(57)【要約】  直視型ディスプレイが、ＭＥＭＳ光変調器のアレイと、制御マトリクスと（透明基板上に形成され、各光変調器は少なくとも２つの状態にされてもよい）、アレイ内の各光変調器の状態を制御するためのコントローラとを含む。制御マトリクスは、データおよび作動電圧をアレイに伝える。コントローラは、入力と、プロセッサと、メモリと、出力とを含む。入力は、表示のために画像フレームを符号化した画像データを受信する。プロセッサは、画像データから、複数のサブフレームデータセットを導き出し、各サブフレームデータセットは、アレイの複数行および複数列内の光変調器の所望の状態を示す。メモリは、複数のサブフレームデータセットを記憶する。出力は、光変調器を、サブフレームデータセット内で示された状態にするために、出力シーケンスに従って複数のサブフレームデータセットを出力する。
2009520245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成されたＭＥＭＳ光変調器のアレイであって、前記光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされることが可能であるアレイと、
前記アレイにデータと作動電圧とを伝えるために前記透明基板上に形成された制御マトリクスと、
前記アレイ内の前記光変調器のそれぞれの前記状態を制御するためのコントローラと、を備える直視型ディスプレイであって、
前記コントローラは、
前記直視型ディスプレイ上での表示のために画像フレームを符号化した画像データを受信するための入力と、
前記画像データから複数のサブフレームデータセットを導き出すためのプロセッサであって、各サブフレームデータセットは、前記アレイの複数行および複数列内の光変調器の所望の状態を示すプロセッサと、
前記複数のサブフレームデータセットを記憶するためのメモリと、
光変調器を、前記サブフレームデータセット内で示された前記状態にするために、出力シーケンスに従って前記複数のサブフレームデータセットを出力するための出力と、を備える、直視型ディスプレイ。
【請求項２】
前記出力シーケンスは、複数のイベントを含み、前記コントローラは、少なくとも２つのサブフレームデータセットに対応するイベントに関連付けられたさまざまな時間値を記憶する、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３】
前記時間値は、前記変調器が状態を変更する間の前記アレイの照射を防止するように選択される、請求項２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４】
複数のランプを備え、前記メモリは、前記出力シーケンス内に含まれるランプ点灯イベントに関連付けられた時間値を記憶する、請求項３に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５】
複数のランプを備え、前記メモリは、前記出力シーケンス内に含まれるランプ消灯イベントに関連付けられた時間値を記憶する、請求項３に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項６】
前記出力シーケンスはアドレス指定イベントを含み、前記メモリは、前記アドレス指定イベントに関連付けられた時間値を記憶する、請求項２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項７】
前記時間値は、前記複数のサブフレームデータセットのうちのサブフレームデータセットの出力の結果として生じる、サブフレーム画像の輝度と相互に関連している、請求項２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項８】
前記複数のサブフレームデータセットは、前記画像フレームの少なくとも３つの色成分のうちの少なくとも２つについての別個のサブフレームデータセットを含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項９】
前記複数のサブフレームデータセットは、前記画像フレームの４つの色成分についての別個のサブフレームデータセットを含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１０】
前記４つの色成分は、赤、緑、青、および白からなる、請求項９に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１１】
前記出力シーケンスは、少なくとも部分的にメモリ内に記憶される、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１２】
複数のランプを備え、前記出力シーケンスはランプ点灯シーケンスを含む、請求項１１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１３】
前記ランプ点灯シーケンスは、前記出力シーケンス内で出力されるサブフレームデータセットに関連してランプが点灯される、強度に対応するデータを含む、請求項１２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１４】
前記ランプ点灯シーケンスは、前記出力シーケンス内で出力されるサブフレームデータセットのためにランプが点灯される、時間の長さと相互に関連するデータを含む、請求項１２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１５】
前記ランプ点灯シーケンス内の各サブフレームデータセットについてランプが点灯される前記時間の長さは、４ミリ秒以下である、請求項１４に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１６】
前記複数のサブフレームデータセットの前記導き出しは、
前記画像フレームを複数のサブフレーム画像に分解することと、
前記複数のサブフレーム画像のうちの各サブフレーム画像に重みを割り当てることと、を含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１７】
前記プロセッサは、符号化方式に従って前記重みを割り当てる、請求項１６に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１８】
前記コントローラは、サブフレーム画像を、前記サブフレーム画像に割り当てられた前記重みに比例した長さの時間にわたって照射させる、請求項１６に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１９】
前記コントローラは、サブフレーム画像を、前記サブフレーム画像に割り当てられた前記重みに比例した照射強度で照射させる、請求項１６に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２０】
前記符号化方式は２進符号化方式であり、前記サブフレームデータセットは、ビットプレーンであり、前記画像フレームの各色成分は、少なくとも、最上位サブフレーム画像と、最上位の次のサブフレーム画像とに分解される、請求項１７に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２１】
前記最上位サブフレーム画像は、表示される画像フレームに、前記最上位の次のサブフレーム画像の２倍寄与する、請求項２０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２２】
前記出力シーケンスは、前記画像フレームの少なくとも１つの色成分の前記最上位サブ画像に対応する前記ビットプレーンを、２つの別個の時間において出力することを含む、請求項２０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２３】
前記出力シーケンスに従って、前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される前記２つの別個の時間は、２５ミリ秒以下の間隔である、請求項２２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２４】
前記出力シーケンスに従って、前記画像フレームの色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される第１の時と、前記色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される第２の時との間の時間の長さは、前記色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される前記第２の時と、前記色成分の最上位サブフレーム画像に対応するサブフレーム画像が出力される後続の時との間の時間の長さから１０％の範囲内である、請求項２２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２５】
前記出力シーケンスは、
前記画像フレームの第１の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを、前記画像フレームの第２の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを出力する前に出力することと、
前記画像フレームの前記第１の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを、前記画像フレームの前記第２の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを出力した後で出力することと、を含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２６】
単一のサブフレームデータセットに対応する単一のサブフレーム画像を表示するために、少なくとも２つの異なる色のランプが点灯される、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２７】
前記少なくとも２つの色のうちの１つのランプは、前記少なくとも２つの色のうちのその他のランプよりも、実質的に大きな強度で点灯される、請求項２６に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２８】
前記出力シーケンスへの変更を受信するための、外部プロセッサへのデータリンクを備える、請求項１１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２９】
複数の代替の出力シーケンスを記憶するためのメモリを含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３０】
前記出力シーケンスと、前記複数の代替の出力シーケンスとの間を切り換えるための、出力シーケンス切り換えモジュールを備える、請求項２９に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３１】
前記出力シーケンス切り換えモジュールは、前記直視型ディスプレイが組み込まれた装置内に含まれている、前記コントローラの外部にある、第２のプロセッサから受信した命令に応答する、請求項３０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３２】
ユーザインタフェースを備え、前記出力シーケンス切り換えモジュールは、前記ユーザインタフェースに応答する、請求項３０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３３】
前記ユーザインタフェースは、手動スイッチである、請求項３２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３４】
前記出力シーケンス切り換えモジュールは、前記プロセッサに応答する、請求項３０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３５】
前記出力シーケンスへの変更を導き出すための、シーケンスパラメータ計算モジュールを備える、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３６】
前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、受信した画像フレームの特性に基づいて、前記出力シーケンスへの変更を導き出す、請求項３５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３７】
前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、前記出力シーケンス内に含まれているイベントに関連して記憶されたタイミング値への変更を導き出す、請求項３５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３８】
複数のランプを備え、前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、前記出力シーケンス内に含まれているランプ点灯イベントに関連して記憶されたランプ強度値への変更を導き出す、請求項３５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３９】
前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、受信した画像フレームの特性に基づいて、サブフレームデータセットへの変更を導き出す、請求項３５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４０】
光変調器の前記アレイは、複数の独立に作動可能な、光変調器のバンクを備える、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４１】
前記制御マトリクスは、複数の大域的作動相互接続を備え、各大域的作動相互接続は、光変調器のそれぞれのバンクに対応する、請求項４０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４２】
前記複数のバンクは、前記アレイ内で相互に隣接して配置される、請求項４０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４３】
光変調器の各バンクは、前記アレイ内の複数の行を備え、前記バンクは、前記アレイ内で相互に織り合わされる、請求項４０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４４】
前記バンクのうちの１つの中での、特定の重みと色成分とに対応するサブフレーム画像の表示は、前記バンクのうちのもう１つの中での、前記有意性と色成分とに対応するサブフレーム画像の後続の表示から２５ミリ秒以下の間隔であり、かつ、前記重みと色成分とに対応するサブフレーム画像の、以前の表示の後、２５ミリ秒以下の間隔である、請求項４０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４５】
前記光変調器はシャッタを備える、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４６】
前記シャッタは、光を選択的に反射する、請求項４５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４７】
前記シャッタは、対応するアパーチャに微光を選択的に通過させる、請求項４５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４８】
前記シャッタは、前記基板に対して横方向に駆動される、請求項４５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４９】
前記光変調器は、反射型光変調器である、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５０】
前記光変調器は、見る人の方への光を選択的に通過させる、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５１】
光変調器の前記アレイに隣接して配置された、光ガイドを備える、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５２】
前記出力シーケンスは、複数の大域的作動イベントを含む、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５３】
光変調器の前記アレイの複数行および複数列内の光変調器を実質的に同時に作動させるための、光変調器の前記アレイに結合された大域的作動相互接続を備える、請求項５２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５４】
前記制御マトリクスは、各光変調器について、トランジスタとコンデンサとを備える、請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５５】
透明基板と、
前記透明基板上に形成された、ＭＥＭＳ光変調器のアレイであって、前記光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされることが可能であるアレイと、
前記アレイにデータと作動電圧とを伝えるために前記透明基板上に形成された制御マトリクスと、
少なくとも３つの色のランプと、
コントローラと、を備える直視型ディスプレイであって、
前記コントローラは、
前記アレイ内の前記光変調器のそれぞれの前記状態を制御するため、および
画像の部分を形成するために、同時に少なくとも２つの色のランプを使用して光変調器の前記アレイを照射するように、ランプの点灯を制御するためのものである、直視型ディスプレイ。
【請求項５６】
光変調器の前記アレイを照射している前記色のうちの少なくとも１つは、その他の色よりも大きな強度のものである、請求項５５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５７】
直視型ディスプレイ上に画像フレームを表示するための方法であって、
前記画像フレームを符号化した画像データを受信するステップと、
前記画像データから複数のサブフレームデータセットを導き出すステップであって、各サブフレームデータセットは、透明基板上に形成された光変調器アレイの、複数行および複数列内のＭＥＭＳ光変調器の、所望の状態を示すステップと、
前記複数のサブフレームデータセットをメモリ内に記憶するステップと、
前記ＭＥＭＳ光変調器を、各サブフレームデータセット内で示された前記所望の状態にするために、出力シーケンスに従って前記複数のサブフレームデータセットを出力するステップと、を含み、前記出力するステップは、前記透明基板上に形成された制御マトリクスを介して前記光変調器アレイにデータと作動電圧とを伝えるステップを含む、方法。
【請求項５８】
少なくとも２つのサブフレームデータセットに対応するイベントに関連付けられた、さまざまな時間値を記憶するステップを含み、前記出力シーケンスは前記イベントを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記時間値は、前記ＭＥＭＳ光変調器が状態を変更する間の、前記光変調器アレイの照射を防止するように選択される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記出力シーケンス内に含まれているランプ点灯イベントに従って、複数のランプのうちの少なくとも１つを点灯するステップを含み、前記時間値は、前記ランプ点灯イベントと関連付けられる、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記出力シーケンス内に含まれているランプ消灯イベントに従って、複数のランプのうちの少なくとも１つを消灯するステップを含み、前記時間値は、前記ランプ消灯イベントと関連付けられる、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記出力シーケンスはアドレス指定イベントを含み、前記メモリは、前記アドレス指定イベントに関連付けられた時間値を記憶する、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記時間値は、前記複数のサブフレームデータセットのうちのサブフレームデータセットを出力する前記ステップの結果として生じる、サブフレーム画像の輝度と相互に関連している、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記複数のサブフレームデータセットは、前記画像フレームの少なくとも３つの色成分のうちの少なくとも２つについての、別個のサブフレームデータセットを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
前記複数のサブフレームデータセットは、前記画像フレームの４つの色成分についての、別個のサブフレームデータセットを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６６】
前記４つの色成分は、赤、緑、青、および白からなる、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記出力シーケンスは、少なくとも部分的に、メモリ内に記憶される、請求項５７に記載の方法。
【請求項６８】
