 펄스 폭 세그먼트의 상기 시퀀스들에 응답하는 드라이버 회로를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 단일 펄스를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 펄스들의 조합을 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템.
  18. 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템에 있어서,
    광원,
    입사광을 스크린으로 포커싱하는 프로젝션 렌즈,
    어레이로 배열되는 복수의 개개의 마이크로미러들을 가진 디지털 마이크로미러 디바이스로서, 각각의 마이크로미러는 상기 마이크로미러와 연관된 드라이버 셀에 적용되는 구동 신호의 수신에 응답하여 호 주위를 회전하여 상기 광원으로부터 상기 프로젝션 렌즈로 그리고 상기 스크린으로 빛을 반사시켜 픽처 요소(픽셀)를 조명하는, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스,
    상기 프로젝션 렌즈로의 반사를 위해 3 원색들 각각을 상기 디지털 마이크로미러 디바이스에 연속적으로 부여하는 수단,
    제 1 픽셀 휘도 경계에서, 작동되었던 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 이제 작동되지 않게 되고, 상기 제 1 픽셀 휘도 경계보다 더 낮은 제 2 픽셀 휘도 경계에서 상기 제 1 대-지속기간의 펄스 요소가 작동되지 않은 상태를 유지하면서 제 2 대-지속기간의 펄스 요소는 작동되지 않게 되도록, 선택된 펄스들을 작동되지 않게 함으로써 픽셀 휘도를 감소시키기 위해 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스들을 형성하는 프로세서, 및
    상기 픽셀을 조명하도록 상기 디지털 마이크로미러 디바이스를 구동하는 상기 프로세서에 의해 형성되는 펄스 폭 세그먼트들의 상기 시퀀스에 응답하는 드라이버 회로를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 단일 펄스를 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대-지속기간의 펄스 요소들 중 적어도 하나는 펄스들의 조합을 포함하는, 펄스 폭 변조 디스플레이 시스템.
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