KR20050042156A - 개선된 모션 양상을 갖는 펄스 폭 변조된 디스플레이 - Google Patents

개선된 모션 양상을 갖는 펄스 폭 변조된 디스플레이 Download PDF

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Abstract

필드 순차 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템(10)은, 대응하는 픽셀을 조명하도록 광을 스크린(28) 상으로 반사하기 위해 각각 선택적으로 회전하는 복수의 마이크로미러들을 갖는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 포함한다. 구동기 회로(30)는 프로세서(31)에 의해 형성된 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스들에 응답하여 DMD(24)를 제어한다. 프로세서(31)는 인접한 픽셀 밝기 경계들 사이의 픽셀 밝기 값들의 범위 내에서 원색들의 세트 중 주어진 하나에 대한 픽셀 밝기를 변경하기 위해 펄스 폭 세그먼트 시퀀스들을 형성한다. 다른 펄스 폭 세그먼트 내의 하나 이상 선택된 펄스들의 상태가 픽셀들 밝기의 변화로서 변경될 때, 세그먼트 내의 모든 펄스들이 동일한 상태(모두 가동되거나 비가동된 상태)를 갖지 않는다면, 프로세서(31)는 단지 단일 펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스의 상태를 변경함으로써 주어진 색에 대한 픽셀 밝기를 변경한다. 픽셀 밝기 변화의 결과인 광 재분배는 단일 펄스 폭 세그먼트에 대응하는 간격으로 제한되며, 그에 의해 시청자가 지각할 수 있는 시각 장애의 발생률을 감소시킨다.

Description

개선된 모션 양상을 갖는 펄스 폭 변조된 디스플레이{Pulse width modulated display with improved motion appearance}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 35 U.S.C. 119(e) 하의 2002년 8월 13일 제출된 미국 예비 출원 번호 제 60/401,156 호 및 2002년 10월 25일 제출된 미국 예비 출원 번호 제 60/421,314 호에 대한 우선권을 청구한다.
본 발명은 펄스 폭 변조된 광 프로젝션 시스템(pulse width modulated light projection system)에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 모션 아티팩트(motion artifact)들을 최소화하기 위한 펄스 폭 변조된 광 프로젝션 시스템을 동작시키기 위한 기술에 관한 것이다.
현재, 사각 어레이로 배열된 개별적으로 이동 가능한 복수의 마이크로미러(micromirror)들을 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device; DMD)로서 알려진 반도체 디바이스의 형태가 존재한다. 전형적으로 10-12℃ 정도에서 각각의 마이크로미러는 비트를 래칭(latching)한 대응 구동기 셀(driver cell)의 제어 하에서 제한된 아크를 중심으로 회전한다. 이전에 래칭된 "1" 비트를 인가할 때, 구동기 셀은 그의 관련 마이크로미러를 제 1위치로 회전하게 한다. 역으로, 이전에 래칭된 "0" 비트를 구동기 셀에 인가하는 것은 구동기 셀이 그의 관련 마이크로미러를 제 2위치로 회전하게 한다. 광원(light source) 및 프로젝션 렌즈(projection lens) 사이에 DMD를 적절히 위치시킴으로써, DMD 디바이스의 개개의 마이크로미러는, 그의 대응하는 구동기 셀에 의해 제 1위치로 회전되는 경우에, 디스플레이 내의 개개의 픽쳐 요소(픽셀)를 조명하기 위해 렌즈를 통해 광원으로부터 빛을 디스플레이 스크린으로 반사할 것이다. 그의 제 2위치로 회전될 때, 각각의 마이크로미러는 디스플레이 스크린으로부터 떨어져서 광을 반사하여, 대응하는 픽셀들이 어둡게 보이게 한다. 그러한 DMD 디바이스의 예는 텍사스 달라스에 있는 텍사스 인스트루먼트사의 DLPTM의 DMD 프로젝션 시스템이다.
전술된 형태의 DMD를 통합한 오늘날 프로젝션 시스템들은 개개의 마이크로미러들이 "온(on)" 상태(즉, 그들의 제 1위치로 회전됨)에 머무르는 동안의 의무 주기 대 마이크로미러들이 "오프(off)" 상태(즉, 그들의 제 2위치로 회전됨)에 머무르는 동안의 간격을 제어함으로써 개개의 픽셀들의 밝기(조명)를 제어한다. 이를 위해, 오늘날 그러한 DMD 형태의 프로젝션 시스템들은 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 내의 펄스들의 상태에 따라 각각의 마이크로미러의 의무 주기를 변경함으로써 픽셀 밝기를 제어하기 위해 펄스 폭 변조를 사용한다. 각각의 펄스 폭 세그먼트는 다른 시간 지속 기간의 펄스 스트링(string)을 포함한다. 펄스 폭 세그먼트 내의 각각의 펄스의 상태는 그들 펄스의 지속 기간 동안 마이크로미러가 온 상태 또는 오프 상태에 머무르는지(즉, 각각의 펄스가 온 또는 오프되는지)를 결정한다. 즉, 온된 펄스 폭 세그먼트 내의 펄스들이 많아질 수록 각 마이크로미러의 의무 주기는 더욱 길어진다.