前記出力シーケンスは、複数のランプに対応するランプ点灯シーケンスを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記ランプ点灯シーケンスは、前記出力シーケンス内で出力されるサブフレームデータセットに関連してランプが点灯される、強度に対応するデータを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記ランプ点灯シーケンスは、前記出力シーケンス内で出力されるサブフレームデータセットのためにランプが点灯される、時間の長さに対応するデータを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記ランプ点灯シーケンス内の、各サブフレームデータセットについてランプが点灯される前記時間の長さは、４ミリ秒以下である、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記複数のサブフレームデータセットを導き出すステップは、
前記画像フレームを複数のサブフレーム画像に分解するステップと、
前記複数のサブフレーム画像のうちの各サブフレーム画像に、重みを割り当てるステップと、を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項７３】
前記重みを割り当てるステップは、符号化方式に従って行われる、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
サブフレーム画像を、前記サブフレーム画像に割り当てられた前記重みに比例した長さの時間にわたって照射するステップを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
サブフレーム画像を、前記サブフレーム画像に割り当てられた前記重みに比例した照射強度で照射するステップを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
前記符号化方式は２進符号化方式であり、前記サブフレームデータセットはビットプレーンであり、前記画像フレームの各色成分は、少なくとも、最上位サブフレーム画像と、最上位の次のサブフレーム画像とに分解される、請求項７３に記載の方法。
【請求項７７】
前記最上位サブフレーム画像は、表示される画像フレームに、前記最上位の次のサブフレーム画像の２倍寄与する、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記複数のサブフレームデータセットを出力するステップは、前記画像フレームの少なくとも１つの色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンを、２つの別個の時間において出力するステップを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
前記出力シーケンスに従って、前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される前記２つの別個の時間は、２５ミリ秒以下の間隔である、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記出力シーケンスに従って、前記画像フレームの色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される第１の時と、前記色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される第２の時との間の時間の長さは、前記色成分の前記最上位サブフレーム画像に対応する前記ビットプレーンが出力される前記第２の時と、前記色成分の最上位サブフレーム画像に対応するサブフレーム画像が出力される後続の時との間の時間の長さから１０％の範囲内である、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
前記複数のサブフレームデータセットを出力するステップは、
前記画像フレームの第１の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを、前記画像フレームの第２の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを出力する前に出力するステップと、
前記画像フレームの前記第１の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを、前記画像フレームの前記第２の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットを出力した後で出力するステップと、を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項８２】
単一のサブフレームデータセットに対応する単一のサブフレーム画像を表示するために、少なくとも２つの異なる色のランプが点灯される、請求項５７に記載の方法。
【請求項８３】
前記少なくとも２つの色のうちの１つのランプは、前記少なくとも２つの色のうちのその他のランプよりも、実質的に大きな強度で点灯される、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記出力シーケンスへの変更を、外部プロセッサへのデータリンクを介して受信するステップを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項８５】
複数の代替の出力シーケンスをメモリ内に記憶するステップを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項８６】
前記出力シーケンスと、前記複数の代替の出力シーケンスとの間を、出力シーケンス切り換えモジュールを介して切り換えるステップを含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記出力シーケンス切り換えモジュールが応答する、外部プロセッサからの命令を受信するステップを含む、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記出力シーケンス切り換えモジュールが応答する、ユーザインタフェースからの命令を受信するステップを含む、請求項８６に記載の方法。
【請求項８９】
前記ユーザインタフェースは、手動スイッチである、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
複数のサブフレームデータセットを導き出す前記ステップは、画像処理モジュールによって実行され、前記出力シーケンス切り換えモジュールは、画像処理モジュールに応答する、請求項８６に記載の方法。
【請求項９１】
シーケンスパラメータ計算モジュールを介して、前記出力シーケンスへの変更を導き出すステップを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項９２】
前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、受信した画像フレームの特性に基づいて、前記出力シーケンスへの変更を導き出す、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記シーケンスパラメータ計算モジュールは前記出力シーケンス内に含まれているイベントに関連して記憶されたタイミング値への変更を導き出す、請求項９１に記載の方法。
【請求項９４】
複数のランプを備え、前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、前記出力シーケンス内に含まれているランプ点灯イベントに関連して記憶されたランプ強度値への変更を導き出す、請求項９１に記載の方法。
【請求項９５】
前記シーケンスパラメータ計算モジュールは、受信した画像フレームの特性に基づいて、サブフレームデータセットへの変更を導き出す、請求項９１に記載の方法。
【請求項９６】
前記光変調器アレイは、光変調器の複数のバンクを備え、各バンクを独立に作動させることが可能である、請求項５７に記載の方法。
【請求項９７】
前記制御マトリクスは、複数の大域的作動相互接続を備え、各大域的作動相互接続は、光変調器のそれぞれのバンクに対応する、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記複数のバンクのうちのバンクは、前記光変調器アレイ内で相互に隣接して配置される、請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
前記複数のバンクのうちの各バンクは、前記光変調器アレイ内の複数の行を備え、前記複数のバンクのうちのバンクは、前記光変調器アレイ内で相互に織り合わされる、請求項９６に記載の方法。
【請求項１００】
前記バンクのうちの１つの中での、特定の重みと色成分とに対応するサブフレーム画像の表示は、前記バンクのうちのもう１つの中での、前記有意値と色成分とに対応するサブフレーム画像の後続の表示から２５ミリ秒以下の間隔であり、かつ、前記重みと色成分とに対応するサブフレーム画像の、以前の表示の後、２５ミリ秒以下の間隔である、請求項９６に記載の方法。
【請求項１０１】
前記ＭＥＭＳ光変調器はシャッタを備える、請求項５７に記載の方法。
【請求項１０２】
前記シャッタは、光を選択的に反射する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記シャッタは、対応するアパーチャに微光を選択的に通過させる、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０４】
前記シャッタを、前記基板に対して横方向に駆動するステップを含む、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０５】
前記ＭＥＭＳ光変調器は、反射型光変調器である、請求項５７に記載の方法。
【請求項１０６】
前記ＭＥＭＳ光変調器は、見る人の方への光を選択的に通過させる、請求項５７に記載の方法。
【請求項１０７】
前記光変調器アレイに隣接して配置された光ガイドを介して、光を導くステップを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項１０８】
前記出力シーケンスは、複数の大域的作動イベントを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記光変調器アレイに結合された大域的作動相互接続を介して、前記光変調器アレイの複数行および複数列内のＭＥＭＳ光変調器を実質的に同時に作動させるステップを含む、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記制御マトリクスは、各ＭＥＭＳ光変調器について、トランジスタとコンデンサとを備える、請求項５７に記載の方法。
【請求項１１１】
直視型ディスプレイ上に画像を表示するための方法であって、
透明基板上に形成された光変調器アレイ内のＭＥＭＳ光変調器の状態を制御するステップであって、前記ＭＥＭＳ光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされることが可能であるステップと、
前記透明基板上に形成された制御マトリクスを介して、前記光変調器アレイにデータと作動電圧とを伝えるステップと、
前記画像の部分を形成するために、同時に少なくとも２つの色のランプを使用して前記光変調器アレイを照射するように、少なくとも３つの色のランプの点灯を制御するステップと、を含む、方法。
【請求項１１２】
光変調器の前記アレイを照射している前記色のうちの少なくとも１つは、その他の色よりも大きな強度のものである、請求項１１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００５年１２月１９日出願の「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｆｏｒ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」と題された米国仮特許出願第６０／７５１，９０９号の優先権と利益とを主張するものである。
【０００２】
本出願は、さらに、２００６年２月２４日出願の「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｆｏｒ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」と題された米国仮特許出願第６０／７７６，３６７号の優先権と利益とを主張するものである。
【０００３】
本出願は、さらに、２００６年２月２３日出願の「Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  ＭＥＭＳ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」と題された米国特許出願第１１／３６１，２９４号（２００６年９月２１日に米国特許出願公開第２００６０２０９０１２Ａ１として公開されており、２００５年２月２３日出願の米国仮特許出願第６０／６５５，８２７号および２００５年４月２９日出願の米国仮特許出願第６０／６７６，０５３号の優先権と利益とを主張する）の一部継続出願であり、その利益を主張するものである。
【０００４】
上記出願のそれぞれの開示は、参照により本明細書に援用されるものとする。
【技術分野】
【０００５】
発明の分野
一般に、本発明は、画像ディスプレイの分野に関し、特に、本発明は、画像ディスプレイ内に組み込まれた光変調器を制御するための、制御回路およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００６】
発明の背景
機械的光変調器から構築されたディスプレイは、液晶技術に基づくディスプレイの、魅力的な代替選択肢である。機械的光変調器は、映像コンテンツを、良好な視野角と、広範なカラーおよびグレースケールとを伴って表示するために十分高速である。機械的光変調器は、投写型ディスプレイの適用例において成功を収めてきた。機械的光変調器を使用する直視型ディスプレイが、輝度と低電力との十分に魅力的な組み合わせであることはまだ示されていない。
【０００７】
シリコン基板から切り取られた比較的小さなダイ上にスイッチング回路と光変調器とが構築されることが可能な、投射型ディスプレイとは対照的に、ほとんどの直視型ディスプレイは、はるかに大きな基板上での光変調器の製造を必要とする。その上、多くの場合、特にバックライト付き直視型ディスプレイについては、制御回路と光変調器との両方が、透明基板上に形成されることが好ましい。結果として、多くの一般的な半導体製造プロセスは適用できず、スイッチング回路は、多くの場合、それに応じて設計し直される必要がある。詳細な画像を、豊富なレベルのグレースケールとコントラストとともにもたらす、スイッチング回路と組み合わせた表示プロセスを組み込んだ、ＭＥＭＳ直視型ディスプレイが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
概要
高速で、明るく、低電力の、機械的に作動させられる直視型ディスプレイが、当業界で必要とされている。特に、改良された画像品質と、低減された消費電力とのために、高速に、かつ低電圧で駆動されることが可能な、透明基板上に構築された直視型ディスプレイが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様では、直視型ディスプレイは、ＭＥＭＳ光変調器のアレイと、制御マトリクスと（両方とも透明基板上に形成される）を含み、光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされてもよい。制御マトリクスは、データおよび作動電圧をアレイに伝え、各光変調器について、トランジスタとコンデンサとを含んでもよい。直視型ディスプレイは、さらに、アレイ内の光変調器のそれぞれの状態を制御するためのコントローラを含む。コントローラは、入力と、プロセッサと、メモリと、出力とを含む。入力は、直視型ディスプレイ上での表示のために画像フレームを符号化した画像データを受信する。プロセッサは、画像データから、複数のサブフレームデータセットを導き出す。各サブフレームデータセットは、アレイの複数行および複数列内の光変調器の所望の状態を示す。メモリは、複数のサブフレームデータセットを記憶する。出力は、光変調器を、サブフレームデータセット内で示された状態にするために、出力シーケンスに従って、複数のサブフレームデータセットを出力する。複数のサブフレームデータセットは、画像フレームの少なくとも３つの色成分のうちの少なくとも２つのための、または画像フレームの４つの色成分のための、別個のサブフレームデータセットを含んでもよく、４つの色成分は、赤、緑、青、および白からなってもよい。
【００１０】
一実施形態では、出力シーケンスは、サブフレームデータセットに対応する複数のイベントを含む。コントローラは、少なくとも２つのサブフレームデータセットに対応するイベントに関連付けられた、さまざまな時間値を記憶する。時間値は、変調器が状態を変更する間の、アレイの照射を防止するように選択されてもよく、複数のサブフレームデータセットのうちのサブフレームデータセットの出力の結果として生じる、サブフレーム画像の輝度と相互に関連してもよい。直視型ディスプレイは、複数のランプを含んでもよく、その場合、コントローラは、出力シーケンス内に含まれるランプ点灯イベントおよび／またはランプ消灯イベントに関連付けられた時間値を記憶してもよい。出力シーケンスは、アドレス指定イベントを含んでもよく、その場合、コントローラは、アドレス指定イベントに関連付けられた時間値を記憶する。
【００１１】
別の実施形態では、出力シーケンスは、少なくとも部分的に、メモリ内に記憶される。直視型ディスプレイは、出力シーケンスへの変更を受信するための、外部プロセッサへのデータリンクを含んでもよい。直視型ディスプレイは複数のランプを含んでもよく、その場合、出力シーケンスは、ランプ点灯シーケンスを含む。ランプ点灯シーケンスは、出力シーケンス内で出力されるサブフレームデータセットに関連してランプが点灯される、時間の長さ、および／または強度に対応するデータを含んでもよい。ランプ点灯シーケンス内の、各サブフレームデータセットについてランプが点灯される時間の長さは、好ましくは、４ミリ秒以下である。
【００１２】
別の実施形態では、プロセッサは、画像フレームを複数のサブフレーム画像に分解し、複数のサブフレーム画像のうちの各サブフレーム画像に重みを割り当てることによって、複数のサブフレームデータセットを導き出す。コントローラは、サブフレーム画像に割り当てられた重みに比例した長さの時間にわたって、かつ／または、サブフレーム画像に割り当てられた重みに比例した照射強度で、サブフレーム画像が照射されるようにしてもよい。プロセッサは、符号化方式に従って、重みを割り当ててもよい。一実装では、符号化方式は２進符号化方式であり、サブフレームデータセットはビットプレーンであり、画像フレームの各色成分は、少なくとも、最上位サブフレーム画像と、最上位の次のサブフレーム画像とに分解される。最上位サブフレーム画像は、表示される画像フレームに、最上位の次のサブフレーム画像の２倍寄与してもよい。出力シーケンスに従って、画像フレームの少なくとも１つの色成分の最上位サブ画像に対応するビットプレーンは、２５ミリ秒以下の間隔であってもよい、２つの別個の時間において出力されてもよい。画像フレームの色成分の最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンが出力される第１の時と、その色成分の最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンが出力される第２の時との間の時間の長さは、その色成分の最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンが出力される第２の時と、その色成分の最上位サブフレーム画像に対応するサブフレーム画像が出力される後続の時との間の時間の長さから１０％の範囲内であることが好ましい。
【００１３】
別の実施形態では、画像フレームの第１の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットは、画像フレームの第２の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットの前に出力され、そして、画像フレームの第１の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットは、画像フレームの第２の色成分に対応する少なくとも１つのサブフレームデータセットの後で出力される。単一のサブフレームデータセットに対応する単一のサブフレーム画像を表示するために、少なくとも２つの異なる色のランプが点灯されてもよく、１つの色のランプは、その他の色のランプよりも、実質的に大きな強度で点灯されてもよい。
【００１４】
別の実施形態では、直視型ディスプレイは、複数の代替の出力シーケンスを記憶するためのメモリを含み、そして、出力シーケンスと、複数の代替の出力シーケンスとの間を切り換えるための、出力シーケンス切り換えモジュールを含んでもよい。出力シーケンス切り換えモジュールは、プロセッサに応答してもよく、直視型ディスプレイ内に含まれるユーザインタフェースに応答してもよく、かつ／または、直視型ディスプレイが組み込まれている装置内に含まれる、コントローラの外部にある、第２のプロセッサから受信した命令に応答してもよい。ユーザインタフェースは、手動スイッチであってもよい。
【００１５】
別の実施形態では、直視型ディスプレイは、出力シーケンスへの変更を導き出すための、シーケンスパラメータ計算モジュールを含む。受信した画像フレームの特性に基づいて、シーケンスパラメータ計算モジュールは、出力シーケンスへの変更、出力シーケンス内に含まれているイベントに関連して記憶されたタイミング値への変更、および／または、サブフレームデータセットへの変更を導き出してもよい。直視型ディスプレイは複数のランプを含んでもよく、その場合、シーケンスパラメータ計算モジュールは、出力シーケンス内に含まれているランプ点灯イベントに関連して記憶されたランプ強度値への変更を導き出してもよい。