DMD를 이용하는 텔레비전 프로젝션 시스템에서, 프레임 간격, 즉, 연속하는 이미지들을 디스플레이하는 사이의 시간은 선택된 텔레비전 표준에 의존한다. 미국에서 현재 사용하는 NTSC 표준은 1/60 초 간격을 요구하는 반면에, 특정 유럽 텔레비전 표준들은 1/50 초의 프레임 간격을 사용한다. 오늘날 DMD 형태의 텔레비전 프로젝션 시스템들은 전형적으로 각각의 프레임 간격 동안 동시에 또는 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 이미지들을 획득한다. 전형적인 순차적 DMD 형태의 프로젝션 시스템은 DMD의 광 경로에 삽입된 모터 구동 색 휠(motor-driven color wheel)을 이용한다. 색 휠은 복수의 개개의 색 창들, 전형적으로 적색, 녹색 및 청색을 가지며, 연속적인 간격들 동안, 적색광, 녹색광 및 청색광 각각은 DMD에 떨어진다. 색 화상을 획득하기 위해, 적색광, 녹색광 및 청색광은 각각의 연속적인 프레임 간격 내에 적어도 한번은 DMD에 떨어져야 한다. 단지 하나의 적색 이미지, 하나의 녹색 이미지 및 하나의 청색 이미지가 만들어지고 프레임 간격의 1/3 을 소비한다면, 그때 모션을 갖는 지각할 수 있는 색 분리를 생성하는 색들 간에 시간 지연이 발생할 것이다. 오늘날 DMD 시스템들은 각각의 색을 몇몇 간격들로 쪼개고 적절한 시간에 간격들을 상호 배치하고, 그에 의해 색들 간의 지연을 감소시킴으로써 이러한 문제점을 해결한다.
색 화상을 산출하기 위해 각각의 프레임 간격 동안에 각각이 원색의 다중 이미지들을 만드는 능력을 갖는 전술된 형태의 펄스 폭 변조된 프로젝션 시스템들은 종종 모션 아티팩트들을 경험한다. 디스플레이된 단일 이동하는 물체를 따라가려고 시도하는 시청자의 눈의 이동의 결과는 프레임 간격마다 다중 시간을 디스플레이한다.
따라서, 모션 아티팩트들의 출현을 감소시키기 위해 펄스 폭 변조된 디스플레이를 동작시키기 위한 기술의 필요성이 있다.
도 1는 오늘날의 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 디스플레이 시스템의 부분을 포함하는 색 휠의 정면도.
도 3-6는 본 원리들에 따라 모션 아티팩트들을 감소시키기 위해 도 1의 디스플레이 시스템 내의 픽셀들 중 하나의 대응하는 색의 밝기를 제어하는 펄스 폭 세그먼트들의 각각의 복수 시퀀스들을 도시한 펄스 맵.
본 원리들에 따라서, 광을 광원으로부터 프로젝션 렌즈를 통해 디스플레이 스크린으로 선택적으로 반사시키기 위해 디지털 마이크로미러 디바이스를 통합한 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템과 같은 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템을 동작시키기 위한 방법이 제공된다. 그러한 디스플레이 시스템에서, 각각의 색에 대한 각각의 픽셀의 조명은 DMD 디바이스를 구동시키는 구동기 회로에 인가된 펄스 폭 세그먼트들의 각각의 시퀀스 내의 펄스들에 응답하여 제어되며, 세그먼트 내의 개개의 펄스의 상태는 펄스와 관련된 간격 동안에 색에 대하여 픽셀이 조명되고 있는지를 결정한다. 본 원리들에 따라 모션 아티팩트들의 발생을 감소시키기 위해, 제 1픽셀 밝기 경계를 초과하지 않는 주어진 색에 대한 픽셀 밝기의 증가는 단지 단일 펄스 폭 세그먼트(pulse width segment) 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 가동시킴(즉, 온 함)으로써 획득된다. 제 1픽셀 밝기 경계 이상이지만 제 2픽셀 밝기 경계 이하인 픽셀 밝기의 증가는 단지 제 2펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 가동시킴으로써 발생하며, 제 1픽셀 밝기 경계에 도달하도록 이전에 가동된 제 1세그먼트 내의 모든 펄스들은 가동된 상태이다. 제 2픽셀 밝기 경계 이상이지만 제 3픽셀 밝기 경계 이하인 픽셀 밝기의 증가는 단지 제 3펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스 폭을 가동시킴으로써 획득되며, 제 2픽셀 밝기 경계에 도달하도록 가동된 제 1세그먼트 및 제 2세그먼트 내의 펄스들은 가동된 상태이다. 따라서, 세그먼트 내의 모든 펄스들의 모든 상태가 가동되지 않는다면, 제 2세그먼트 내의 하나 이상 선택된 펄스들은 픽셀들 각각의 증가된 밝기로서 가동될 때, 인접한 픽셀 밝기 경계들 간의 픽셀의 밝기 증가는 단지 단일 채워지지 않은 펄스 폭 세그먼트(즉, 펄스들이 가동되지 않는 펄스 폭 세그먼트) 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 가동시킴으로써 발생한다. 각각의 색에서, 펄스들이 가동된 펄스 폭 세그먼트는 펄스들이 이미 가동된 세그먼트에 대하여 인접한 시간에 놓인다. 각각의 색에 대하여 펄스 폭 세그먼트는 불 밝혀진 다른 색의 펄스 폭 세그먼트(즉, 대응하는 색을 조명하기 위해 하나 이상의 가동된 세그먼트들을 갖는 펄스 폭 세그먼트)에 대하여 인접한 시간에 놓인다. 즉, 백색 픽셀에 대하여, 불 밝혀진 색 세그먼트들 간의 차이는 존재하지 않는다.