【００１６】
別の実施形態では、光変調器のアレイは、複数の独立に作動可能な、光変調器のバンクを含む。制御マトリクスは、複数の大域的作動相互接続を含んでもよく、ここで、各大域的作動相互接続は、光変調器のそれぞれのバンクに対応する。複数のバンクは、アレイ内で相互に隣接して配置されてもよい。あるいは、光変調器の各バンクは、アレイ内の複数の行を含んでもよく、ここで、バンクは、アレイ内で相互に織り合わされていてもよい。一実装では、バンクのうちの１つの中での、特定の重みと色成分とに対応するサブフレーム画像の表示は、バンクのうちのもう１つの中での、その有意値と色成分とに対応するサブフレーム画像の後続の表示から２５ミリ秒以下の間隔であり、そして、その重みと色成分とに対応するサブフレーム画像の、以前の表示の後、２５ミリ秒以下の間隔である。
【００１７】
別の実施形態では、光変調器はシャッタを含む。シャッタは、画像フレームを形成するために、光を選択的に反射してもよく、かつ／または、対応するアパーチャに微光を選択的に通過させてもよい。シャッタは、基板に対して横方向に駆動されてもよい。別の実施形態では、光変調器は、反射型光変調器である。別の実施形態では、光変調器は、見る人の方への光を選択的に通過させる。別の実施形態では、光ガイドが、光変調器のアレイに隣接して配置される。
【００１８】
別の実施形態では、出力シーケンスは、複数の大域的作動イベントを含む。直視型ディスプレイは、光変調器のアレイの複数行および複数列内の光変調器を実質的に同時に作動させるための、光変調器のアレイに結合された大域的作動相互接続を含んでもよい。
【００１９】
本発明の別の態様では、直視型ディスプレイは、ＭＥＭＳ光変調器のアレイと、制御マトリクスと（両方とも透明基板上に形成され、光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされてもよい）、少なくとも３つの色のランプとを含む。制御マトリクスは、データおよび作動電圧をアレイに伝える。直視型ディスプレイは、さらに、アレイ内の光変調器のそれぞれの状態を制御するためのコントローラを含む。コントローラは、さらに、画像の部分を形成するために、同時に少なくとも２つの色のランプを使用して光変調器のアレイを照射するように、ランプの点灯を制御する。光変調器のアレイを照射している色のうちの少なくとも１つは、その他の色よりも大きな強度であってもよい。
【００２０】
本発明の別の態様は、直視型ディスプレイ上に画像フレームを表示するための方法を含む。方法は、画像フレームを符号化した画像データを受信するステップと、画像データから複数のサブフレームデータセットを導き出すステップと、複数のサブフレームデータセットをメモリ内に記憶するステップと、出力シーケンスに従って複数のサブフレームデータセットを出力するステップとを含む。各サブフレームデータセットは、透明基板上に形成された光変調器アレイの、複数行および複数列内のＭＥＭＳ光変調器の、所望の状態を示す。複数のサブフレームデータセットを出力するステップは、ＭＥＭＳ光変調器を、各サブフレームデータセット内で示された所望の状態にし、そしてこのステップは、透明基板上に形成された制御マトリクスを介して光変調器アレイにデータと作動電圧とを伝えるステップを含む。
【００２１】
本発明の別の態様では、直視型ディスプレイは、ＭＥＭＳ光変調器のアレイと、制御マトリクスと（両方とも透明基板上に形成される）を含み、光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされてもよい。制御マトリクスは、データおよび作動電圧をアレイに伝える。直視型ディスプレイは、さらに、アレイ内の光変調器のそれぞれの状態を制御するためのコントローラを含む。コントローラは、さらに、画像を表示するために、少なくとも４つの色のランプの点灯を制御する。ランプは、少なくとも、赤のランプと、緑のランプと、青のランプと、白のランプとを含んでもよい。ランプは、少なくとも、赤のランプと、緑のランプと、青のランプと、黄のランプとを含んでもよい。直視型ディスプレイは、３色画像データを４色画像データに変換するためのプロセッサを含んでもよい。
【００２２】
本発明の別の態様は、直視型ディスプレイ上に画像を表示するための方法を含む。方法は、透明基板上に形成された光変調器アレイ内のＭＥＭＳ光変調器の状態を制御するステップと（ＭＥＭＳ光変調器のそれぞれは、少なくとも２つの状態にされてもよい）、透明基板上に形成された制御マトリクスを介して、光変調器アレイにデータと作動電圧とを伝えるステップと、画像を表示するために、少なくとも４つの色のランプの点灯を制御するステップとを含む。
【００２３】
以下の詳細な説明においては、添付の図面が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
詳細な説明
図１は、本発明の例示的実施形態による、直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置１００の概略図である。ディスプレイ装置１００は、行および列内に配置された複数の光変調器１０２ａ〜１０２ｄ（一般に「光変調器１０２」）を含む。ディスプレイ装置１００内で、光変調器１０２ａおよび１０２ｄは、開状態になっており、光を通過させる。光変調器１０２ｂおよび１０２ｃは、閉状態になっており、光の通過を妨げている。光変調器１０２ａ〜１０２ｄの状態を選択的に設定することにより、ディスプレイ装置１００は、バックライト付きディスプレイで、１つまたは複数のランプ１０５によって照射された場合に、画像１０４を形成するために利用されることが可能である。別の実装では、装置１００は、装置の前方からもたらされる環境光の反射によって画像を形成してもよい。別の実装では、装置１００は、ディスプレイの前方に配置された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、フロントライトの使用によって、画像を形成してもよい。
【００２５】
ディスプレイ装置１００内で、各光変調器１０２は、画像１０４内のピクセル１０６に対応している。他の実装では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４内のピクセル１０６を形成するために、複数の光変調器を利用してもよい。例えば、ディスプレイ装置１００は、３つの色固有光変調器１０２を含んでもよい。特定のピクセル１０６に対応する色固有光変調器１０２のうちの１つ以上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内にカラーピクセル１０６を生成することが可能である。別の例では、ディスプレイ装置１００は、画像１０４内にグレースケールを提供するために、ピクセル１０６につき２つ以上の光変調器１０２を含む。画像に関しては、「ピクセル」は、画像の解像度によって定義される最小の画素に対応する。ディスプレイ装置１００の構造部品に関しては、用語「ピクセル」は、画像の１つのピクセルを形成する、光を変調するために利用される、機械的および電気的構成要素の組み合わせを意味する。
【００２６】
ディスプレイ装置１００は、投射型適用例のために必要な結像光学系を必要としないという点において、直視型ディスプレイである。投射型ディスプレイでは、ディスプレイ装置の表面上に形成された画像が、スクリーン上に、または壁上に投射される。ディスプレイ装置は、投射される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、任意選択で、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向上させ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、ユーザは画像を見る。
【００２７】
直視型ディスプレイは、透過型または反射型モードのいずれかで動作してもよい。透過型ディスプレイでは、光変調器は、ディスプレイの背後に配置された１つまたは複数のランプからもたらされる光を、フィルタリングするか、または選択的にブロックする。ランプからの光は、各ピクセルが均一に照射されることが可能なように、任意選択で、光ガイドまたは「バックライト」内に注入される。透過型の直視型ディスプレイは、多くの場合、光変調器を含む１つの基板がバックライトのすぐ上に配置される、サンドイッチ組立体配置を容易にするために、透明またはガラス基板上に構築される。
【００２８】
各光変調器１０２は、シャッタ１０８と、アパーチャ１０９とを含む。画像１０４内のピクセル１０６を明るくするためには、シャッタ１０８は、見る人に向けて光をアパーチャ１０９に通過させるように配置される。ピクセル１０６を点灯されていないままにするためには、シャッタ１０８は、アパーチャ１０９を通した光の通過を妨げるように配置される。アパーチャ１０９は、各光変調器１０２内に、反射性または光吸収性材料を貫通してパターン形成された、開口部によって定義される。
【００２９】
ディスプレイ装置は、さらに、シャッタ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を含む。制御マトリクスは、ピクセルの行につき少なくとも１つの書き込み許可相互接続１１０（「走査ライン相互接続」とも呼ばれる）と、ピクセルの各列について１つのデータ相互接続１１２と、すべてのピクセルに、または少なくとも、ディスプレイ装置１００内の複数列および複数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とを含む、一連の電気的相互接続（例えば、相互接続１１０、１１２、および１１４）を含む。適切な電圧（「書き込み許可電圧、Ｖｗｅ」）の印加に応えて、所与のピクセル行についての書き込み許可相互接続１１０は、行内のピクセルを、新しいシャッタ移動命令を受け入れるように準備させる。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態で伝える。データ相互接続１１２に印加されるデータ電圧パルスは、一部の実装では、シャッタの静電的な移動に直接寄与する。他の実装では、データ電圧パルスは、光変調器１０２への、通常はデータ電圧よりも大きさが大きい別個の作動電圧の印加を制御する、例えばトランジスタまたはその他の非線形回路素子などのスイッチを制御する。これらの作動電圧の印加は、次に、シャッタ１０８の静電的に駆動された移動をもたらす。
【００３０】
図２Ａは、本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置１００内への組み込みに適した、例示的なシャッタベースの光変調器２００の斜視図である。光変調器２００は、アクチュエータ２０４に結合されたシャッタ２０２を含む。アクチュエータ２０４は、２００５年１０月１４日出願の米国特許出願第１１／２５１，０３５号明細書に記載されているような、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２０５（「アクチュエータ２０５」）から形成される。シャッタ２０２は、一方の側が、アクチュエータ２０５に結合されている。アクチュエータ２０５は、シャッタ２０２を、表面２０３に実質的に平行な移動平面内で、表面２０３の上を横方向に移動させる。シャッタ２０２の反対側は、アクチュエータ２０４によって及ぼされた力に対向する復元力を提供する、スプリング２０７に結合されている。
【００３１】
各アクチュエータ２０５は、シャッタ２０２をロードアンカー２０８に接続する、コンプライアントロードビーム２０６を含む。ロードアンカー２０８はコンプライアントロードビーム２０６とともに、シャッタ２０２を表面２０３のすぐ近くに浮遊したままに保つ、機械的支持として働く。表面には、光の通過を許すための１つ以上のアパーチャ穴２１１が含まれる。ロードアンカー２０８は、物理的には、コンプライアントロードビーム２０６とシャッタ２０２とを表面２０３に接続し、電気的には、ロードビーム２０６をバイアス電圧に接続し、場合によっては、接地する。
【００３２】
基板が、シリコンなどの不透明なものである場合、アパーチャ穴２１１は、基板２０４を貫通して穴のアレイをエッチングすることによって基板内に形成される。基板２０４が、ガラスまたはプラスチックなどの透明なものである場合、処理シーケンスの第１のステップは、基板上に遮光層を蒸着するステップと、遮光層をエッチングして穴のアレイ２１１にするステップとを含む。アパーチャ穴２１１は、一般に、円形、楕円形、多角形、蛇行形状、または不規則な形であってもよい。
【００３３】
各アクチュエータ２０５は、さらに、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を含む。駆動ビーム２１６は、一方の端において、駆動ビーム２１６間で共有される駆動ビームアンカー２１８に結合される。各駆動ビーム２１６のもう一方の端は、自由に動くことができる。各駆動ビーム２１６は、駆動ビーム２１６の自由端およびロードビーム２０６の固定端の近くで、駆動ビーム２１６がロードビーム２０６に最も近くなるように、湾曲している。
【００３４】
動作時、光変調器２００を組み込んだディスプレイ装置は、駆動ビームアンカー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に印加されてもよい。結果としてもたらされる、駆動ビーム２１６とロードビーム２０６との間の電位差は、駆動ビーム２１６の自由端を、ロードビーム２０６の固定端の方へ引き、そして、ロードビーム２０６のシャッタ端を、駆動ビーム２１６の固定端の方へ引き、それにより、シャッタ２０２を、駆動アンカー２１８の方へ横方向に駆動する。コンプライアント部材２０６はスプリングとして働き、それにより、ビーム２０６と２１６との電位間の電圧が除去された場合に、ロードビーム２０６は、ロードビーム２０６内に蓄積された応力を解放しながら、シャッタ２０２をその初期位置に押し戻す。
【００３５】
光変調器２００などの光変調器は、電圧が除去された後でシャッタをその静止位置に戻すための、スプリングなどの、受動的復元力を組み込んでいる。米国特許出願第１１／２５１，０３５号明細書および米国特許出願第１１／３２６，６９６号明細書に記載されているような、その他のシャッタ組立体は、「開」および「閉」アクチュエータという２つの組と、「開」および「閉」電極という別個の組とを、シャッタを開または閉状態のいずれかに移動させるために組み込んでいる。
【００３６】
米国特許出願第１１／２５１，０３５号明細書および米国特許出願第１１／３２６，６９６号明細書には、適切なグレースケールを有する画像（多くの場合、動画）を生成するために、シャッタおよびアパーチャのアレイを制御マトリクスを介して制御することが可能な、さまざまな方法が記載されている。場合によっては、制御は、ディスプレイの周辺部で駆動回路に接続された、行および列の相互接続の、パッシブマトリクスアレイを使用して達成されてもよい。他の場合には、ディスプレイの速度、グレースケール、および／または電力損失性能を向上するために、アレイの各ピクセル内に、スイッチングおよび／またはデータ蓄積要素を含めることが適切である（いわゆる、アクティブマトリクス）。
【００３７】
本明細書に記載する制御マトリクスは、上述の光変調器などの、シャッタベースのＭＥＭＳ光変調器を制御することに限定されない。例えば、図２Ｂは、本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置１００内への組み込みに適した、ローリングアクチュエータベースの光変調器２２０の断面図である。「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ」と題された米国特許第５，２３３，４５９号明細書および「Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ」と題された米国特許第５，７８４、１８９号明細書（これらの全体が、参照により本明細書に援用されるものとする）にさらに記載されているように、ローリングアクチュエータベースの光変調器は、固定電極の反対側に配置され、電場が印加されると好ましい方向に移動してシャッタを生成するように付勢された、可動電極を含む。一実施形態では、光変調器２２０は、基板２２８と絶縁層２２４との間に配置された平面電極２２６を含み、可動電極２２２は、絶縁層２２４に取り付けられた固定端２３０を有する。印加電圧がない場合、可動電極２２２の可動端２３２は、固定端２３０の方へ自由に巻かれて、圧延状態を生成する。電極２２２と２２６との間に電圧を印加すると、可動電極２２２は広がって、絶縁層２２４にぴったりと接して横たわり、それにより、可動電極２２２は、基板２２８を通して移動している光をブロックするシャッタとして働く。可動電極２２２は、電圧が除去された後は、圧延状態に戻る。圧延状態への付勢は、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てもよい。
【００３８】
図２Ｃは、本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置１００内への組み込みに適した、光タップベースの光変調器２５０の断面図である。「Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  ａｎｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ」と題された米国特許第５，７７１，３２１号明細書（この全体が、参照により本明細書に援用されるものとする）にさらに記載されているように、光タップは、洩れ内部全反射の原理に従って働く。すなわち、光２５２は光ガイド２５４内に導入され、その中で、妨害がなければ、光２５２の大部分は、内部全反射に起因して、光ガイド２５４からその前面または後面を通して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を含み、タップ要素２５６が光ガイド２５４に接触することに応えて、タップ要素２５６に隣接する光ガイドの表面上に当たる光２５２は、見る人に向けて、タップ要素２５８を通して、光ガイド２５４を脱出し、それにより画像の形成に寄与する。
【００３９】
一実施形態では、タップ要素２５６は、可撓性の透明材料の、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覆う。対向する電極２６０は、光ガイド２５４の反対側上に、層２５８に隣接して配置された、カバープレート２６４上に配置される。電極２６０間に電圧を印加することにより、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ために制御されてもよい。
【００４０】
図２Ｄは、本発明のさまざまな実施形態に含めるのに適した、第３の例示的な非シャッタベースの光変調器の断面図である。特に、図２Ｄは、エレクトロウェッティングベースの光変調アレイ２７０の断面図である。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ベースの光変調セル２７２ａ〜２７２ｄ（一般に「セル２７２」）を含む。光変調アレイ２７０は、さらに、セル２７２に対応するカラーフィルタの組２７６も含む。
【００４１】
各セル２７２は、水（または、その他の透明な導電性または極性流体）の層２７８と、光吸収性オイルの層２８０と、（例えば、インジウム−スズ酸化物を材料とする）透明電極２８２と、光吸収性オイルの層２８０と透明電極２８２との間に配置された絶縁層２８４とを含む。そのようなセルの例示的実装は、２００５年５月１９日公開の「Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ」と題された米国特許出願公開第２００５／０１０４８０４号明細書にさらに記載されている。本明細書に記載する実施形態では、電極は、セル２７２の後面の一部分を占める。
【００４２】
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性アパーチャ層２８６から形成される。反射性アパーチャ層２８６は、反射性金属、または誘電体ミラーを形成する薄膜のスタックなどの、反射性材料から形成される。各セル２７２について、光を通過させるために、反射性アパーチャ層２８６内にアパーチャが形成される。セルのための電極２８２は、アパーチャ内に、そして、反射性アパーチャ層２８６を形成する材料上に、別の誘電体層によって隔てられて、蒸着される。
【００４３】
光キャビティ２７４の残りは、反射性アパーチャ層２８６に隣接して配置された光ガイド２８８と、光ガイド２８８の、反射性アパーチャ層２８６とは反対の側上の、第２の反射性層２９０とを含む。一連の光リダイレクタ２９１が、光ガイドの後面上に、第２の反射性層に隣接して形成される。光リダイレクタ２９１は、拡散または鏡面反射体のいずれかであってもよい。１つ以上の光源２９２が、光ガイド２８８内に光２９４を注入する。
【００４４】
代替の実装では、追加の透明基板が、光ガイド２９０と光変調アレイ２７０との間に配置される。この実装では、反射性アパーチャ層２８６は、光ガイド２９０の表面上ではなく、追加の透明基板上に形成される。
【００４５】
動作時、セル（例えば、セル２７２ｂまたは２７２ｃ）の電極２８２への電圧の印加は、セル内の光吸収性オイル２８０を、セル２７２の一部分内に集まらせる。結果として、光吸収性オイル２８０は、反射性アパーチャ層２８６内に形成されたアパーチャを通した光の通過を、もはや妨げなくなる（例えば、セル２７２ｂおよび２７２ｃを参照）。アパーチャにおいてバックライトを脱出している光は、次に、セルを通して、そして、カラーフィルタの組２７６の中の対応するカラー（例えば、赤、緑、または青）フィルタを通して脱出し、画像内のカラーピクセルを形成することが可能である。電極２８２が接地されると、光吸収性オイル２８０は、反射性アパーチャ層２８６内のアパーチャを覆い、アパーチャを通過しようと試みているあらゆる光２９４を吸収する。
【００４６】