역으로, 제 1픽셀 밝기 경계 이하가 아닌 픽셀 레벨에 대한 픽셀 밝기의 감소는 단지 단일 펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 비가동시킴으로써(오프 시킴) 발생한다. 제 1픽셀 밝기 경계 이하인(그러나 제 2픽셀 밝기 경계 이하는 아님) 픽셀 밝기의 감소를 획득하기 위해, 제 2펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스가 비가동되며, 제 1세그먼트 내의 펄스들은 모두 비가동된 상태이다. 제 2픽셀 밝기 경계 이하이지만 제 3픽셀 밝기 경계 이상인 픽셀 밝기의 감소는 단지 제 3펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스 폭을 비가동시킴으로써(제 1세그먼트 및 제 2세그먼트 내의 펄스들은 비가동된 상태임) 발생한다. 따라서, 세그먼트 내의 모든 펄스들이 비가동되면, 다른 세그먼트 내의 하나 이상 선택된 펄스들이 픽셀들 각각의 증가된 밝기로서 가동될 때, 인접한 픽셀 밝기 경계들 간의 픽셀의 밝기 감소는 단일 펄스 폭 세그먼트 내의 펄스들을 선택적으로 비가동시킴으로써 발생한다.
도 1는 여기에 참조로써 통합된 2001년 6월, 텍사스 인스트루먼트사의 공개된 "단일 패널 DLP" 애플리케이션 보고서에 공개된 타입의 오늘날 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 광을 램프로부터 색 휠(14)을 통해 적분기 로드(integrator rod)(15)로 반사하는 파라볼릭 반사기(parabolic reflector)(13)의 초점에 위치시킨 램프(12)를 포함한다. 모터(16)는 적색, 녹색 및 청색 원색 창들 중 개개의 하나를 램프(12) 및 적분기 로드(15) 사이에 위치시키기 위해 색 휠(14)을 회전시킨다. 도 2에 도시된 실시예에서, 색 휠(14)은 대향하는 적색, 녹색 및 청색 창들(171 및 174, 172 및 173 및 176) 각각을 갖는다. 따라서, 모터(16)가 도 2의 색 휠(14)을 시계 방향으로 회전시킴에 따라, 적색, 녹색, 청색 광은 RGBRGB 순서로 도 1의 적분기 로드에 충돌할 것이다. 실행하면, 모터(16)는 1/60 초 프레임 간격 동안에 적색, 녹색 및 청색 광 각각이 다섯 번 적분기 로드에 충돌하도록 상당히 고속으로 색 휠(14)을 회전시켜서, 프레임 간격 내에 15 색 이미지들을 산출한다.
도 1를 참조하여, 적분기 로드(15)는 램프(12)로부터의 광이 색 휠(14)의 적색, 녹색 및 청색 창들 중 연속적인 하나를 통과할 때, 상기 광을 중계 광학기(18) 상에 포커싱한다. 중계 광학기(18)는 광을 폴드 미러(fold mirror)(20)에 충돌하는 복수의 병렬 빔들로 확산시키고, 폴드 미러는 빔을 렌즈들(22)의 세트를 통해 전반사(Total Internal Reflectance; TIR) 프리즘(23)으로 반사한다. TIR 프리즘(23)은 프로젝션 렌즈(26) 및 스크린(28)으로 선택적으로 반사하기 위한, 텍사스 인스트루먼트사에 의해 제조된 DMD 디바이스와 같은 디지털 미러 디바이스(DMD)(24)로 병렬 광빔들을 반사한다.