セル２７２に電圧が印加された場合に、下にオイル２８０が集まった領域は、画像の形成に関して無駄な空間を構成する。この領域は、電圧が印加されてもされなくても光を通過させることはできず、したがって、反射性アパーチャ層２８６の反射性部分が含まれないならば、さもなければ画像の形成に寄与するために使用されることが可能な光を吸収するであろう。しかし、反射性アパーチャ層２８６を含めることにより、さもなければ吸収されたであろうこの光は、異なるアパーチャを通した将来の脱出のために、反射されて光ガイド２９０内に戻される。
【００４７】
本明細書に記載する制御マトリクスによる制御に適した、非シャッタベースのＭＥＭＳ変調器の例は、ローラベースの光変調器２２０、光タップ２５０、およびエレクトロウェッティングベースの光変調アレイ２７０のみではない。その他の形態の非シャッタベースのＭＥＭＳ変調器が、本発明の範囲を逸脱することなく、本明細書に記載する制御マトリクスのうちのさまざまなものによって同様に制御されることが可能である。
【００４８】
図３Ａは、本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ装置１００内に組み込まれた光変調器の制御に適した、制御マトリクス３００の概略図である。図３Ｂは、本発明の例示的実施形態による、図３Ａの制御マトリクス３００に接続されたシャッタベースの光変調器のアレイ３２０の斜視図である。制御マトリクス３００は、ピクセルのアレイ３２０（「アレイ３２０」）をアドレス指定してもよい。各ピクセル３０１は、アクチュエータ３０３によって制御される、図２Ａのシャッタ組立体２００などの、弾性シャッタ組立体３０２を含む。各ピクセルは、さらに、アパーチャ穴３２４を含む、アパーチャ層３２２を含む。シャッタ組立体３０２などのシャッタ組立体、およびその変形形態の、さらなる電気的および機械的説明は、米国特許出願第１１／２５１，０３５号明細書および米国特許出願第１１／３２６，６９６号明細書の中に見出すことができる。
【００４９】
制御マトリクス３００は、シャッタ組立体３０２が上に形成される基板３０４の表面上に、拡散された、または薄膜蒸着された電気回路として製造される。制御マトリクス３００は、制御マトリクス３００内のピクセル３０１の各行についての、走査ライン相互接続３０６と、制御マトリクス３００内のピクセル３０１の各列についての、データ相互接続３０８とを含む。各走査ライン相互接続３０６は、書き込み許可電圧源３０７を、ピクセル３０１の対応する行内のピクセル３０１に電気的に接続する。各データ相互接続３０８は、データ電圧源（「Ｖｄソース」）３０９を、ピクセル３０１の対応する列内のピクセル３０１に電気的に接続する。制御マトリクス３００内で、データ電圧Ｖｄは、シャッタ組立体３０２の作動のために必要なエネルギーの大部分を提供する。したがって、データ電圧源３０９は、作動電圧源としても働く。
【００５０】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、ピクセルのアレイ３２０内の、各ピクセル３０１について、または各シャッタ組立体について、制御マトリクス３００は、トランジスタ３１０とコンデンサ３１２とを含む。各トランジスタ３１０のゲートは、ピクセル３０１が配置されているアレイ３２０内の行の走査ライン相互接続３０６に電気的に接続される。各トランジスタ３１０のソースは、その対応するデータ相互接続３０８に電気的に接続される。各シャッタ組立体のアクチュエータ３０３は、２つの電極を含む。各トランジスタ３１０のドレインは、対応するコンデンサ３１２の一方の電極と、対応するアクチュエータ３０３の電極のうちの一方とに、並列に、電気的に接続される。コンデンサ３１２のもう一方の電極と、シャッタ組立体３０２内のアクチュエータ３０３のもう一方の電極とは、共通または接地電位に接続される。
【００５１】
動作時、画像を形成するために、制御マトリクス３００は、各走査ライン相互接続３０６にＶｗｅを次々に印加することによって、アレイ３２０内の各行を順に書き込み許可する。書き込み許可された行については、行内のピクセル３０１のトランジスタ３１０のゲートへのＶｗｅの印加により、データ相互接続３０８を通りトランジスタを通る電流の流れが、シャッタ組立体３０２のアクチュエータ３０３に電位を印加することが可能になる。行が書き込み許可されている間、データ電圧Ｖｄが、データ相続接続３０８に選択的に印加される。アナロググレースケールを提供する実装においては、各データ相互接続３０８に印加されるデータ電圧は、書き込み許可走査ライン相互接続３０６とデータ相互接続３０８との交点に配置されたピクセル３０１の所望される輝度に関連して、変化させられる。ディジタル制御方式を提供する実装においては、データ電圧は、相対的に低い大きさの電圧（すなわち、接地付近の電圧）であるように、あるいは、Ｖａｔ（作動しきい値電圧）を満たすかまたは超過するように選択される。データ相互接続３０８へのＶａｔの印加に応えて、対応するシャッタ組立体３０２内のアクチュエータ３０３が作動して、そのシャッタ組立体３０２内のシャッタを開く。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Ｖｗｅを印加するのを停止した後も、ピクセル３０１のコンデンサ３１２内に蓄積されたままになる。したがって、シャッタ組立体３０２が作動するための十分に長い時間、行上の電圧Ｖｗｅを保持して待つ必要はなく、そのような作動は、書き込み許可電圧が行から除去された後で進行することが可能である。行内のコンデンサ３１２内の電圧は、ビデオフレーム全体が書き込まれるまで、そして一部の実装においては、新しいデータが行に書き込まれるまで、実質的に蓄積されたままになる。
【００５２】
アレイ３２０のピクセル３０１は、基板３０４上に形成される。アレイには、アレイ３２０内の各ピクセル３０１のための一組のアパーチャ穴３２４を含む、基板上に配置されるアパーチャ層３２２が含まれる。アパーチャ穴３２４は、各ピクセル内のシャッタ組立体３０２と位置合わせされる。一実施では、基板３０４は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料で作られる。別の実施では、基板３０４は、不透明材料で作られ、ただしその中に、アパーチャ穴３２４を形成するために穴がエッチングされる。
【００５３】
シャッタ組立体３０２は、アクチュエータ３０３と合わせて、双安定にされてもよい。すなわち、シャッタは、少なくとも２つの平衡位置（例えば、開または閉）に、いずれの位置にそれらを保つためにも、電力はほとんどまたはまったく必要なしに、存在してもよい。より詳細には、シャッタ組立体３０２は、機械的に双安定であってもよい。シャッタ組立体３０２のシャッタが所定の位置に設定されたら、その位置を維持するために、電気的エネルギーまたは保持電圧は必要とされない。シャッタ組立体３０２の物理要素上の機械的応力が、シャッタを所定の位置に保持してもよい。
【００５４】
シャッタ組立体３０２は、アクチュエータ３０３と合わせて、電気的に双安定にされてもよい。電気的に双安定なシャッタ組立体においては、シャッタ組立体の作動電圧未満の電圧範囲が存在し、閉じられたアクチュエータ（シャッタは開または閉のいずれか）にこの電圧が印加された場合、たとえ対向する力がシャッタ上に働かされたとしても、アクチュエータは閉じられたままに、そしてシャッタは所定の位置に保持される。対向する力は、シャッタベースの光変調器２００内のスプリング２０７などの、スプリングによって働かされてもよく、または、対向する力は、「開」または「閉」アクチュエータなどの、対向するアクチュエータによって働かされてもよい。
【００５５】
光変調器アレイ３２０は、ピクセルにつき単一のＭＥＭＳ光変調器を有するとして示されている。各ピクセル内に複数のＭＥＭＳ光変調器が提供され、それにより、単に２値の「オン」または「オフ」の光学的状態よりも多くの可能性を各ピクセル内に提供する、他の実施形態が可能である。ピクセル内に複数のＭＥＭＳ光変調器が提供され、光変調器のそれぞれに関連付けられたアパーチャ穴３２４が、等しくない面積を有する、符号化された領域分割グレースケールの特定の形態が可能である。
【００５６】
図３Ｄは、本発明の例示的実施形態による、ディスプレイ装置１００内に含めるための、さらに別の好適な制御マトリクス３４０である。制御マトリクス３４０は、シャッタ組立体３４４を含むピクセル３４２のアレイを制御する。制御マトリクス３４０は、制御マトリクス内のピクセル３４２の各列について、単一のデータ相互接続３４８を含む。シャッタ組立体３４４内のアクチュエータは、電気的に双安定または機械的に双安定のいずれかにされてもよい。
【００５７】
制御マトリクス３４０は、制御マトリクス３４０内のピクセル３４２の各行について、走査ライン相互接続３４６を含む。制御マトリクス３４０は、さらに、充電相互接続３５０と、大域的作動相互接続３５４と、シャッタ共通相互接続３５５とを含む。これらの相互接続３５０、３５４、および３５５は、アレイ内の複数行および複数列内のピクセル３４２間で共有される。一実装では、相互接続３５０、３５４、および３５５は、制御マトリクス３４０内のすべてのピクセル３４２間で共有される。制御マトリクス内の各ピクセル３４２は、シャッタ充電トランジスタ３５６と、シャッタ放電トランジスタ３５８と、シャッタ書き込み許可トランジスタ３５７と、データ蓄積コンデンサ３５９とを含む。制御マトリクス３４０は、さらに、放電スイッチトランジスタ３５８のソースおよびドレインと並列に接続された、任意選択の電圧安定化コンデンサ３５２も組み込んでいる。充電トランジスタ３５６のゲート端子は、充電トランジスタ３５６のドレイン端子とともに、充電相互接続３５０に直接接続される。動作時、充電トランジスタ３５６は、本質的にダイオードとして動作し、それらは一方向にのみ電流を通過させることが可能である。
【００５８】
各フレームアドレス指定サイクルの最初に、制御マトリクス３４０は、充電相互接続３５０に電圧パルスを印加して、電流を、充電トランジスタ３５６を通り、ピクセル３４２のシャッタ組立体３４４内に流れ込ませる。この充電パルスの後、シャッタ組立体３４４のシャッタ電極のそれぞれは、同じ電圧状態になる。電圧パルスの後、充電相互接続３５０の電位は０にリセットされ、充電トランジスタ３５６は、シャッタ組立体３４４内に蓄積された電荷が充電相互接続３５０を通して消散されるのを防止する。充電相互接続３５０は、一実装では、Ｖａｔ（例えば、４０Ｖ）以上のパルス電圧を伝える。一実装では、Ｖａｔを超える電圧の重畳は、充電相互接続３５０に接続されたシャッタ組立体のすべてを、同じ状態（例えば、シャッタ閉状態）に作動させるか、または移動させる。
【００５９】
各行は、次に、順に書き込み許可される。制御マトリクス３４０は、書き込み許可電圧Ｖｗｅを、各行に対応する走査ライン相互接続３４６に印加する。ピクセル３４２の特定の行が書き込み許可されている間、制御マトリクス３４０は、データ電圧を、制御マトリクス３４０内のピクセル３４２の各列に対応したデータ相互接続３４８に印加する。書き込み許可される行についての走査ライン相互接続３４６へのＶｗｅの印加により、対応する走査ライン内のピクセル３４２の書き込み許可トランジスタ３５７がオンになる。データ相互接続３４８に印加される電圧が、それにより、それぞれのピクセル３４２のデータ蓄積コンデンサ３５９上に蓄積されることが引き起こされる。
【００６０】
制御マトリクス３４０において、大域的作動相互接続３５４は、シャッタ放電スイッチトランジスタ３５８のソースに接続される。大域的作動相互接続３５４を、シャッタ共通相互接続３５５の電位よりも大幅に上の電位に維持することにより、コンデンサ３５９上にどれだけの電荷が蓄積されているかにかかわらず、放電スイッチトランジスタ３５８がオンになることが防止される。制御マトリクス３４０における大域的作動は、大域的作動相互接続３５４上の電位を、接地に、またはシャッタ共通相互接続３５５と実質的に同じ電位にして、放電スイッチトランジスタ３５８が、コンデンサ３５９上にデータ電圧が蓄積されているかどうかに従ってオンになることを可能にすることによって達成される。大域的作動ステップの間、コンデンサ３５９上にデータ電圧が蓄積されているピクセルについては、放電トランジスタはオンになり、シャッタ組立体３４４のアクチュエータから電荷が流出して、シャッタ組立体３４４を、その緩和状態（例えば、シャッタ開状態）に移動させるか、または作動させる。コンデンサ３５９上にデータ電圧が蓄積されていないピクセルについては、放電トランジスタ３５８はオンにならず、シャッタ組立体３４４は充電されたままになる。それらのピクセルについては、シャッタ組立体３４４のアクチュエータの両端で電圧が存続し、それらのピクセルは、例えば、シャッタ閉状態のままになる。大域的作動ステップの間、同じ大域的作動相互接続に接続され、コンデンサ３５９上にデータが蓄積された、すべてのピクセルは、実質的に同時に、それらの新しい状態に移動する。制御マトリクス３４０は、大域的作動を達成するために、シャッタ組立体３４４内の電気的双安定性に依存しない。
【００６１】
データ蓄積コンデンサ３５９に部分的電圧を印加することにより、大域的作動相互接続３５４がその作動電位にされている時間中の、放電スイッチトランジスタ３５８の部分的オンが可能となる。これにより、アナロググレースケールを提供するための、アナログ電圧がシャッタ組立体３４４上で作られる。
【００６２】
一部の実装では、大域的作動相互接続３５４は、ピクセルのアレイ内の各行および列内の各シャッタ放電トランジスタ３５８に接続される。他の実装では、大域的作動相互接続３５４は、複数の行および列内のピクセルのサブグループのみの中のシャッタ放電トランジスタに接続される。図１８および図１９を参照して述べるように、ピクセルのアレイはバンク内に配置されてもよく、ピクセルの各バンクは、大域的作動相互接続によって、固有の大域的作動ドライバに接続されてもよい。この実装では、制御回路は、選択されたバンク内にデータをロードし、次に、選択された大域的作動ドライバによって、選択されたバンクのみを大域的に作動させてもよい。一実装では、ディスプレイは２つのバンクに分けられ、大域的ドライバおよび大域的作動相互接続の１つの組が、奇数番号行内のピクセルに接続され、一方、大域的ドライバおよび大域的作動相互接続の別個の組が、偶数番号行内のピクセルに接続されてもよい。他の実装では、６つまたは８つもの別個に作動可能なアドレス指定バンクが使用される。ディスプレイを制御するための回路の他の実装は、２００６年１２月１日出願の「Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題された米国特許出願第１１／６０７，７１５号明細書（参照により本明細書に援用されるものとする）に記載されている。
【００６３】
図３Ｃは、バックライト３３０の上に配置された、図３Ｂに示す光変調器のアレイ３２０を含む、直視型ディスプレイ３８０の部分を示す。一実装では、バックライト３３０は透明材料、すなわち、ガラスまたはプラスチックから作られ、ランプ３８２、３８４、および３８６からの光を表示面全体に均一に分散するための光ガイドとして機能する。ディスプレイ３８０をフィールド順次式ディスプレイとして組み立てる場合、ランプ３８２、３８４、および３８６は、それぞれ、例えば、赤、緑、および青のランプなどの、交互カラーランプであってもよい。
【００６４】
白熱灯、蛍光灯、レーザ、または発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む（ただし、これらに限定されない）、複数の異なるタイプのランプ３８２〜３８６が、ディスプレイ内で使用されてもよい。さらに、直視型ディスプレイ３８０のランプ３８２〜３８６は、複数のランプを含む１つの組立体の形に組み合わせられてもよい。例えば、赤、緑、および青のＬＥＤの組み合わせが、小さな半導体チップ内で、白色ＬＥＤと組み合わせられるか、またはその代わりに使用されてもよく、あるいは、小さなマルチランプパッケージの形に組み立てられてもよい。同様に、各ランプは、例えば、赤、黄、緑、および青のＬＥＤの組み合わせなどの、４色ＬＥＤの組立体を表してもよい。
【００６５】
シャッタ組立体３０２は、光変調器として機能する。関連する制御マトリクスからの電気信号の使用により、シャッタ組立体３０２は、開または閉のいずれかの状態に設定されてもよい。開シャッタのみが、光ガイド３３０からの光が見る人の方へ通過して、それにより直視型画像を形成させる。
【００６６】
直視型ディスプレイ３８０では、光変調器は、基板３０４の、光ガイド３３０から離れた側の、見る人の方を向いた面上に形成される。他の実装では、光変調器が光ガイドの方を向いた面上に形成されるように、基板３０４は裏返しにされてもよい。これらの実装では、アパーチャ層３２２などのアパーチャ層を、光ガイド３３０の上面上に直接形成することが好ましい場合がある。他の実装では、光ガイドと光変調器との間に、別個のガラスまたはプラスチック片を介在させることが有用であり、そのような別個のガラスまたはプラスチック片は、アパーチャ層３２２などのアパーチャ層と、アパーチャ穴３２４などの関連するアパーチャ穴とを含む。シャッタ組立体３０２の面と、アパーチャ層３２２との間の間隔は、可能な限り近接して、好ましくは１０ミクロン未満、場合によっては１ミクロンもの近さに保たれることが好ましい。本発明のために有用な他の光学組立体は、２００５年９月２日出願の「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」と題された米国特許出願公開第２００６０１８７５２８Ａ１号明細書、および２００６年９月２６日出願の「Ｄｉｓｐｌａｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｉｅｓ」と題された米国特許出願第１１／５２８，１９１号明細書（これらは、両方とも、参照により本明細書に援用されるものとする）の中に見出すことができる。
【００６７】
一部のディスプレイでは、カラーピクセルは、例えば、赤、緑、および青の、異なる色に対応する光変調器のグループを照射することによって生成される。グループ内の各光変調器は、所望の色を実現するための、対応するフィルタを有する。ただし、フィルタは、場合によってはフィルタを通過する光の６０％もの、大量の光を吸収し、それにより、ディスプレイの効率および輝度を制限する。その上、ピクセルにつき複数の光変調器を使用することにより、表示される画像に寄与するために使用されることが可能なディスプレイ上の空間の量が減少し、そのようなディスプレイの輝度および効率はさらに制限される。
【００６８】
人間の脳は、例えば２０Ｈｚを超える周波数で急速に変化する画像を見ることに応えて、画像を一緒に平均化して、対応する期間内に表示された画像の組み合わせである画像を知覚する。この現象は、当業界でフィールド順次式カラーと呼ばれる技術を使用して、ディスプレイの各ピクセルにつき１つの光変調器のみを使用しながら、カラー画像を表示するために利用されてもよい。ディスプレイ内でフィールド順次式カラー技術を使用することにより、カラーフィルタと、ピクセルにつき複数の光変調器との必要性がなくなる。フィールド順次式カラーが有効にされたディスプレイでは、表示される画像フレームは、複数のサブフレーム画像に分割され、それぞれのサブフレーム画像は、元の画像フレームの特定の色成分（例えば、赤、緑、または青）に対応する。各サブフレーム画像について、ディスプレイの光変調器は、画像への色成分の寄与に対応する状態に設定される。光変調器は、次に、対応する色のランプによって照射される。サブ画像は、一連のサブフレーム画像を脳が単一の画像として知覚するための十分な（例えば、６０Ｈｚを超える）周波数で、順に表示される。サブフレームを生成するために使用されるデータは、多くの場合、さまざまなメモリ構成要素内に分離される。例えば、一部のディスプレイにおいては、ディスプレイの所与の行のためのデータは、その行専用のシフトレジスタ内に保持される。画像データは、固定クロックサイクルに従って、ディスプレイのその行内の、対応する列内の光変調器に、各シフトレジスタにシフトインおよび各シフトレジスタからシフトアウトされる。
【００６９】
図４は、本発明の例示的実施形態に従って、例えば図７に示すＭＥＭＳ直視型ディスプレイによって実装されてもよい、フィールド順次式カラーを使用して画像を表示するための、表示プロセスに対応するタイミング図４００である。図４のタイミング図４００をはじめとする、本明細書に含まれるタイミング図は、以下の規則に従う。タイミング図の上部は、光変調器のアドレス指定イベント（ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ  ｅｖｅｎｔｓ）を示す。下部は、ランプ点灯イベント（ｌａｍｐ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｅｖｅｎｔｓ）を示す。
【００７０】
アドレス指定部分は、時間的に間隔があけられた斜線によって、アドレス指定イベントを示す。各斜線は、一連の個別のデータロードイベントに対応し、その間に、データが光変調器のアレイの各行内に、一度に１行ずつロードされる。ディスプレイ内に含まれる変調器をアドレス指定および駆動するために使用される制御マトリクスによっては、各ロードイベントは、所与の行内の光変調器を作動させるための、待ち期間を必要とする場合がある。一部の実装では、いずれの光変調器の作動よりも前に、光変調器のアレイ内のすべての行がアドレス指定される。光変調器のアレイの最後の行内へのデータのロードが完了したら、すべての光変調器が実質的に同時に作動させられる。そのような作動のための一方法は、図１１に関連してさらに説明する。
【００７１】
ランプ点灯イベントは、ディスプレイ内に含まれるそれぞれの色のランプに対応する、パルス列によって示される。各パルスは、対応する色のランプが点灯され、それにより、直前のアドレス指定イベントにおいて光変調器のアレイ内にロードされたサブフレーム画像が表示されることを示す。
【００７２】