DMD(24)는 어레이로 배열된 복수 개개의 미러들(도시되지 않음)을 갖는 반도체 디바이스의 형태를 취한다. 예로서, 텍사스 인스트루먼트사에 의해 제조되고 판매되는 DMD는 1280 X 720의 마이크로미러 어레이를 가지며, 스크린(28)으로 영사된 결과적인 화상에서 921,600 개의 픽셀들을 산출한다. 다른 DMD들은 마이크로미러들의 다른 배열을 가질 수 있다. 전술된 바와 같이, DMD 내의 각 마이크로미러는 구동기 셀(도시되지 않음)에서 이전에 래칭된 이진 비트의 상태에 응답하여 대응하는 구동기 셀의 제어 하에서 제한된 아크를 중심으로 회전한다. 각각의 마이크로미러는 구동기 셀에 인가된 래칭된 비트가 각각 "1" 또는 "0"인지에 의존하여 제 1위치 및 제 2위치 중 하나로 회전한다. 제 1위치로 선회될 때, 각각의 마이크로미러는 대응하는 픽셀을 조명하기 위해 광을 렌즈(26) 및 스크린(28)으로 반사한다. 각각의 마이크로미러는 그의 제 2위치로 선회된 상태 동안에, 대응하는 픽셀은 어둡다. 각각의 마이크로미러는 광을 프로젝션 렌즈(26)를 통해 스크린(28)으로 반사하는 동안의 간격은 픽셀의 밝기(마이크로미러 의무 주기)를 결정한다.
DMD(24) 내의 개개의 구동기 셀들은 HDTV에 대한 국제 워크샵에서 알. 제이. 그로브(R.J. Grove) 외의 논문(여기에 참조로서 통합됨), "마이크로미러 디바이스에 기초한 고해상도 디스플레이 시스템"에 설명된 회로에 의해 예시되고 당분야에서 잘 알려진 형태의 구동기 회로(30)로부터 구동 신호들을 수신한다. 구동기 회로(30)는 프로세서(31)에 의해 구동기 회로에 인가된 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스들에 따라 DMD(24) 내의 구동기 셀들에 대한 구동 신호를 생성한다. 각가의 펄스 폭 세그먼트는 다른 지속 시간의 펄스들의 스트링, 마이크로미러가 펄스의 지속 기간에 대하여 온 또는 오프 상태인지를 결정하는 각 펄스의 상태를 포함한다. 펄스 폭 세그먼트(최소 유효 비트(Least Significant Bit) 또는 LSB로서 불리우는 약간의 시간들) 내에서 발생할 수 있는 가능한 최단 펄스(즉, 1-펄스)는 전형적으로 15-마이크로초 지속 기간을 가지는 반면에, 세그먼트 내의 보다 큰 펄스들 각각은 LSB 간격의 정수배인 지속 기간을 갖는다. 실행하면, 펄스 폭 세그먼트 내의 각 펄스는 디지털 비트 스트림 내의 비트에 대응하고, 디지털 비트 스트림의 상태는 대응하는 펄스가 온 또는 오프 되는지를 결정한다. "1"비트는 온 된 펄스를 나타내는 반면에, "0"비트는 오프된 펄스를 나타낸다.
실행하면, 각각의 픽셀은 256개의 레벨들(0-255)을 가지며, 8-비트 픽셀 밝기 성능을 산출한다. 각각의 원색(적색, 녹색 및 청색)에 대하여, 밝기 레벨들은 5개의 펄스 폭 세그먼트들로 동등하게 분리될 수 있으며, 각각은 51 LSB들의 총 폭(765 마이크로초)을 갖는다. 실시예에서, 각각의 색에 대하여 디스플레이 주기는 주어진 시퀀스 내의 5 개의 펄스 폭 세그먼트들을 통해 분포된 36 개의 펄스들을 포함한다. 표 1는 각가의 색에 대한 예시적인 펄스 폭들을 포함한다.
펄스 폭 세그먼트 펄스 폭들
1 10 1 16 2 8 4 10
2 10 1 16 2 8 4 10
3 8 2 7 15 7 4 7 1
4 10 1 16 2 8 4 10
5 10 1 16 2 8 4 10
이전에, DMD 형태의 텔레비전 시스템은 각각의 원색에 대하여 각각의 픽셀을 조명하기 위한 다중 펄스 폭 세그먼트들의 사용으로 인해 나타나는 이동 아티팩트들을 경험한다. 그러한 모션 아티팩트들은 다른 펄스 폭 세그먼트들에 대응하는 간격들에 걸쳐 광의 확산으로 발생한다.
본 원리들에 따라, 프로세서(31)는 주어진 밝기 범위(즉, 두 개의 픽셀 밝기 경계들 사이) 내의 각 색에 대한 픽셀 밝기의 변화들을 단일 펄스 폭 세그먼트로 한정하기 위해서 각각의 펄스 폭 세그먼트 내의 펄스들을 가동시키는 것을 제어한다. 이러한 방식에서, 각각의 색에 대한 픽셀 밝기의 증가 또는 감소를 일으키는 광 재분배는 단일 펄스 폭 세그먼트에 대응하는 간격 내에서 발생하며, 그에 의해 시청자가 지각할 수 있는 시각 장애의 가능성을 감소시킨다. 그러한 시각 장애들을 감소시키는 것은 모션 아티팩트들의 발생률을 감소시킨다.
도 3-6는 모션 아티팩트들을 최소화하면서 픽셀 조명을 제어하기 위한 도 1의 프로세서에 의해 생성된 펄스 폭 세그먼트들 시퀀스들을 도시한다. 도 3-6 각각에서, "세그먼트 1", "세그먼트 2", "세그먼트 3", "세그먼트 4" 및 "세그먼트 5"라는 용어들은 단일 원색(예를 들면, 적색, 녹색, 또는 청색)에 대한 펄스 폭 세그먼트 시퀀스의 표 1의 제 1펄스 폭 세그먼트, 제 2펄스 폭 세그먼트, 제 3펄스 폭 세그먼트, 제 4펄스 폭 세그먼트 및 제 5펄스 폭 세그먼트 중 대응하는 하나를 언급한다. 각각의 원색은 그러한 세그먼트들의 시퀀스 내의 다섯 개의 펄스 폭 세그먼트들의 조합의 결과로서 발생한다. 삼원색들 각각은 프레임 간격 내에 나타나야 하기 때문에, 다섯 개의 펄스 폭 세그먼트들의 세 개의 시퀀스들(모두 15 개의 펄스 폭 세그먼트들)은 프레임 간격 동안 각각 발생한다. 일부 상황 하에서, 다섯 개의 펄스 폭 세그먼트들 보다는 오히려 네 개의 펄스 폭 세그먼트들로부터 각각의 원색을 만드는 것이 바람직하므로, 프레임 간격 당 15 개의 펄스 폭 세그먼트들 보다는 오히려 총 12 개의 펄스 폭 세그먼트들을 산출한다.
도 3는 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스를 도시하며, 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스는 도 1의 구동기 회로(30)에 인가될 때, 주어진 원색에 대하여 각각의 대응하는 픽셀 밝기 레벨들(#1-#77)을 획득한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 밝기 레벨(#1)은 세그먼트 3 내의 1-펄스를 가동시키고(온 시킴) 세그먼트 3 내의 다른 모든 펄스들 및 세그먼트들 1-2 및 4-5 내의 펄스들이 비가동된(오프 시킴) 상태일 때 발생한다. 이하에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 세그먼트들 1-2 및 4-5 내의 모든 펄스들은 예시된 실시예의 제 1픽셀 밝기 경계(즉, 픽셀 밝기 레벨(#51)) 이하로 비가동된 상태이다.
밝기 레벨(#2)은 세그먼트 3 내의 2-펄스를 가동시키고 동일한 세그먼트 내의 1-펄스를 비가동시킴으로써 발생한다. 세그먼트 3 내의 모든 다른 펄스들은 이러한 밝기 레벨에서 비가동된 상태이다. 밝기 레벨(#3)은 2-펄스 및 1-펄스 둘 모두를 가동시키고 다른 펄스들은 비가동된 상태일 때 발생한다. 밝기 레벨(#4)은 4-펄스를 가동시키고 2-펄스 및 1-펄스를 비가동시킴으로써 발생한다. (다시, 세그먼트 3 내의 모든 다른 펄스들은 이러한 밝기 레벨에서 비가동된 상태이다.) 밝기 레벨(#5)을 회득하기 위해, 1-펄스는 4-펄스와 함께 가동되고(온 됨), 다른 펄스들은 비가동된 상태이다. 밝기 레벨(#6)은 4-펄스 및 2-펄스를 가동시키고 1-펄스 및 다른 펄스는 비가동됨으로써 발생한다. 밝기 레벨(#7)은 7-펄스(중간)를 온 시키고 4-펄스 및 2-펄스는 다른 펄스들과 함께 비 가동됨으로써 발생한다.
이해된 바와 같이, 제 1픽셀 밝기 경계(밝기 레벨(#51))에 도달하기 위한 픽셀 밝기를 증가시키는 것은 세그먼트 내의 모든 펄스들이 제 1픽셀 밝기 경계에서 가동될 때까지 단일 펄스 폭 세그먼트(예를 들면, 세그먼트 3) 내의 하나 이상 선택된 펄스들을 가동시킴으로써 발생한다. 도달한 후에, 제 1픽셀 밝기 경계는 다음 밝기 레벨(즉, 밝기 레벨(#52))에 도달하도록 가동된 인접한 펄스 폭 세그먼트(예를 들면, 세그먼트 2) 내의 선택된 펄스(예를 들면, 1-펄스)이다. 도 3 및 4를 참조하여, 픽셀 밝기 레벨들(#52-#102) 각각은, 세그먼트 2 및 세그먼트 3 내의 모든 펄스들이 가동되는 제 2픽셀 밝기 경계(밝기 레벨(#102))에 도달할 때까지, 단지 세그먼트 2 내에서 하나 이상 선택된 펄스들을 가동시키고 세그먼트 3 내의 모든 펄스들은 가동된 상태일 때 획득된다.