ディスプレイ内で、所与の画像フレームの第１のアドレス指定イベントが開始される時間は、各タイミング図上でＡＴ０とラベル付けされる。ほとんどのタイミング図において、この時間は、ディスプレイによって受信される各ビデオフレームの開始に先行する電圧パルスｖｓｙｎｃの、検出の直後に位置する。各後続のアドレス指定イベントが発生する時間は、ＡＴ１、ＡＴ２、．．．ＡＴ（ｎ−１）とラベル付けされ、ここで、ｎは、画像フレームを表示するために使用されるサブフレーム画像の数である。一部のタイミング図では、光変調器のアレイ内にロードされているデータを示すために、斜線がさらにラベル付けされる。例えば、図４および図５のタイミング図では、Ｄ０は、フレームのために光変調器のアレイ内にロードされる第１のデータを表し、Ｄ（ｎ−１）は、そのフレームのために光変調器のアレイ内にロードされる最後のデータを表す。図１０、図１２〜図１７、および図１９のタイミング図では、各アドレス指定イベントの間にロードされるデータは、ビットプレーンに対応する。
【００７３】
図６Ａ〜図６Ｃに関連してさらに詳細に説明するように、ビットプレーンは、光変調器のアレイの複数行および複数列内の変調器についての、所望の変調器状態を識別する、コヒーレントなデータの組である。さらに、各ビットプレーンは、２進符号化方式に従って導き出される一連のサブフレーム画像のうちの１つに対応する。すなわち、画像フレームの色成分のための各サブフレーム画像は、２進数列１、２、４、８、１６等に従って重み付けされる。最低の重み付けを有するビットプレーンは、最下位ビットプレーンと呼ばれ、対応する色成分の最初の文字とそれに続く数字０とによって、タイミング図内でラベル付けされ、本明細書内で呼ばれる。色成分のための、それぞれ次の上位のビットプレーンについては、色成分の最初の文字に続く数字が１だけ増加する。例えば、色ごとに４つに分かれた画像フレームについては、最下位の赤ビットプレーンは、Ｒ０ビットプレーンとラベル付けされ、かつ呼ばれる。次の上位の赤ビットプレーンは、Ｒ１とラベル付けされ、かつ呼ばれ、最上位の赤ビットプレーンは、Ｒ３とラベル付けされ、かつ呼ばれる。
【００７４】
ランプ関連イベントは、ＬＴ０、ＬＴ１、ＬＴ２、．．．ＬＴ（ｎ−１）とラベル付けされる。タイミング図内でラベル付けされる、ランプ関連イベントの時間は、タイミング図によって、ランプが点灯される時間、またはランプが消灯される時間のいずれかを表す。特定のタイミング図内でのランプ時間の意味は、特定のタイミング図の照射部分内のパルス列に相対的な、それらのランプ時間の、時間内での位置を比較することによって判定することができる。具体的には、図４のタイミング図４００を再び参照すると、タイミング図４００に従って画像フレームを表示するには、画像フレームの３つの色成分のそれぞれを表示するために、単一のサブフレーム画像が使用される。最初に、赤のサブフレーム画像のための所望される変調器状態を示すデータ、Ｄ０の、光変調器のアレイ内へのロードが、時間ＡＴ０において開始される。アドレス指定が完了した後で、時間ＬＴ０において、赤のランプが点灯され、それにより赤のサブフレーム画像が表示される。緑のサブフレーム画像に対応する変調器状態を示すデータ、Ｄ１が、時間ＡＴ１において、光変調器のアレイ内にロードされる。緑のランプが、時間ＬＴ１において点灯される。最後に、青のサブフレーム画像に対応する変調器状態を示すデータ、Ｄ２の、光変調器のアレイ内へのロードと、青のランプの点灯とが、時間ＡＴ２およびＬＴ２において、それぞれ行われる。プロセスは、その後、表示される後続の画像フレームについて繰り返される。
【００７５】
図４のタイミング図に従って画像を形成するディスプレイによって達成可能な、グレースケールのレベルは、各光変調器の状態がどれだけ細かく制御されることが可能かによって異なる。例えば、光変調器が本質的に２値である場合、すなわち、オンまたはオフのみになることが可能である場合、ディスプレイは８つの異なる色の生成に制限される。追加の中間状態にされることが可能な光変調器を提供することによって、そのようなディスプレイについての、グレースケールのレベルは増加させられてもよい。図４のフィールド順次式技術に関連する一部の実施形態では、印加される電圧へのアナログ応答を示すＭＥＭＳ光変調器が提供されてもよい。そのようなディスプレイで達成可能なグレースケールレベルの数は、電圧源３０９などのデータ電圧源と組み合わせて提供されるディジタル／アナログ変換器の分解能によってのみ制限される。
【００７６】
あるいは、各サブフレーム画像を表示するために使用される期間が、それぞれが独自の対応するサブフレーム画像を有する複数の期間に分割されるならば、より細かいグレースケールが生成されることが可能である。例えば、２値の光変調器を使用する場合、色成分ごとに、等しい長さおよび光強度の２つのサブフレーム画像を形成するディスプレイは、８つではなく、２７の異なる色を生成することが可能である。画像フレームのそれぞれの色成分を、複数のサブフレーム画像に分けるグレースケール技術は、一般に、時分割グレースケール技術と呼ばれる。
【００７７】
図５は、本発明のさまざまな実施形態によって実装されてもよい、色ごとに複数の等しく重み付けされたサブフレーム画像を表示することによって画像フレームを表示するための、表示プロセスに対応するタイミング図である。図５のタイミング図では、画像フレームのそれぞれの色成分は、４つの等しく重み付けされたサブフレーム画像に分割される。より詳細には、所与の色成分についての各サブフレーム画像は、同じ長さの時間にわたって、同じランプ強度で照射される。したがって、データ識別子（例えば、Ｒ０、Ｒ１、またはＧ３）の数字部分は、対応するサブフレーム画像が表示される順序のみを意味し、いかなる重み付け値も意味しない。光変調器が本質的に２値であると仮定すると、このグレースケール技術を利用するディスプレイは、色ごとに５つのグレースケールレベルを、すなわち１２５の別個の色を生成することが可能である。
【００７８】
より具体的には、最初に、第１の赤のサブフレーム画像のための所望される変調器状態を示すデータ、Ｒ０の、光変調器のアレイ内へのロードが、時間ＡＴ０において開始される。データＲ０によって示される状態を光変調器が達成した後で、赤のランプが点灯され、それにより第１の赤のサブフレーム画像が表示される。赤のランプは時間ＡＴ１において消灯され、その時間ＡＴ１は、次の赤のサブフレーム画像に対応する変調器状態を示すデータ、Ｒ１が、光変調器のアレイ内にロードされる時である。同じステップが、データＲ１、Ｒ２、およびＲ３に対応するそれぞれの赤のサブフレーム画像について繰り返される。赤のサブフレーム画像Ｒ０〜Ｒ３について説明したステップは、次に、緑のサブフレーム画像Ｇ０〜Ｇ３について、そして次に、青のサブフレーム画像Ｂ０〜Ｂ３について、繰り返される。プロセスは、その後、表示される後続の画像フレームについて繰り返される。図５におけるアドレス指定時間は、さまざまな方法によって定められてもよい。データは一定の間隔でロードされるため、そして、サブフレーム画像は等しい時間にわたって照射されるため、ｖｓｙｎｃの周波数の１２倍の周波数で動作する、固定クロックサイクルが、表示プロセスを調整するために十分な可能性がある。
【００７９】
色ごとの４つのサブフレーム画像のそれぞれについて等しい重み付けを使用する、図５に示すタイミング図とは異なり、本発明により可能にされるその他の表示プロセスは、サブフレーム画像間で等しくない照射重み付け（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｗｅｉｇｈｔｉｎｇｓ）を使用する。そのような等しくない重み付けは、同じ数のサブフレーム画像を使用して、はるかにより多数のグレースケールレベルを表示することができる、符号化時分割グレースケール技術を可能にする。符号化時分割グレースケールを使用する表示プロセスは、場合によっては、サブフレーム画像の２進重み付け方式を実装するために、ビットプレーンを利用する。図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の例示的実施形態による、ビットプレーンを生成するためのプロセスを示す。図６Ａは、ディスプレイ装置によって受信されるディジタル画像信号６００の概略図である。画像信号６００は、画像フレームに対応するデータを符号化する。画像信号６００内に符号化される所与の画像フレームについて、画像信号６００は、画像フレーム内に含まれる各ピクセルについての一連のビットを含む。データは、ピクセルごとの方式で符号化される。すなわち、画像信号は、画像フレーム内の１つのピクセルの色についてのすべてのデータを含めてから、次のピクセルについてのデータを含める。
【００８０】
例えば、図６Ａにおいて、画像フレームのためのデータは、画像フレームの開始を示すｖｓｙｎｃ信号から始まる。画像信号６００は、次に、画像フレームの第１列の第１行内のピクセルの色を示す、例えば２４ビットを含む。２４ビットのうち、８つはピクセルの赤成分を符号化し、８つは緑成分を符号化し、８つはピクセルの青成分を符号化する。８ビットの各組は、符号化ワードと呼ばれる。各色についての８ビットの符号化ワードは、各色について２５６の固有の輝度レベル、すなわち、赤、緑、および青の色の、１６００万の固有の組み合わせの記述を可能にする。符号化ワード内の、８ビットのそれぞれは、符号化ワード内の特定の位置または桁の値（有意値（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）とも呼ばれる）を表す。図６Ａでは、これらの桁の値は、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３などの符号化方式によって示される。Ｒ０は、赤の色のための最下位ビットを表す。Ｒ７は、赤の色のための最上位ビットを表す。Ｇ７は、緑の色のための最上位ビットであり、Ｂ７は、青の色のための最上位ビットである。量的には、２進符号化においては、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、．．．Ｒ７に対応する桁の値は、２進数列２０、２１、２２、．．．２７によって与えられる。他の例では、画像信号６００は、画像の色成分につき、より多くの、またはより少ないビットを含んでもよい。例えば、画像信号６００は、画像フレームの色成分につき、３、４、５、６、７、９、１０、１１、１２，またはより多くのビットを含んでもよい。
【００８１】
画像信号６００内で受信されるデータは、行および列によって編成される。一般に、画像信号は、第１の行内のピクセルについてのすべてのデータを提供してから、後続の行に進む。第１の行内では、第１の列内のピクセルについてのすべてのデータが受信されてから、同じ行の後続の列内のピクセルについてのデータが受信される。
【００８２】
図６Ｂは、本発明の例示的実施形態による、受信された画像信号をビットプレーンに変換するために役立つメモリバッファ６２０の概略図である。上述のように、ビットプレーンは、画像フレームの色成分についてのグレースケール符号化ワードの単一の有意値に対応する、ディスプレイの複数列および複数行内のピクセルについてのデータを含む。図６Ａの画像信号６００などの、２進符号化画像信号を、ビットプレーンに変換するために、有意レベルを有するビットは、単一データ構造としてグループ化される。小さなメモリバッファ６２０が、入力画像データを編成するために使用される。メモリバッファ６２０は、行および列のアレイに編成されており、個々の行をアドレス指定することにより、または個々の列をアドレス指定することにより、データが読み込みおよび読み出しされることを可能にする。
【００８３】
上述のようにピクセルごとの形式で受信される入力データは、メモリバッファ６２０の連続する行内に読み込まれる。メモリバッファ６２０は、ディスプレイの単一の指定された行のみに関連するデータを記憶する、すなわち、任意の所与の時間において、入力データの一部分のみについて機能する。メモリバッファ６２０内の、それぞれの番号付けされた行は、指定された行の、所与の列についての、完全なピクセルデータを含む。メモリバッファ６２０の各行は、所与のピクセルについての完全なグレースケールデータを含む。
【００８４】
小さなメモリバッファ６２０に、ディスプレイの所与の行のすべての列についてのデータがロードされたら、メモリバッファ６２０内のデータは、ビットプレーンデータ構造を配置するために読み出されてもよい。データは、列ごとに読み出される。各列は、ディスプレイのピクセル行の、グレースケール符号ワードの１つの桁の値を含む。これらの値は、ディスプレイ内の光変調器の所望の状態に対応する。例えば、０は「開」の光変調器状態を意味してもよく、１は「閉」の光変調器状態を表してもよく、またはその逆であってもよい。このプロセスは、ディスプレイ内の複数行について繰り返される。
【００８５】
図６Ｃは、本発明の例示的実施形態による、２つのビットプレーン６５０および６６０の部分の概略図である。第１のビットプレーン６５０は、ディスプレイのピクセルの最初の１０列および１５行についての、赤のレベルを識別するグレースケール符号化ワードの最下位ビット（すなわち、Ｒ０値）に対応するデータを含む。第２のビットプレーン６６０は、ディスプレイのピクセルの同じ１０列および１５行についての、赤のレベルを識別するグレースケール符号化ワードの最下位から２番目のビット（すなわち、Ｒ１）に対応するデータを含む。
【００８６】
代替の重み付け方式が、符号化時分割グレースケールの方法内で利用可能である。空間光変調器が、例えば開または閉、あるいは、例えばオンまたはオフなどの、２つの状態のみを許可する場合は、２進符号化が適切である。３進重み付けシステムも可能性の１つである。例えば、空間光変調器および関連する制御マトリクスは、光の透過または反射の、３つの固有の状態を許可してもよい。これらは、閉、１／２開、および全開であってもよい。１／２開および全開状態が、別個の作動電圧の印加によってもたらされる、ＭＥＭＳベースの変調器が、例えば構築されてもよい。あるいは、１／２開状態は、各ピクセル内に提供される２つの等しい面積のＭＥＭＳ変調器のうちの１つのみの作動によって達成されてもよい。
【００８７】
サブフレームデータセットは、本明細書では、必ずしもビットプレーンとは限らない、データ構造の一般的な場合を、すなわち、アレイの複数行および複数列内の変調器の所望の状態に関する情報を記憶するデータ構造を、意味する。３進符号化の場合、１つのサブフレームデータセットは、複数の行および列内の各ピクセルについて、例えば０、１、または２などの、３進数値を含む。３進符号化方式による一連のサブフレーム画像は、数列１、３、９、２７等の中の重みを使用して、３進法に従って重み付けされる。２進符号化システムに比較して、３進符号化システムは、同じ数のサブフレーム画像を使用して表示する場合、さらにより多くの数の達成可能なグレースケールレベルを可能にする。ひいては、各ピクセルにおいて４つまたは５つの固有の変調状態が可能なＭＥＭＳピクセルまたは変調器が開発されるにつれて、４進または５進符号化システムの使用が制御システム内で有利となる。
【００８８】
図７は、本発明の例示的実施形態による、直視型ディスプレイ７００のブロック図である。直視型ディスプレイ７００は、光変調器のアレイ７０２と、コントローラ７０４と、ランプ７０６の組と、ドライバセット７０８、７１０、７１４、および７１６とを含む。光変調器のアレイ７０２は、行および列内に配置された光変調器を含む。好適な光変調器としては、図２Ａ〜図２Ｄに関連して上述したＭＥＭＳベース光変調器のうちの任意のものが挙げられるが、それらに限定されない。一実装では、光変調器のアレイ７０２は、図３Ｂに示す光変調器のアレイ３２０の形態を取る。光変調器は、図３Ａおよび図３Ｄで説明した制御マトリクスなどの、制御マトリクスによって制御されるものである。
【００８９】
一般に、コントローラは、外部ソースから画像信号７１７を受信し、光変調器のアレイ７０２内の光変調器と、ランプ７０６とを制御するための、データおよび制御信号を生成して、ドライバ７０８、７１０、７１４、および７１６に出力する。データおよび制御信号が出力される順序は、本明細書では「出力シーケンス」と呼ばれ、出力シーケンスについては以下でさらに説明する。より詳細には、コントローラ７０４は、入力処理モジュール７１８と、メモリ制御モジュール７２０と、フレームバッファ７２２と、タイミング制御モジュール７２４と、スケジュールテーブルストア７２６とを含む。
【００９０】
モジュールは、特定用途向け集積回路、カスタムＶＬＳＩ回路またはゲートアレイ、（論理チップ、メモリ、トランジスタなどの）既製の半導体、あるいはその他の個別部品を含む、ハードウェア回路として実装されてもよい。モジュールは、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、プログラマブルロジックデバイス、または同様のものなどの、プログラマブルハードウェアデバイス内に実装されてもよい。
【００９１】
モジュールは、また、さまざまなタイプのプロセッサによる実行のために、ソフトウェア内に実装されてもよい。実行可能コードの、識別されるモジュールは、例えば、オブジェクト、プロシージャ、または関数として編成されてもよく、例えば、コンピュータ命令の１つ以上の物理または論理ブロックを含んでもよい。それにもかかわらず、識別されるモジュールの実行可能ファイルは、物理的に一緒に置かれる必要はなく、論理的に結合された場合にモジュールを構成してモジュールの規定された目的を達成する、さまざまな位置に記憶された異種の命令を含んでもよい。
【００９２】
実際には、実行可能コードのモジュールは、単一命令、または多くの命令であってもよく、さらには、いくつかの異なるコードセグメント上に、異なるプログラム間に、および、いくつかのメモリ装置にわたって、分散されてもよい。同様に、動作データが、モジュール内で識別されて本明細書において例示されてもよく、そして、任意の適切な形態で実施され、任意の適切なタイプのデータ構造内に編成されてもよい。動作データは、単一のデータセットとして集められてもよく、または、異なる記憶装置上をはじめとする、異なる位置上に分散されてもよく、そして、少なくとも部分的に、システムまたはネットワーク上の単なる電子信号として存在してもよい。
【００９３】
図７の直視型ディスプレイ７００の例は、コントローラ７０４と、ドライバ７０８、７１０、７１４、および７１６とを、別個の機能ブロックとして描いている。これらのブロックは、区別可能な回路を、および／または実行可能コードのモジュールを表すと理解される。一部の実装では、ブロック７０４、７０８、７１０、７１４、および７１６は、回路基板および／またはケーブルによって一緒に接続された、別個のチップまたは回路として提供されてもよい。他の実装では、これらのブロックのうちのいくつかは、それらの境界が、機能による以外は、ほとんど区別できないように、単一の半導体チップ内にまとめて設計されてもよい。一部の実装では、フレームバッファ７２２と呼ばれる記憶領域は、コントローラ回路７０４のカスタム設計内の機能領域として提供される。他の実装では、フレームバッファ７２２は、ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭなどの、別個の既製のメモリチップによって表される。
【００９４】
入力処理モジュール７１８は、画像信号７１７を受信し、その中に符号化されたデータを処理して、光変調器のアレイ７０２を介した表示のために適した形式にする。入力処理モジュール７１８は、各画像フレームを符号化したデータを取り込んで、そのデータを一連のサブフレームデータセットに変換する。サブフレームデータセットは、コヒーレントなデータ構造内に集約された、光変調器のアレイ７０２の複数行および複数列内の変調器の所望の状態に関する情報を含む。画像フレームを表示するために使用されるサブフレームデータセットの数および内容は、コントローラ７０４によって使用されるグレースケール技術によって異なる。例えば、符号化時分割グレースケール技術を使用して画像フレームを形成するために必要なサブフレームデータセットは、未符号化時分割グレースケール技術を使用して画像フレームを表示するために使用されるサブフレームデータセットとは、数および内容が異なる。さまざまな実施形態において、画像処理モジュール７１８は、画像信号７１７を、未符号化サブフレームデータセット、３進符号化されたサブフレームデータセット、またはその他の形態の符号化されたサブフレームデータセットに変換してもよいが、好ましくは、画像処理モジュール７１８は、画像信号７１７を、図６Ａ〜図６Ｃに関連して上述したビットプレーンに変換する。
【００９５】
サブフレームデータセットを導き出すことに加えて、そして多くの場合、それに先立って、入力処理モジュールは、複数のその他の任意選択の処理タスクを実行してもよい。その処理タスクは、入力データの再フォーマット、または補間を行ってもよい。例えば、その処理タスクは、変調器アレイ７０２の空間解像度の制限内に収まるように、入力データの、水平、垂直、または両方の再スケーリングを行ってもよい。その処理タスクは、また、入力データを、インターレースフォーマットから順次走査フォーマットに変換してもよい。その処理タスクは、また、ＭＥＭＳディスプレイ７００の特性内の許容されるフリッカを維持しながら、フレームレートを減少させるために、入力データを正しいテンポで再サンプリングしてもよい。その処理タスクは、ＭＥＭＳディスプレイ７００内で得られるガンマ特性および／またはコントラスト精度をより良く整合させるために、場合によってはガンマ補正と呼ばれる、入力データのコントラストグラデーションへの調節を実行してもよい。その処理タスクは、ディスプレイ内で得られるグレースケール精度を向上させるために、隣接するピクセル間で割り当てられる（空間ディザリング）、および／または、引き続いて起こる画像フレーム間で割り当てられる（時間ディザリング）、グレースケールレベルを変更してもよい。さらに、その処理タスクは、ピクセルデータ内で表現される色値への調節を実行してもよい。色調節の一例においては、データは、ディスプレイ７００内で使用されるランプ７０６の色座標に一致するように変換される。４つ以上の別個の色のランプが使用される実施形態については、入力処理モジュールは、データを入力３色空間から変換して、４色空間に適合する座標にマッピングする。