도 4를 참조하여, 제 2픽셀 밝기 경계 이상의 픽셀 밝기 레벨들(#103-#153) 각각은, 제 3픽셀 밝기 경계(즉, 픽셀 밝기 레벨(#153))에 도달될 때까지, 여전히 채워지지 않은 세그먼트(예를 들면, 세그먼트 4) 내의 하나 이상 선택된 펄스들을 가동시키고 세그먼트 2 및 세그먼트 3 내의 모든 펄스들이 가동된 상태일 때 도달된다. 도 5를 참조하면, 또 다른 여전히 채워지지 않은 펄스 폭 세그먼트(예를 들면, 세그먼트 1) 내의 하나 이상 선택된 펄스들을 가동시키고 한편, 세그먼트들 2,3 및 4 내의 모든 펄스들이, 제 4픽셀 밝기 경계(픽셀 밝기 레벨(#204))에 도달할 때까지, 가동됨으로써 제 3픽셀 밝기 경계 이상인 밝기 레벨들(#154-#204) 각각이 도달된다. 도 5 및 도 6를 참조하여, 제 4픽셀 밝기 경계 이상인 밝기 레벨들(#205-#255)은, 또 다른 여전히 채워지지 않은 펄스 폭 세그먼트(예를 들면, 세그먼트 5) 내의 하나 이상 선택된 펄스들을 가동시키고 세그먼트들 1-4 내의 모든 펄스들은 가동된 상태일 때, 도달된다. 제 5픽셀 밝기 경계(즉, 픽셀 밝기 레벨(#255))에서, 색에 대한 모든 세그먼트들 내의 모든 펄스들은 가동된 상태에 머무른다.
따라서, 전술된 논의로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 두 개의 인접한 픽셀 밝기 경계들 사이에서 픽셋 밝기를 증가시키기 위해, 단일 펄스 폭 세그먼트, 상기 펄스 내의 모든 펄스들이 가동되지 않으면, 하나 이상 선택된 펄스들이 시간-인접 펄스 폭 세그먼트에서 가동될 때(시간 인접 펄스 폭 세그먼트의 펄스들은 이미 가동되지 않는다), 여전히 채워지지 않은 펄스 폭 세그먼트 내의 하나 이상 선택된 펄스들은 가동된다. 인접한 픽셀 경계들의 쌍 사이에서 동일하게 취해짐으로써, 펄스 폭 세그먼트 내의 모든 펄스들이 비가동되지 않으면, 또 다른 시간-인접 펄스 폭 세그먼트 내의 이전에 가동된 하나 이상의 펄스들이 비가동될 때, 픽셀 밝기는 단일 펄스 폭 세그먼트 내의 하나 이상 선택된 펄스들을 비가동시킴으로써 증가된다. 보다 일반적으로, 인접한 픽셀 밝기 경계들 사이에서, 세그먼트 내의 모든 펄스들이 동일한 상태을 갖지 않으면, 또 다른 시간-인접 펄스 폭 세그먼트 내의 펄스들의 상태가 픽셀들의 밝기가 변함에 따라 변경될 때(가동되거나 비가동됨), 픽셀 밝기는 단일 펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 조절함(가동시키거나 비가동시킴)으로써 변경된다(즉, 증가되거나 감소됨). 두 개의 인접한 픽셀 밝기 경계들 값 사이에서 픽셀 밝기를 변경하기 위해 단일 펄스 폭 세그먼트 내의 펄스들의 상태의 변화를 한정하는 것은 시각 장애의 가능성을 감소시키고, 그에 의해 모션 아티팩트들을 최소화한다.
전술된 바와 같이, 도 3-6에서 도시된 각각의 시퀀스 내의 각각의 펄스 폭 세그먼트는, 각각의 원색이 도 1의 DMD(24)에서 생성될 수 있는 동안에 몇몇(즉, 다섯) 예들 중 개개의 하나에 대응한다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 다섯 개의 펄스 세그먼트들로 구성된 각각의 시퀀스로, 각각의 원색은 밝기에 따라 다섯 시간들로 이루어진 것일 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 개개의 인스턴스들을 생성하는 펄스 폭 세그먼트들은 DMD(24) 상으로 적색, 녹색 및 청색의 연속적인 인스턴스들을 만들기 위해 시간 시퀀스로 서로를 따른다. 즉, 적색, 녹색 및 청색 광의 개개의 인스턴스를 생성할 수 있는 펄스 폭 세그먼트들은 적절한 시간에 삽입된다.
바람직하게, 인접한 픽셀 밝기 경계 사이에서, 픽셀 밝기는 단지 단일 펄스 폭 세그먼트(세그먼트 내의 모든 펄스들이 가동되지 않았다면) 내의 펄스들을 가동시킴으로써 증가된다. 일부 예들에서, 픽셀 밝기 경계에 도달할 때, 상당히 동일한 방식으로 두 개의 각 시간 인접 세그먼트들(동일한 색에 대하여) 내의 하나 이상 선택된 펄스들을 가동시킴으로써 픽셀 밝기를 증가시키는 것은 바람직할 수 있다. (다른 두 개의 원색들에 대한 펄스 폭 세그먼트가 동일한 색의 두 개의 시간 인접 세그먼트들 사이에 놓인다는 것은 이해되어야 한다.) 따라서, 예를 들면, 픽셀 밝기 레벨(#51)에 도달하기 위해 세그먼트 3 내의 모든 펄스들을 가동시킬 때, 다음 픽셀 밝기 경계(밝기 레벨(#102))에 도달하기 위한 픽셀 밝기에서의 추가 증가들은 도 3에 도시된 바와 같이 세그먼트 3라기 보다는 오히려 색의 세그먼트 2 및 세그먼트 4 둘 내의 선택된 펄스들을 가동시킴으로써 이루어질 수 있다. 두 개의 인접한 세그먼트들(예를 들면, 세그먼트 2 및 세그먼트 4) 내의 펄스들을 가동시키는 것은 보다 많은 간격들에 걸쳐 광의 확산을 증가시키고, 단지 단일 간격 내의 펄스들을 가동시키는 것과 비교하여 모션 아티팩트들을 감소시키는데 반드시 효율적이지는 않다.
앞에서 펄스 폭 변조된 디스플레이에서 모션 아티팩트들을 감소시키기 위한 기술을 설명한다.

Claims (19)

  1. 복수의 픽셀들을 갖는 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법으로서, 각각의 픽셀들 조명은, 상기 펄스와 관련된 간격 동안에 상기 픽셀이 조명된 상태인지를 결정하는 세그먼트 개개의 펄스의 상태로 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 내의 상기 펄스들에 응답하여 제어되고,
    제 1펄스 폭 세그먼트 내의 모든 상기 펄스들이 동일한 상태로 변경되지 않는다면, 단지 상기 제 1세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 조절함으로써 제 1 밝기 경계와 제 2밝기 경계 사이의 픽셀 밝기 값의 범위 내에서 적어도 하나의 픽셀의 조명을 변경하는 단계를 포함하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나 선택된 펄스는 상기 펄스가 상기 픽셀 밝기를 증가시키도록 가동시킴으로써 조절되는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1세그먼트 내의 모든 펄스들은 상기 제 2픽셀 밝기 경계에 도달하기 위해 상기 픽셀 밝기를 증가시키도록 가동되는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 제 2세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스는 상기 제 2픽셀 밝기 경계 이상으로 상기 픽셀 밝기를 증가시키도록 가동되며, 상기 제 1세그먼트 내의 모든 상기 펄스들은 가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 동일한 색에 대하여 제 2시간-인접 세그먼트 및 제 3시간-인접 세그먼트 중 하나 내의 적어도 하나 선택된 펄스는 상기 제 2픽셀 밝기 경계 이상으로 상기 픽셀 밝기를 증가시키도록 가동되며, 상기 제 1세그먼트 내의 모든 상기 펄스들은 가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 하나 선택된 펄스는 상기 펄스가 상기 픽셀 밝기를 감소시키도록 비가동시킴으로써 조절되는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1세그먼트 내의 모든 펄스들은 상기 제 1픽셀 밝기 경계에 도달하기 위해 상기 픽셀 밝기를 감소시키도록 비가동되는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 제 2세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스는 상기 제 1픽셀 밝기 경계 이하로 상기 픽셀 밝기를 감소시키도록 비가동되며, 상기 제 1세그먼트 내의 모든 펄스들은 비가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 제 2시간-인접 세그먼트 및 제 3시간-인접 세그먼트 중 하나 내의 적어도 하나 선택된 펄스는 상기 제 2픽셀 밝기 경계 이하로 상기 픽셀 밝기를 감소시키도록 가동되며, 상기 제 1세그먼트 내의 모든 상기 펄스들은 비가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  10. 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device; DMD)를 구동시키는 구동기 회로에 인가된 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 내의 펄스들에 응답하여 주어진 색에 대한 각각의 픽셀의 조명을 선택적으로 제어하기 위해, 상기 DMD를 통합한 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법으로서,