【００９６】
入力処理モジュール７１８は、サブフレームデータセットを、メモリ制御モジュール７２０に出力する。メモリ制御モジュール７２０は、次に、サブフレームデータセットを、フレームバッファ７２２内に記憶する。フレームバッファは、ランダムアクセスメモリであることが好ましいが、その他のタイプのシリアルメモリが、本発明の範囲を逸脱することなく使用されてもよい。メモリ制御モジュール７２０は、一実装では、サブフレームデータセットの符号化方式における色と重みとに基づいて、所定のメモリ位置内にサブフレームデータセットを記憶する。他の実装では、メモリ制御モジュール７２０は、動的に決定されるメモリ位置内にサブフレームデータセットを記憶し、その位置を、後で識別するために、ルックアップテーブル内に記憶する。特定の一実装においては、フレームバッファ７２２は、ビットプレーンの記憶のために構成される。
【００９７】
メモリ制御モジュール７２０は、さらに、タイミング制御モジュール７２４からの命令があり次第、フレームバッファ７２２からサブ画像データセットを取り出して、それらをデータドライバ７０８に出力することも担当する。データドライバ７０８は、メモリ制御モジュール７２０から出力されたデータを、光変調器のアレイ７０２の光変調器内にロードする。メモリ制御モジュール７２０は、サブ画像データセット内のデータを、一度に１行ずつ出力する。一実装では、フレームバッファ７２２は、役割を交代する２つのバッファを含む。メモリ制御モジュール７２０は、新しい画像フレームに対応する、新たに生成されたビットプレーンを、一方のバッファ内に記憶する間、以前に受信した画像フレームに対応するビットプレーンを、光変調器のアレイ７０２に出力するために、もう一方のバッファから取り出す。両方のバッファメモリは、同じ回路内に、アドレスのみによって区別されて存在してもよい。
【００９８】
タイミング制御モジュール７２４は、コントローラ７０４による、出力シーケンスに従ったデータおよびコマンド信号の出力を管理する。出力シーケンスは、光変調器のアレイ７０２にサブフレームデータセットが出力される順序およびタイミングと、点灯イベントのタイミングおよび特性とを含む。出力シーケンスは、一部の実装では、大域的作動イベントも含む。出力シーケンスを定義するパラメータのうちの少なくとも一部は、揮発性メモリ内に記憶される。この揮発性メモリは、スケジュールテーブルストア７２６と呼ばれる。スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されるデータを含むテーブルは、本明細書では、「スケジュールテーブル」、あるいは「シーケンステーブル」と呼ばれる。その中に記憶されるデータは、実際にテーブル形式で記憶される必要はない。概念上、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されるデータは、テーブル形式で表示される場合、人間にとって理解することがより容易である。出力シーケンスデータを記憶するために使用される実際のデータ構造は、例えば、一連のビット列であってもよい。それぞれのビット列は、タイミング値、メモリ、アドレス、および照射データに対応する一連の符号化ワードを含む。出力シーケンスパラメータを記憶するための例示的データ構造は、図２４に関連してさらに説明する。その他のデータ構造が、本発明の範囲を逸脱することなく使用されてもよい。
【００９９】
いくつかの出力シーケンスパラメータは、タイミング制御モジュール７２４内に、ハードワイヤードロジックとして記憶されてもよい。例えば、タイミング制御モジュール内に組み込まれる、特定のイベント時間まで待つためのロジックは、次のように表現されてもよい。
ｍｙｃｏｕｎｔ  ＜＝  ｍｙｃｏｕｎｔ  ＋  １；
ｉｆ  ｍｙｃｏｕｎｔ  ＝  １３２４  ｔｈｅｎ
ｔｒｉｇｇｅｒｓｉｇｎａｌ  ＜＝  ’１’；
ｅｌｓｅ
ｔｒｉｇｇｅｒｓｉｇｎａｌ  ＜＝  ’０’；
このロジックは、各クロックサイクルにおいてインクリメントされる、カウンタを使用する。クロックカウンタがタイミング値１３２４に達したら、トリガ信号が送られる。例えば、トリガ信号は、変調器内へのビットプレーンのロードを開始するために、メモリ制御モジュール７２０に送られてもよい。または、トリガ信号は、ランプのオンまたはオフを切り換えるために、ランプドライバ７０６に送られてもよい。上記の例において、ロジックは、タイミング制御モジュール７２４内に直接構築される論理回路の形態を取る。特定のタイミングパラメータ１３２４は、コマンドシーケンス内に含まれるスカラ値である。タイミング制御モジュール７２４の別の実装では、ロジックは、待つためのクロックパルスの数についての、特定の値を含まず、代わりに、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶された一連のタイミング値のうちの１つを参照する。
【０１００】
スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される出力シーケンスパラメータは、本発明のさまざまな実施形態によって異なる。一実施形態では、スケジュールテーブルストア７２６は、各サブフレームデータセットに関連付けられたタイミング値を記憶する。例えば、スケジュールテーブルストア７２６は、出力シーケンス内の各アドレス指定イベントの開始に関連付けられたタイミング値と、ランプ点灯および／またはランプ消灯イベントに関連付けられたタイミング値とを記憶してもよい。他の実施形態では、スケジュールテーブルストア７２６は、アドレス指定イベントに関連付けられたタイミング値の代わりに、またはそれに加えて、ランプ強度値を記憶する。さまざまな実施形態において、スケジュールテーブルストア７２６は、フレームバッファ７２２内の各サブ画像データセットが記憶される場所を示す識別子と、各それぞれのサブ画像データセットに関連付けられた色を示す照射データとを記憶する。
【０１０１】
スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されるタイミング値の性質は、コントローラ７０４の特定の実装によってさまざまであってもよい。スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されるタイミング値は、一実装においては、例えば、画像フレームの表示の開始以来、あるいは、最後のアドレス指定またはランプイベントがトリガされて以来の、経過したクロックサイクル数である。あるいは、タイミング値は、マイクロ秒またはミリ秒で記憶された、実際の時間値であってもよい。
【０１０２】
表１は、タイミング制御モジュール７２４による使用のための、スケジュールテーブルストア７２６内での記憶に適したパラメータを示す、例示的スケジュールテーブルである。いくつかの追加の例示的スケジュールテーブルを、図１３、図１４Ａ〜図１４Ｂ、図１５〜図１７、および図１９に関連してさらに詳細に説明する。
【０１０３】
【表１】
2009520245.tif 000003
【０１０４】
表１のスケジュールテーブルは、各サブフレームデータセットのための２つのタイミング値、アドレス指定時間とランプ点灯時間とを含む。アドレス指定時間ＡＴ０〜ＡＴ（ｎ−１）は、メモリ制御モジュール７２０がそれぞれのサブフレームデータセット、この場合はビットプレーンを、光変調器のアレイ７０２に出力する時間に関連する。ランプ点灯時間ＬＴ０〜ＬＴ（ｎ−１）は、対応するランプが点灯される時間に関連する。実際には、スケジュールテーブル内の各時間値は、２つ以上のイベントをトリガしてもよい。例えば、一部のグレースケール技術においては、光変調器がアドレス指定された状態にない間に光変調器を照射することを回避するために、ランプ動作は光変調器の作動と同期される。したがって、一部の実装においては、アドレス指定時間ＡＴは、アドレス指定イベントをトリガするだけでなく、ランプ消灯イベントもトリガする。同様に、他の実装においては、ランプ消灯イベントがアドレス指定イベントもトリガする。
【０１０５】
スケジュールテーブル内の、「サブフレームデータセットのメモリ位置」とテーブル内でラベル付けされたアドレスデータは、いくつかの形態で記憶されてもよい。例えば、一実装では、アドレスは、バッファ、列、および行番号によって参照される、対応するビットプレーンの冒頭の、フレームバッファ内での特定のメモリ位置である。別の実装では、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されるアドレスは、メモリ制御モジュール７２０によって維持されるルックアップテーブルと組み合わせて使用するための識別子である。例えば、識別子は、単純な６ビットの２進「ｘｘｘｘｘｘ」ワード構造を有してもよく、ここで、最初の２ビットは、ビットプレーンに関連付けられた色を識別し、一方、次の４ビットは、ビットプレーンの重みを意味する。ビットプレーンの実際のメモリ位置は、その後、メモリ制御モジュール７２０がフレームバッファ内にビットプレーンを記憶する際に、メモリ制御モジュール７２０によって維持されるルックアップテーブル内に記憶される。他の実装では、出力シーケンス内の、ビットプレーンのためのメモリ位置は、タイミング制御モジュール７２４内のハードワイヤードロジックとして記憶されてもよい。
【０１０６】
タイミング制御モジュール７２４は、スケジュールテーブルのエントリを、いくつかの異なる方法を使用して取り出してもよい。一実装では、スケジュールテーブル内でのエントリの順序は固定されており、タイミング制御モジュール７２４は、シーケンスの終わりを示す特別なエントリに到達するまで、各エントリを順番に取り出す。あるいは、シーケンステーブルのエントリは、テーブル内の次のエントリとは異なってもよいエントリを取り出すように、タイミング制御モジュール７２４に指示するコードを含んでもよい。これらの追加のフィールドは、標準的なマイクロプロセッサ命令セットの制御機能と同様に、ジャンプ、分岐、およびループを実行する機能を組み込んでもよい。タイミング制御モジュール７２４の動作への、そのようなフロー制御の変更は、シーケンステーブルのサイズの縮小を可能にする。
【０１０７】
直視型ディスプレイ７００は、さらに、プログラミングリンク７３０を含む。プログラミングリンク７３０は、外部回路またはコンピュータによってスケジュールテーブルストア７２６が変更されることを可能にする手段を提供する。他の実施形態では、プログラミングリンクは、直視型ディスプレイ７００と同じハウジング内のシステムプロセッサに直接接続される。システムプロセッサは、ディスプレイ７００によって表示される画像またはデータのタイプに従って、スケジュールテーブルストアを変更するようにプログラムされてもよい。プログラミングリンク７３０を使用する外部プロセッサは、コントローラ７０４によって使用される出力シーケンスを変更するために、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されたパラメータを変更してもよい。例えば、プログラミングリンク７３０は、さまざまなフレームレートに対応するように、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されたタイミングパラメータを変更するために使用されてもよい。ディスプレイが提供可能な色またはグレースケールの数を調節するために、各ビットプレーンに関連付けられたタイミングパラメータと、表示されるビットプレーンの数とは、プログラミングリンク７３０によって変更されてもよい。平均輝度は、ランプ強度値を変更することによって調節されてもよい。色飽和度は、プログラミングリンクによって、白色フィールドを使用して形成される輝度のパーセンテージを変更することにより、または混色を調節することにより（図１７に関連してさらに説明する）、変更されてもよい。
【０１０８】
直視型ディスプレイは、光変調器のアレイ７０２を照射するための、ランプ７０６の組を含む。一実装では、直視型ディスプレイ７００は、赤のランプと、緑のランプと、青のランプとを含む。別の実装では、直視型ディスプレイ７００は、白のランプも含む。さらに別の実装では、直視型ディスプレイ７００は、光変調器のアレイ７０２の辺に沿って間隔をおいて配置された、各色のための複数のランプを含む。
【０１０９】
赤、緑、青、白の、色の組み合わせに加えて、達成可能な色空間または色域を拡張する、その他のランプの組み合わせが可能である。拡張された色域を有する有用な４色のランプの組み合わせは、赤、青、トゥルーグリーン（約５２０ｎｍ）、およびパロットグリーン（約５５０ｎｍ）である。色域を拡張する、別の５色の組み合わせは、赤、緑、青、シアン、および黄である。よく知られているＹＩＱ色空間の５色類似物は、白、橙、青、紫、および緑のランプを使用して規定されてもよい。よく知られているＹＵＶ色空間の５色類似物は、白、青、黄、赤、およびシアンのランプを使用して規定されてもよい。
【０１１０】
その他のランプの組み合わせが可能である。例えば、有用な６色空間が、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、および黄のランプ色を使用して規定されてもよい。６色空間は、白、シアン、マゼンタ、黄、橙、および緑の色を使用して規定されてもよい。多数のその他の４色および５色の組み合わせが、上にすでに記載した色の中から導き出されてもよい。さまざまな色を有する、６、７、８、または９個のランプのさらなる組み合わせが、上に記載した色から生成されてもよい。上に記載した色の中間に位置するスペクトルを有するランプを使用して、追加の色が使用されてもよい。
【０１１１】
直視型ディスプレイ７００は、さらに、コントローラ７０４のさまざまな構成要素によって制御され、かつそれらと電気通信を行う、ドライバ回路の複数の組７０８、７１０、７１４、および７１６も含む。直視型ディスプレイ７００は、光変調器のアレイの行のそれぞれを順に書き込み許可するための、走査ドライバの組７０８を含む。走査ドライバ７０８は、タイミング制御モジュール７２４によって制御され、かつそれと電気通信を行う。データドライバ７１０は、メモリ制御７２０と電気通信を行う。直視型ディスプレイ７００は、光変調器のアレイ７０２内の各列につき１つのドライバ回路７１０を含んでもよく、あるいは、光変調器のアレイ７０２の複数列内へのデータのロードをそれぞれが担当する、何らかのより小さな数のデータドライバ７１０を有してもよい。
【０１１２】
直視型ディスプレイ７００は、大域的作動ドライバと、作動電圧ドライバと、一部の実施形態では、追加の共通電圧ドライバとを含む、一連の共通ドライバ７１４を含む。共通ドライバ７１４は、タイミング制御モジュール７２４と、そして、光変調器のアレイ７０２の複数行および複数列内の光変調器と、電気通信を行う。
【０１１３】
ランプ７０６は、ランプドライバ７１６によって駆動される。ランプは、メモリ制御モジュール７２０および／またはタイミング制御モジュール７２４の両方と電気通信を行ってもよい。タイミング制御モジュール７２４は、ランプ７０６の点灯のタイミングを制御する。照射強度情報も、タイミング制御モジュール７２４によって提供されてもよく、あるいは、照射強度情報は、メモリ制御モジュール７２０によって提供されてもよい。
【０１１４】
本発明によるディスプレイを使用する一部の電子装置は、コントローラ７０４の設計における変形を使用する。そのようなディスプレイについては、コントローラは、入力処理モジュールまたはフレームバッファを含まない。その代わりに、電子装置に取り付けられたシステムプロセッサは、コントローラ、ドライバ、およびＭＥＭＳ光変調器のアレイによる表示のために、ビットプレーンの、あらかじめフォーマットされた出力シーケンスを提供する。そのようなディスプレイにおいては、タイミング制御モジュールは、変調器のアレイのための、ビットプレーンデータの出力を調整し、各ビットプレーンに関連付けられたランプの点灯を制御する。タイミング制御モジュールは、スケジュールテーブルストアを参照してもよく、スケジュールテーブルストア内には、アドレス指定イベントとランプイベントとのためのタイミング値、および／または、ビットプレーンのそれぞれに関連付けられたランプ強度が記憶される。
【０１１５】
図８は、本発明の例示的実施形態による、図７の直視型ディスプレイ７００などの直視型ディスプレイによる使用に適した、ビデオを表示するための方法８００（「表示方法８００」）のフローチャートである。図７および図８を参照すると、表示方法８００は、光変調器のアレイ７０２などの、光変調器のアレイの提供（ステップ８０１）から始まる。次に、表示方法８００は、並列に動作する、２つの相互に関連のあるプロセスを進める。第１のプロセスは、本明細書では、表示方法８００の画像処理プロセス８０２と呼ばれる。第２のプロセスは、表示プロセス８０４と呼ばれる。
【０１１６】
画像処理プロセス８０２は、ビデオ入力７１８による画像信号の受信（ステップ８０６）から始まる。上述のように、画像信号は、直視型ディスプレイ７００上での表示のために、１つ以上の画像フレームを符号化する。一実施形態では、画像信号は、図６Ａに示されているとおりに受信される。すなわち、各ピクセルについてのデータが、ピクセルごと、行ごとに、順次受信される。所与のピクセルのためのデータは、ピクセルの各色成分についての１つ以上のビットを含む。
【０１１７】
画像フレームのデータを受信したら（ステップ８０６）、直視型ディスプレイ７００のコントローラ７０４は、画像フレームのための複数のサブフレームデータセットを導き出す（ステップ８０８）。好ましくは、コントローラ７０４の画像処理モジュール７１８は、図６Ａ〜図６Ｃに関連して上述したように、画像信号７１７内のデータに基づいて、複数のビットプレーンを導き出す。ステップ８１０において、画像化プロセスは継続され、その中で、サブフレームデータセットはメモリ内に記憶される。好ましくは、ビットプレーンは、プロセス内の後の時点でそれらのビットプレーンがランダムにアクセスされることを可能にするアドレス情報に従って、フレームバッファ７２２内に記憶される。
【０１１８】
表示プロセス８０４は、例えば、入力信号７１７内のｖｓｙｎｃパルスの検出に応じた、画像フレームの表示の開始（ステップ８１２）から始まる。次に、画像フレームに対応する第１のサブフレームデータセットが、アドレス指定イベントの中で、光変調器のアレイ７０２に、メモリ制御モジュール７２０によって出力される（ステップ８１４）。この第１のサブフレームデータセットのメモリアドレスは、スケジュールテーブルストア７２６内のデータに基づいて判定される。好ましくは、サブフレームデータセットは、ビットプレーンである。第１のサブフレームデータセット内でアドレス指定された変調器が、サブフレームデータセット内で示された状態を達成した後で、光変調機内にロードされたサブフレームデータセットに対応するランプが点灯される（ステップ８１６）。ライトが点灯される時間は、サブフレーム画像に関連付けられた、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されたタイミング値によって統御されてもよい。ランプは、光変調器のアレイ内の光変調器が次に状態を変え始める時間まで点灯されたままになり、その時間において、ランプは消灯される。消灯時間も、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶された時間値に基づいて決定されてもよい。コントローラ７０４によって実装されるアドレス指定技術に応じて、消灯時間は、次のアドレス指定イベントが始まる前または後であってもよい。
【０１１９】
光変調器のアレイが照射された後に、しかし必ずしもランプが消灯される前またはそれと同時にとは限らず、コントローラ７０４は、出力シーケンスに基づいて、最近表示されたサブフレーム画像が、画像フレームのために表示される最後のサブフレーム画像であるかどうかを判定する（決定ブロック８１８）。それが最後のサブフレーム画像ではない場合は、別のアドレス指定イベントの中で、次のサブフレームデータセットが、光変調器のアレイ７０２内にロードされる（ステップ８１４）。最近表示されたサブフレーム画像が、画像フレームの最後のサブフレーム画像である場合、コントローラ７０４は、後続の表示開始イベントの、表示の開始を待つ（ステップ８１２）。
【０１２０】
図９は、直視型ディスプレイ７００上に画像を表示するための、表示方法８００の部分として使用するのに適した、例示的表示プロセス９００のより詳細なフローチャートである。表示プロセス９００では、直視型ディスプレイによって使用されるサブフレームデータセットは、ビットプレーンである。表示プロセス９００は、画像フレームの表示の開始から始まる（ステップ９０２）。例えば、画像フレームの表示は、コントローラ７０４による、画像信号７１７内のｖｓｙｎｃパルスの検出に応えて開始されてもよい（ステップ９０２）。次に、画像フレームに対応するビットプレーンが、コントローラ７０４によって、光変調器のアレイ７０２に出力される（ステップ９０４）。サブフレームデータの各行は、順次ロードされる。各行がアドレス指定される際に、コントローラ７０４は、それぞれの行内の光変調器の作動を確実にするための、十分な長さの時間だけ待ってから、光変調器のアレイ７０２内の次の行のアドレス指定を開始する。この時間の間は、光変調器のアレイ７０２内の光変調器の状態は流動的なので、直視型ディスプレイ７００のランプはオフのままになる。
【０１２１】
ビットプレーン内のデータに従って光変調器のアレイ７０２のすべての行が作動したことを確実にするための、十分な長さの時間だけ待った後で、ビットプレーンに対応するカラーランプ７０２が点灯され（ステップ９０６）、それにより、光変調器のアレイ７０２内にロードされたビットプレーンに対応するサブフレーム画像が表示される。一実装では、この待ち時間は、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される。他の実装では、この待ち時間は、アドレス指定イベントの開始に続くクロックサイクル数として、タイミング制御モジュール７２４内にハードワイヤードされた、固定値である。
【０１２２】
コントローラは、次に、サブフレーム画像に関連付けられた、スケジュールテーブルデータ記憶７２６内に記憶された時間だけ待ってから、ランプを消灯する（ステップ９０８）。決定ブロック９１０において、コントローラ７０４は、最近表示されたサブフレーム画像が、表示されている画像フレームの最後のサブフレーム画像であるかどうかを判定する。最近表示されたサブフレーム画像が、画像フレームのための最後のサブフレーム画像である場合、コントローラは、後続の画像フレームの表示の開始を待つ（ステップ９０２）。最近表示されたサブフレーム画像が、画像フレームのための最後のサブフレーム画像ではない場合、コントローラ７０４は、光変調器のアレイ７０２内への、次のビットプレーンのロードを開始する（ステップ９０４）。このアドレス指定イベントは、ステップ９０８におけるランプの消灯によって直接トリガされてもよく、または、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されたタイミング値に関連付けられた時間が経過した後で始まってもよい。
【０１２３】
図１０は、表１のスケジュールテーブル内に記憶された値をパラメータとして有する出力シーケンスを利用する、表示プロセス９００の実装に対応する、タイミング図１０００である。タイミング図１０００は、画像フレームの３つの色成分（赤、緑、および青）のそれぞれについて４つのサブフレーム画像を表示することによって画像フレームが表示される、符号化時分割グレースケールの表示プロセスに対応する。所与の色の、表示される各サブフレーム画像は、同じ強度で、前のサブフレーム画像の半分の長さの期間にわたって表示され、それにより、サブフレーム画像のための２進重み付け方式が実装される。
【０１２４】
画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に、および表１のスケジュールテーブル内に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶された、第１のサブフレームデータセットＲ３は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。表１のスケジュールテーブルに従って、赤のランプは、次に、時間ＬＴ０において点灯される。ＬＴ０は、光変調器のアレイ７０２内の各行のアドレス指定が完了し、そして、その中に含まれる光変調器の作動が完了した後で発生するように選択される。時間ＡＴ１において、直視型ディスプレイのコントローラ７０４は、赤のランプの消灯と、後続のビットプレーン、Ｒ２の、光変調器のアレイ７０２内へのロードの開始との、両方を行う。表１のスケジュールテーブルに従って、このビットプレーンは、メモリ位置Ｍ１から始まる位置に記憶されている。プロセスは、表１のスケジュールテーブル内で識別されるすべてのビットプレーンの表示が完了するまで繰り返される。例えば、時間ＡＴ４において、コントローラ７０４は、赤のランプを消灯し、そして、最上位の緑ビットプレーン、Ｇ３の、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。同様に、時間ＬＴ６において、コントローラ７０４は、緑のランプをオンにして、時間ＡＴ７まで継続し、その時間において緑のランプは再び消灯される。
【０１２５】
タイミング図内の、ｖｓｙｎｃパルスの間の期間は、フレーム時間を示す記号ＦＴによって示されている。一部の実装では、アドレス指定時間ＡＴ０、ＡＴ１等およびランプ時間ＬＴ０、ＬＴ１等は、色ごとに４つのサブフレーム画像を、１６．６ミリ秒のフレーム時間ＦＴ以内に、すなわち、６０Ｈｚのフレームレートに従って、達成するように設計される。他の実装では、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される時間値は、色ごとに４つのサブフレーム画像を、３３．３ミリ秒のフレーム時間ＦＴ以内に、すなわち、３０Ｈｚのフレームレートに従って、達成するように変更されてもよい。他の実装では、２４Ｈｚという低いフレームレートが使用されてもよく、または、１００Ｈｚを超えるフレームレートが使用されてもよい。
【０１２６】
タイミング図１０００によって示される、符号化時分割グレースケールの特定の実装では、コントローラは、表示される各色について、４つのサブフレーム画像を、光変調器のアレイ７０２に出力する。４つのサブフレーム画像のそれぞれの照射は、２進数列１、２、４、８に従って重み付けされる。タイミング図１０００における表示プロセスは、したがって、各色のグレースケールのために４桁の２進ワードを表示する、すなわち、色ごとに４つのサブ画像のみをロードするにもかかわらず、各色について１６の別個のグレースケールレベルを表示することが可能である。色の組み合わせにより、タイミング図１０００の実装は、４０００を超える別個の色を表示することが可能である。
【０１２７】
表示プロセス８００の他の実装では、サブフレーム画像のシーケンス内のサブフレーム画像は、２進数列１、２、４、８等に従って重み付けされる必要はない。上記のとおり、３進重み付けの使用が、３進符号化方式から導き出されたサブフレームデータセットを表現する手段として有用な場合がある。さらに他の実装は、混合符号化方式を使用する。例えば、最下位ビットに関連付けられたサブフレーム画像は、２進重み付け方式に従って導き出され、そして照射されてもよく、一方、最上位ビットに関連付けられたサブフレーム画像は、より直線的な重み付け方式を使用して導き出され、照射されてもよい。そのような混合符号化は、最上位ビットのための照射期間における大きな差を減らすために役立ち、動的偽輪郭（ｄｙｎａｍｉｃ  ｆａｌｓｅ  ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ）などの画像アーティファクトを減らすのに有用である。
【０１２８】
図１１は、直視型ディスプレイ７００上に画像を表示するための、表示方法８００の部分として使用するのに適した、例示的表示プロセス１１００のより詳細なフローチャートである。表示プロセス９００におけるのと同様に、表示プロセス１１００は、ビットプレーンを、サブフレームデータセットのために利用する。ただし、表示プロセス９００とは異なり、表示プロセス１１００は、大域的作動機能を含む。大域的作動を利用するディスプレイでは、ディスプレイの複数行および複数列内のピクセルがアドレス指定されてから、アクチュエータが作動する。表示プロセス１１００では、作動の前に、ディスプレイのすべての行がアドレス指定される。したがって、表示プロセス９００では、コントローラは、光変調器のそれぞれの行内にデータをロードした後で、光変調器が作動するための十分な時間をとるために、一定の長さの時間待たなければならないのに対して、表示プロセス１１００では、コントローラは、すべての行がアドレス指定された後で、この「作動時間」を一度待つ必要があるだけである。大域的作動機能を提供することが可能な、１つの制御マトリクスは、図３Ｄに関連して上述した。
【０１２９】
表示プロセス１１００は、新しい画像フレームの表示の開始から始まる（ステップ１１０２）。そのような開始は、画像信号７１７内のｖｓｙｎｃ電圧パルスの検出によってトリガされてもよい。次に、画像フレームのための表示プロセスの開始後の、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶された時間において、コントローラ７０４は、光変調器のアレイ７０２の光変調器内への、第１のビットプレーンのロードを開始する（ステップ１１０４）。
【０１３０】
ステップ１１０６において、現在点灯されているランプがあればすべて消灯される。ステップ１１０６は、ビットプレーンの重みに応じて、特定のビットプレーンのロード（ステップ１１０４）が完了した時、または完了する前に発生してもよい。例えば、一部の実施形態では、ビットプレーンの２進重み付けを相互に維持するために、一部のビットプレーンは、次のビットプレーンを光変調器のアレイ７０２内にロードするために要する時間の長さよりも短い期間にわたって照射されなければならない場合がある。したがって、そのようなビットプレーンを照射しているランプは、次のビットプレーンが光変調器のアレイ内にロードされている間に（ステップ１１０４）、消灯される。適切な時間にランプが消灯されることを確実にするために、一実施形態では、適切なライト消灯時間を示すためのタイミング値が、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される。
【０１３１】
コントローラ７０４が、光変調器のアレイ７０２内への所与のビットプレーンのロードを完了し（ステップ１１０４）、点灯されているランプをすべて消灯したら（ステップ１１０６）、コントローラ７０４は、大域的作動ドライバに大域的作動コマンドを発行して（ステップ１１０８）、光変調器のアレイ７０２内のすべての光変調器を実質的に同時に作動させる。大域的作動ドライバは、ディスプレイ７００の部分として含まれる共通ドライバ７１４の１つのタイプを表す。大域的作動ドライバは、例えば、制御マトリクス３４０の相互接続３５４などの、大域的作動相互接続によって、光変調器のアレイ内の変調器に接続されてもよい。
【０１３２】
一部の実装では、ステップ１１０８の大域的作動は、一連のステップ、または、タイミング制御モジュール７２４によって発行される一連のコマンドを含む。例えば、同時係属中の米国特許出願第１１／６０７，７１５号明細書に記載された特定の制御マトリクスでは、大域的作動ステップは、（第１の）充電相互接続によってシャッタ機構を充電するステップと、それに続く、（第２の）シャッタ共通相互接続を接地電位に向けて駆動するステップと（この時点で、すべての共通接続された光変調器は、それらの閉状態に移動する）、シャッタ作動のための一定の待ち期間の後に続く、（第３の）大域的作動相互接続を接地するステップと（この時点で、選択されたシャッタのみが、それらの指定された開状態に移動する）を含んでもよい。充電相互接続、シャッタ共通相互接続、および大域的作動相互接続のそれぞれは、タイミング制御モジュール７２４内に記憶されたタイミング値に従って適切な時間に送信されるトリガ信号に応答する、別個のドライバ回路に接続される。
【０１３３】
光変調器の作動時間だけ待った後で、コントローラ７０４は、最近ロードされたビットプレーンに対応するランプをオンにするために、ランプドライバに点灯コマンドを発行する（ステップ１１１０）。作動時間は、ロードされる各ビットプレーンについて同じであり、したがって、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。作動時間は、タイミング制御モジュール７２４内の、ハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェア内に、恒久的に記憶されてもよい。
【０１３４】
ビットプレーンに対応するランプが点灯された後（ステップ１１１０）、決定ブロック１１１２において、コントローラ７０４は、出力シーケンスに基づいて、現在ロードされているビットプレーンが、表示される画像フレームの最後のビットプレーンであるかどうかを判定する。そうである場合、コントローラ７０４は、次の画像フレームの表示の開始を待つ（ステップ１１０２）。それ以外の場合、コントローラ７０４は、次のビットプレーンの、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。
【０１３５】
図１２は、表１のスケジュールテーブル内に記憶された値をパラメータとして有する出力シーケンスを利用する、表示プロセス１１００の実装に対応する、タイミング図１２００である。図１０および図１２に対応する表示プロセスは、同様の記憶されたパラメータを利用するが、それらの動作はかなり異なる。図１０のタイミング図１０００に対応する表示プロセスと同様に、タイミング図１２００に対応する表示プロセスは、画像フレームの３つの色成分（赤、緑、および青）のそれぞれについて４つのサブフレーム画像を表示することによって画像フレームが表示される、符号化時分割グレースケールのアドレス指定プロセスを使用する。所与の色の、表示される各サブフレーム画像は、同じ強度で、前のサブフレーム画像の半分の長さの期間にわたって表示され、それにより、サブフレーム画像のための２進重み付け方式が実装される。しかし、タイミング図１２００に対応する表示プロセスは、表示プロセス１１００の中で説明した大域的作動機能を組み込むという点で、タイミング図１０００とは異なる。そのため、ディスプレイ内のランプは、フレーム時間のうちの、大幅により大きな部分にわたって点灯される。ディスプレイは、したがって、より明るい画像を表示することが可能であるか、または、同じ輝度レベルを維持しながら、より低い電力レベルでそのランプを動作させることが可能である。輝度と消費電力とは線形的に関連してはいないため、より低い点灯レベルの動作モードで、同等の画像輝度を提供する方が、エネルギー消費はより少ない。
【０１３６】
より具体的には、タイミング図１２００における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に、および表１のスケジュールテーブル内に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲ３は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを出力する。作動時間だけ待った後で、コントローラ７０４は、赤のランプを点灯させる。上記に示したように、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定なので、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。時間ＡＴ１において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ１から始まる位置に記憶された、後続のビットプレーンＲ２の、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。
【０１３７】
ランプ消灯イベント時間ＬＴ０〜ＬＴ１１は、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶された時間において発生する。時間は、ｖｓｙｎｃパルスの検出に続くクロックサイクルによって記憶されてもよく、または、光変調器のアレイ７０２内への前のビットプレーンのロードの開始に続くクロックサイクルによって記憶されてもよい。光変調器のアレイ７０２内にビットプレーンをロードするために要する時間よりも長い期間にわたって照射されるべきビットプレーンについては、ランプ消灯時間は、後続のサブフレーム画像に対応するアドレス指定イベントの完了と一致するように、スケジュールテーブル内で設定される。例えば、ＬＴ０は、ＡＴ０の後の、ビットプレーンＲ２のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。ＬＴ１は、ＡＴ１の後の、ビットプレーンＲ１のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。
【０１３８】
しかし、Ｒ０、Ｇ０、およびＢ０などの、一部のビットプレーンは、アレイ内にビットプレーンをロードするために要する時間の長さよりも短い期間にわたって照射されることが意図されている。したがって、ＬＴ３、ＬＴ７、およびＬＴ１１は、後続のアドレス指定イベントの途中で発生する。
【０１３９】
代替の実装では、ランプ点灯とデータアドレス指定とのシーケンスは、逆にされてもよい。例えば、後続のサブフレーム画像に対応するビットプレーンのアドレス指定は、大域的作動イベントの完了の直後に続いてもよく、一方、ランプの点灯は、アドレス指定が始まった後の何らかの時点におけるランプ点灯イベントまで遅らされてもよい。
【０１４０】
図１３は、表２に類似した表をスケジュールテーブルとして利用する、表示プロセス１１００の別の実装に対応する、タイミング図１３００である。タイミング図１３００は、所与の色成分（赤、緑、および青）についての各サブフレーム画像が同じ長さの時間にわたって照射されるという点で、図５に関連して説明したアドレス指定プロセスに類似した、符号化された強度グレースケールのアドレス指定プロセスに対応する。ただし、図５に示した表示プロセスとは異なり、タイミング図１３００に対応する表示プロセスでは、特定の色成分の各サブフレーム画像は、その色成分の、前のサブフレーム画像の半分の強度で照射され、それにより、ランプ点灯時間を変化させることなしに、２進重み付け方式が実装される。
【０１４１】
【表２】
2009520245.tif 000004
【０１４２】
より具体的には、タイミング図１３００における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に、および表２のスケジュールテーブル内に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲ３は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを出力する。作動時間だけ待った後で、コントローラは、赤のランプを、表２のスケジュールテーブル内に記憶されたランプ強度ＩＬ０で点灯させる。図１２に関して説明したアドレス指定プロセスと同様に、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定なので、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。時間ＡＴ１において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ１から始まる位置に記憶された、後続のビットプレーンＲ２の、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。ビットプレーンＲ２に対応するサブフレーム画像は、表２に示されているように、強度レベルＩＬ０の半分に等しい強度レベルＩＬ１で照射される。同様に、ビットプレーンＲ１のための強度レベルＩＬ２は、強度レベルＩＬ１の半分に等しく、ビットプレーンＲ０のための強度レベルＩＬ３は、強度レベルＩＬ２の半分に等しい。
【０１４３】
各サブフレーム画像について、コントローラ７０４は、点灯しているランプを、次のサブフレーム画像に対応するアドレス指定イベントの完了時に消灯してもよい。したがって、ランプ点灯時間に対応して、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されなければならない、対応する時間値はない。
【０１４４】
図１４Ａは、表３に類似した表をスケジュールテーブルとして利用する、表示プロセス１１００の別の実装に対応する、タイミング図１４００である。タイミング図１４００は、画像フレームの３つの色成分（赤、緑、および青）のそれぞれについて５つのサブフレーム画像を表示することによって画像フレームが表示される、符号化時分割グレースケールのアドレス指定プロセスに対応する。色成分ごとに追加のサブフレーム画像を含めることによって、タイミング図１４００に対応する表示プロセスは、各色において、タイミング図１２００に対応する表示プロセスの２倍の数のグレースケールレベルを表示することが可能である。所与の色の、表示される各サブフレーム画像は、同じ強度で、前のサブフレーム画像の半分の長さの期間にわたって表示され、それにより、サブフレーム画像のための２進パルス幅重み付け方式が実装される。
【０１４５】
【表３】
2009520245.tif 000005
【０１４６】
より具体的には、タイミング図１２００における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲ４は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを出力する。作動時間だけ待った後で、コントローラは、赤のランプを点灯させる。図１２に関して説明したアドレス指定プロセスと同様に、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定なので、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。時間ＡＴ１において、コントローラ７０４は、メモリ位置Ｍ１から始まる位置に記憶された、後続のビットプレーンＲ３の、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。
【０１４７】
ランプ消灯イベント時間は、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶された時間において発生する。時間は、ｖｓｙｎｃパルスの検出に続くクロックサイクルによって記憶されてもよく、または、光変調器のアレイ７０２内への前のビットプレーンのロードの開始に続くクロックサイクルによって記憶されてもよい。光変調器のアレイ７０２内にビットプレーンをロードするために要する時間よりも長い期間にわたって照射されるべきビットプレーンについては、ランプ消灯時間は、後続のサブフレーム画像に対応するアドレス指定イベントの完了と一致するように、スケジュールテーブル内で設定される。例えば、ＬＴ０は、ＡＴ０の後の、ビットプレーンＲ３のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。ＬＴ１は、ＡＴ１の後の、ビットプレーンＲ２のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。
【０１４８】
図１２のタイミング図１２００に対応するアドレス指定プロセスと同様に、Ｒ１とＲ０、Ｇ１とＧ０、およびＢ１とＢ０などの、一部のビットプレーンは、アレイ内にビットプレーンをロードするために要する時間の長さよりも短い期間にわたって照射されることが意図されている。したがって、それらの対応するランプ消灯時間は、後続のアドレス指定イベントの途中で発生する。ランプ消灯時間は、対応する照射時間が、アドレス指定のために必要とされる時間よりも短いか、または長いかによって異なるため、対応するスケジュールテーブルは、例えば、ＬＴ０、ＬＴ１、ＬＴ２などの、ランプ時間を含む。