    단지 제 1펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스 폭을 가동시킴으로써 제 1픽셀 밝기 경계 및 제 2픽셀 밝기 경계 사이의 픽셀 밝기 값들의 범위 내에서 적어도 하나의 픽셀의 밝기를 증가시키는 단계를 포함하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 픽셀의 상기 밝기는, 단지 제 2펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 가동시킴으로써 상기 제 2픽셀 밝기 경계 이상, 제 3픽셀 밝기 경계 이하로 증가되며, 상기 제 1픽셀 밝기 경계에 도달하도록 이전에 가동된 제 1세그먼트 내의 모든 펄스들은 가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 픽셀의 상기 밝기는, 단지 제 3펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 가동시킴으로써 상기 제 3픽셀 밝기 경계 이상, 제 4픽셀 밝기 경계 이하로 증가되며, 상기 제 2픽셀 밝기 경계에 도달하도록 이전에 가동된 제 1세그먼트 내의 모든 펄스들은 가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  13. 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 구동시키는 구동기 회로에 인가된 펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스 내의 펄스들에 응답하여 각각의 픽셀의 조명을 선택적으로 제어하기 위해, 상기 DMD를 통합한 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템을 동작시키는 방법으로서,
    단지 제 1펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스 폭을 비가동시킴으로써 제 1픽셀 밝기 경계 이하로 떨어뜨리지 않도록 제 1픽셀 밝기 경계 및 제 2픽셀 밝기 경계 사이의 픽셀 밝기 값들의 범위 내에서 적어도 하나의 픽셀의 밝기를 감소시키는 단계를 포함하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 픽셀의 상기 밝기는, 단지 제 2펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 비가동시킴으로써 상기 제 1픽셀 밝기 경계 이하, 제 3픽셀 밝기 경계 이하가 아닌 밝기로 감소되며, 상기 제 1픽셀 밝기 경계에 도달하도록 이전에 비가동된 상기 제 1세그먼트 내의 모든 상기 펄스들은 비가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 픽셀의 상기 밝기는, 단지 제 3펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 비가동시킴으로써 상기 제 3픽셀 밝기 경계 이하, 제 4픽셀 밝기 경계 이하가 아닌 밝기로 감소되며, 상기 제 3픽셀 밝기 경계에 도달하도록 이전에 비가동된 제 1세그먼트 및 제 2세그먼트 내의 모든 상기 펄스들은 비가동된 상태인, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템 동작 방법.
  16. 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템으로서,
    광원,
    입사광을 스크린에 포커싱하기 위한 프로젝션 렌즈,
    어레이로 배열된 복수의 개개의 마이크로미러들을 갖는 디지털 마이크로미러 디바이스로서, 각각의 마이크로미러는 상기 마이크로미러와 관련된 구동기 셀에 인가된 구동 신호의 수신에 응답하여 아크를 중심으로 회전 가능하여(pivotal), 상기 스크린 내의 화상 요소(픽셀)를 조명하도록 상기 광원으로부터의 광을 상기 프로젝션 렌즈 및 상기 스크린으로 반사하는, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스,
    삼원색들 각각을, 상기 디지털 마이크로미러에 충돌하고 그에 의해 상기 프로젝션 렌즈들로 반사되는 상기 광으로 연속적으로 분배하도록 상기 광원 및 상기 디지털 마이크로미러 사이에 삽입된, 회전 색 휠(rotating color wheel),
    펄스 폭 세그먼트들의 시퀀스들을 형성하기 위한 프로세서로서, 시퀀스 각각은 제 1세그먼트 내의 모든 상기 펄스들이 동일한 상태를 갖지 않는다면, 관련된 시퀀스의 단지 제 1펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스를 조절함으로써 제 1픽셀 밝기 경계 및 제 2픽셀 밝기 경계 사이의 픽셀 밝기 값들의 범위 내에서 각각의 색에 대한 대응 픽셀의 밝기를 각각 제어하고, 따라서 제 2펄스 폭 세그먼트 내의 적어도 하나 선택된 펄스의 상태가 변경되는, 상기 프로세서,
    상기 프로세서에 의해 형성된 펄스 폭 세그먼트들의 상기 시퀀스들에 응답하는 구동기 회로로서, 상기 대응하는 픽셀을 조명하는 상기 디지털 마이크로미러 디바이스를 구동하는 상기 구동기 회로를 포함하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 각각의 펄스 세그먼트 시퀀스는 다른 색들에 대한 상기 세그먼트들로 상호 배치(interleaved)된 각각의 색에 대한 각각의 펄스 폭 세그먼트를 갖는 색마다 다섯 개의 펄스 폭 세그먼트들을 포함하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 펄스가 상기 픽셀 밝기를 증가시키도록 가동시킴으로써 상기 적어도 하나 선택된 펄스를 조절하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 펄스가 상기 픽셀 밝기를 감소시키도록 비가동시킴으로써 상기 적어도 하나 선택된 펄스를 조절하는, 펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템.
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