【０１４９】
図１４Ｂは、表４内に記憶されたパラメータをスケジュールテーブルとして利用する、表示プロセス１１００の別の実装に対応する、タイミング図１４５０である。タイミング図１４５０は、最下位のサブ画像および最下位から２番目のサブ画像の重み付けが、ランプ点灯時間に加えて、ランプ強度も変化させることによって達成されることを除いては、タイミング図１４００のアドレス指定プロセスに類似した、符号化時分割および強度グレースケールのアドレス指定プロセスに対応する。特に、最下位のビットプレーンおよび最下位から２番目のビットプレーンに対応するサブフレーム画像は、最下位から３番目のビットプレーンに対応するサブフレーム画像と同じ長さの時間にわたって照射されるが、ただし、それぞれ、４分の１および２分の１の強度で照射される。強度グレースケールを時分割グレースケールと組み合わせることによって、すべてのビットプレーンは、光変調器のアレイ７０２内にビットプレーンをロードするために要する時間と等しいか、またはそれよりも長い期間にわたって照射されてもよい。これにより、スケジュールテーブルストア７２６内にランプ消灯時間が記憶される必要がなくなる。
【０１５０】
【表４】
2009520245.tif 000006
【０１５１】
より具体的には、タイミング図１４５０における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図およびスケジュールテーブル４上に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲ４は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを出力する。作動時間だけ待った後で、コントローラは、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶されたランプ強度ＩＬ０で、赤のランプを点灯させる。図１２に関して説明したアドレス指定プロセスと同様に、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定なので、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。時間ＡＴ１において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ１から始まる位置に記憶された、後続のビットプレーンＲ３の、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。ビットプレーンＲ３に対応するサブフレーム画像は、表２内に示されているように、強度レベルＩＬ０に等しい強度レベルＩＬ１で照射される。同様に、ビットプレーンＲ２のための強度レベルＩＬ２は、強度レベルＩＬ１に等しい。しかし、ビットプレーンＲ１のための強度レベルＩＴ３は、強度レベルＩＬ２の半分であり、ビットプレーンＲ０のための強度レベルＩＴ４は、強度レベルＩＴ３の半分である。図１３に関して説明した表示プロセスと同様に、各サブフレーム画像について、コントローラ７０４は、次のサブフレーム画像に対応するアドレス指定イベントの完了時に、点灯しているランプを消灯してもよい。したがって、この時間を決定するために、対応する時間値が、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。
【０１５２】
タイミング図１４５０は、出力シーケンスのサブフレーム画像の知覚される輝度が、複合形式で制御される表示プロセスに対応する。出力シーケンス内の一部のサブフレーム画像については、輝度は、サブフレーム画像の照射期間を変更することによって制御される。出力シーケンス内のその他のサブフレーム画像については、輝度は、照射強度を変更することによって制御される。直視型ディスプレイにおいて、パルス幅と強度とを独立に制御するための機能を提供することは有用である。そのような独立制御の一実装では、ランプドライバ７１４は、タイミング制御モジュール７２４から発行される可変強度コマンドと、ランプの点灯および消灯のための、タイミング制御モジュール７２４からのタイミングまたはトリガ信号とに応答する。パルス幅と強度との独立制御のために、スケジュールテーブルストア７２６は、ランプの点灯に関連するタイミング値に加えて、ランプの、必要とされる強度を記述する、パラメータを記憶する。
【０１５３】
照射期間（またはパルス幅）と、その照射の強度との積（または積分）として、照射値を定義することは有用である。ビットプレーンの照射のために出力シーケンス内で割り当てられた所与の時間間隔について、任意の必要とされる照射値を達成するためにランプを制御するための、多数の代替の方法がある。本発明に適合する、ランプのための３つのそのような代替のパルスプロファイルが、図１４Ｃ内で比較されている。図１４Ｃで、時間マーカ１４８２および１４８４は時間制限を決定し、その時間制限の中で、ランプパルスはその照射値を表さなければならない。ＭＥＭＳベースディスプレイを駆動するための、大域的作動方式では、時間マーカ１４８２は、１つの大域的作動サイクル（その中で、前にロードされたビットプレーンについての変調器状態が設定される）の終わりを表してもよく、一方、時間マーカ１４８４は、後続のビットプレーンに適合する変調器状態の設定のための、後続の大域的作動サイクルの始まりを表してもよい。より小さな重みを有するビットプレーンについては、マーカ１４８２と１４８４との間の時間間隔は、例えばビットプレーンなどの、データサブセットを、変調器のアレイ内にロードするために必要な時間によって制限されてもよい。これらの場合における、利用可能な時間間隔は、より大きな重みのビットに割り当てられるパルス幅からの単純なスケーリングを仮定した場合に、ビットプレーンの照射のために必要とされる時間よりも、実質的に長い。
【０１５４】
ランプパルス１４８６は、特定の照射値の表現に適合するパルスである。パルス幅１４８６は、マーカ１４８２と１４８４との間で利用可能な時間を完全に埋める。ただし、ランプパルス１４８６の強度または振幅は、必要な照射値を達成するために調節される。ランプパルス１４８６による振幅変調方式は、ランプ効率が線形ではなく、ランプに要求されるピーク強度を減らすことによって電力効率を向上することが可能な場合、特に有用である。
【０１５５】
ランプパルス１４８８は、ランプパルス１４８６におけるのと同じ照射値の表現に適合するパルスである。パルス１４８８の照射値は、振幅変調による代わりに、パルス幅変調によって表現される。タイミング図１４００に示すように、多くのビットプレーンについて、適切なパルス幅は、ビットプレーンのアドレス指定によって決定される、利用可能な時間よりも短くなる。
【０１５６】
一連のランプパルス１４９０は、ランプパルス１４８６におけるのと同じ照射値を表現する、別の方法を表す。一連のパルスは、パルス幅と、パルスの周波数との、両方の制御を介して、照射値を表現することが可能である。照射値は、パルス振幅と、マーカ１４８２と１４８４との間の利用可能な期間と、パルスのデューティサイクルとの積として考えられてもよい。
【０１５７】
ランプドライバ回路は、上記の代替のランプパルス１４８６、１４８８、または１４９０のうちの任意のものを生成するためにプログラムされてもよい。例えば、ランプドライバ回路は、タイミング制御モジュール７２４から、ランプ強度のための符号化ワードを受け入れて、強度に適合するパルスのシーケンスを構築するようにプログラムされてもよい。強度は、パルス振幅またはパルスデューティサイクルのいずれかの関数として変化させられてもよい。
【０１５８】
図１５は、表５に類似したスケジュールテーブルを利用する、表示プロセス１１００の別の実装に対応する、タイミング図１５００である。タイミング図１５００は、最上位ビットについての照射期間に制限が加えられていること、および表示シーケンス内でのビットプレーンの順序付けについて規則が定められていることを除いては、図１２に関して説明したアドレス指定プロセスに類似した、符号化時分割グレースケールのアドレス指定プロセスに対応する。タイミング図１５００について示されている順序付け規則は、フィールド順次色ディスプレイにおける画像品質を損なう２つの視覚的アーティファクト、すなわち、色割れおよびフリッカを、減らすために役立つように定められている。色割れは、色の変化の頻度を増加することによって、すなわち、好ましくは１８０Ｈｚを超える周波数で、異なる色のサブ画像を順に交代させることによって減らされる。フリッカは、その最も単純な顕現においては、フレームレートが３０Ｈｚよりも実質的に大きいことを確実にすることによって、すなわち、後続の画像フレーム内で現れる、同様の重みのビットプレーンが、２５ミリ秒未満の期間によって隔てられていることを確実にすることによって減らされる。
【０１５９】
【表５】
2009520245.tif 000007
【０１６０】
色割れおよびフリッカに関連する順序付け規則は、ビット分割（ｂｉｔ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）の技術によって実装されてもよい。特に、タイミング図１５００において、最上位ビット（例えば、Ｒ３、Ｇ３、およびＢ３）は、２つに分割され、すなわち、それらの公称の照射期間の半分に減らされ、次に、任意の所与の画像フレームの時間内で２回繰り返されるかまたは表示される。例えば、赤のビットプレーンＲ３は、時間イベントＡＴ０において変調アレイに最初にロードされ、次に、時間イベントＡＴ９において２回目にロードされる。時間イベントＡＴ９においてロードされる、最上位ビットプレーンＲ３に関連付けられた照射期間は、時間イベントＡＴ１２においてロードされる、ビットプレーンＲ２に関連付けられた照射期間と等しい。しかし、最上位ビットプレーンＲ３は画像フレーム内で２回現れるため、ビットプレーンＲ３内に含まれる情報に関連する照射値は、依然として、最上位の次のビットプレーンＲ２に割り当てられる照射値の２倍である。
【０１６１】
その上、タイミング図１０００、１２００、１３００、１４００、および１４５０に示すように、色によってグループ化された、画像のサブフレーム画像を表示する代わりに、タイミング図１５００では、所与の色に対応するサブフレーム画像は、他の色に対応するサブフレーム画像の間に散在させられて表示される。例えば、タイミング図１５００に従って画像を表示するために、ディスプレイは、最初に、赤のための最上位ビットプレーンＲ３の第１の発生をロードして表示し、その直後に、最上位の緑のビットプレーンＧ３が続き、その直後に、最上位の青のビットプレーンＢ３が続く。最上位ビットプレーンは分割されているため、これらの色の変化はかなり急速に発生し、色の変化の間の最長期間は、最上位の次のビットプレーンＲ２の照射時間にほぼ等しい。タイミング図１５００内に期間Ｊとして示されている、異なる色のサブフレーム画像の照射の間の期間は、好ましくは４ミリ秒未満に、より好ましくは２．８ミリ秒未満に維持される。より小さなビットプレーン、Ｒ１とＲ０、Ｇ１とＧ０、およびＢ１とＢ０は、それらの照射時間を合計しても４ミリ秒未満であるため、依然としてグループ化されていてもよい。
【０１６２】
ビットプレーンまたは異なる色の間の、散在または交代は、色割れの画像アーティファクトを減らすために役立つ。ビットプレーンの出力の、色によるグループ分けは、回避することが好ましい。例えば、ビットプレーンＢ３は、（アドレス指定イベントＡＴ２において）コントローラによって出力される、３つ目のビットプレーンであるが、青のビットプレーンＢ３の出現は、フレーム時間内での、赤のビットプレーンの、すべての可能性のある出現の終了を意味しない。実際に、タイミング図１５００のシーケンスでは、赤の色のためのビットプレーンＲ１が、Ｂ３の直後に続いている。画像フレーム内では、可能な最高の周波数で、異なる色のビットプレーンを順に交代させることが好ましい。
【０１６３】
ディスプレイのリフレッシュに関連する電力を減らすために、３０Ｈｚを超えるフレームレートを設定することは常に可能とは限らない。しかし、知覚される画像内のフリッカを最小にするために、ビットプレーンの順序付けに関連する代替の規則が、それでもなお適用されてもよい。タイミング図１５００内で、期間ＫおよびＬは、赤の最上位ビットプレーン、すなわち最上位ビットプレーンＲ３が、ディスプレイに出力されるイベントの間の、時間の分離を表す。その他の最上位ビットプレーンＧ３およびＢ３の連続した発生の間に、同様の期間ＫおよびＬが存在する。期間Ｋは、所与の画像フレーム内での、最上位ビットプレーンの出力の間の、最大時間を表す。期間Ｌは、２つの連続した画像フレーム内での、最上位ビットプレーンの出力の間の、最大時間を表す。タイミング図１５００では、Ｋ＋Ｌの合計はフレーム時間に等しく、そしてこの実施形態については、フレーム時間は、（３０Ｈｚのフレームレートに対応する）３３ミリ秒もの長さであってもよい。両方の時間間隔ＫおよびＬが２５ミリ秒未満に、好ましくは１７ミリ秒未満に保たれる場合、ビット分割が使用されるディスプレイにおいて、フリッカはさらに減らされる可能性がある。
【０１６４】
フリッカは、３０Ｈｚという低い周波数においてディスプレイの特性が繰り返される、さまざまな要因から発生する場合がある。タイミング図１５００で、例えば、下位のビットプレーンＲ１およびＲ０は、フレームにつき１回だけ照射され、フレームレートは３０Ｈｚという長さである。したがって、これらの下位ビットプレーンに関連付けられた画像は、フリッカの知覚に寄与する場合がある。ただし、図１９に関して説明するバンク別アドレス指定方法は、下位のビットプレーンでさえ、フレームレートよりも実質的に大きな周波数で繰り返されることが可能な、別の機構を提供する。
【０１６５】
フリッカは、さらに、ビットプレーンジッタの特性によって生成される場合がある。ジッタは、表示されるビットプレーンのシーケンス内で、類似したビットプレーンの間の間隔が等しくない場合に現れる。フリッカは、例えば、ＭＳＢ赤ビットプレーンの間の期間ＫおよびＬが等しくない場合に、結果として起こる。フリッカは、期間ＫおよびＬが１０％以内で等しいことを確実にすることによって、減らされることが可能である。すなわち、画像フレームの色成分の最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンが出力される第１の時と、その色成分の最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンが出力される第２の時との間の時間の長さは、その色成分の最上位サブフレーム画像に対応するビットプレーンが出力される第２の時と、その色成分の最上位サブフレーム画像に対応するサブフレーム画像が出力される後続の時との間の時間の長さから１０％の範囲内である。
【０１６６】
図１６は、表６内に示されたパラメータを利用する、表示プロセス１１００の別の実装に対応する、タイミング図１６００である。タイミング図１６００は、画像フレームのそれぞれの色成分について４つのサブフレーム画像を表示することによって画像フレームが表示される、符号化時分割グレースケールのアドレス指定プロセスに対応する。所与の色の、表示される各サブフレーム画像は、同じ強度で、前のサブフレーム画像の半分の長さの期間にわたって表示され、それにより、サブフレーム画像のための２進重み付け方式が実装される。タイミング図１６００は、図１２のタイミング図１２００に類似しているが、赤、緑、および青の色に対応するサブフレーム画像に加えて、白色ランプを使用して照射される、白の色に対応するサブフレーム画像を有する。白色ランプの追加により、ディスプレイは、より明るい画像を表示すること、または、同じ輝度レベルを維持しながら、より低い電力レベルでそのランプを動作させることが可能になる。輝度と消費電力とは線形的に関連してはいないため、より低い点灯レベルの動作モードで、同等の画像輝度を提供する方が、エネルギー消費はより少ない。その上、白色ランプは、しばしばより効率的である、すなわち、同じ輝度を達成するために、他の色のランプより少ない電力を消費する。
【０１６７】
より具体的には、タイミング図１６００における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に、および表６のスケジュールテーブル内に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲ３は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを出力する。作動時間だけ待った後で、コントローラは、赤のランプを点灯させる。図１２に関して説明したアドレス指定プロセスと同様に、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定なので、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。時間ＡＴ４において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ４から始まる位置に記憶された、緑の第１のビットプレーンＧ３のロードを開始する。時間ＡＴ８において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ８から始まる位置に記憶された、青の第１のビットプレーンＢ３のロードを開始する。時間ＡＴ１２において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ１２から始まる位置に記憶された、白の第１のビットプレーンＷ３のロードを開始する。白の第１のビットプレーンＷ３に対応するアドレス指定を完了した後で、そして、作動時間だけ待った後で、コントローラは、白色ランプを初めて点灯させる。
【０１６８】
すべてのビットプレーンは、光変調器のアレイ７０２内にビットプレーンをロードするために要する時間よりも長い期間にわたって照射されるため、コントローラ７０４は、後続のサブフレーム画像に対応するアドレス指定イベントが完了したら、サブフレーム画像を照射しているランプを消灯する。例えば、ＬＴ０は、ＡＴ０の後の、ビットプレーンＲ２のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。ＬＴ１は、ＡＴ１の後の、ビットプレーンＲ１のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。
【０１６９】
タイミング図内の、ｖｓｙｎｃパルスの間の期間は、フレーム時間を示す記号ＦＴによって示されている。一部の実装では、アドレス指定時間ＡＴ０、ＡＴ１等およびランプ時間ＬＴ０、ＬＴ１等は、４色のぞれぞれについての、４つのサブフレーム画像を、１６．６ミリ秒のフレーム時間ＦＴ以内に、すなわち、６０Ｈｚのフレームレートに従って、達成するように設計される。他の実装では、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶される時間値は、色ごとに４つのサブフレーム画像を、３３．３ミリ秒のフレーム時間ＦＴ以内に、すなわち、３０Ｈｚのフレームレートに従って、達成するように変更されてもよい。他の実装では、２４Ｈｚという低いフレームレートが使用されてもよく、または、１００Ｈｚを超えるフレームレートが使用されてもよい。
【０１７０】
【表６】
2009520245.tif 000008
【０１７１】
白色ランプの使用は、ディスプレイの効率を向上させる可能性がある。サブフレーム画像における、４つの別個の色の使用は、入力処理モジュール７１８内のデータ処理への変更を必要とする。３つの異なる色のそれぞれについてのビットプレーンを導き出す代わりに、タイミング図１６００による表示プロセスは、４つの異なる色のそれぞれに対応するビットプレーンが記憶されることを必要とする。入力処理モジュール７１８は、したがって、データ構造をビットプレーンに変換する前に、３色空間内の色のために符号化された入力ピクセルデータを、４色空間に適合する色座標に変換してもよい。
【０１７２】
タイミング図１６００に示された、赤、緑、青、および白のランプの組み合わせに加えて、達成可能な色空間または色域を拡張する、その他のランプの組み合わせが可能である。拡張された色域を有する有用な４色のランプの組み合わせは、赤、青、トゥルーグリーン（約５２０ｎｍ）、およびパロットグリーン（約５５０ｎｍ）である。色域を拡張する、別の５色の組み合わせは、赤、緑、青、シアン、および黄である。よく知られているＹＩＱ色空間の５色類似物は、白、橙、青、紫、および緑のランプを使用して規定されてもよい。よく知られているＹＵＶ色空間の５色類似物は、白、青、黄、赤、およびシアンのランプを使用して規定されてもよい。
【０１７３】
その他のランプの組み合わせが可能である。例えば、有用な６色空間が、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、および黄のランプ色を使用して規定されてもよい。６色空間は、白、シアン、マゼンタ、黄、橙、および緑の色を使用して規定されてもよい。多数のその他の４色および５色の組み合わせが、上にすでに記載した色の中から導き出されてもよい。さまざまな色を有する、６、７、８、または９個のランプのさらなる組み合わせが、上に記載した色から生成されてもよい。上に記載した色の中間に位置するスペクトルを有するランプを使用して、追加の色が使用されてもよい。
【０１７４】
図１７は、表７のスケジュールテーブル内に示されたパラメータを利用する、表示プロセス１１００の別の実装に対応する、タイミング図１７００である。タイミング図１７００は、異なる色のランプが同時に点灯されてもよい、符号化時分割および強度グレースケールの複合表示プロセスに対応する。各サブフレーム画像が、すべての色のランプによって照射されるが、特定の色のためのサブフレーム画像は、その色のランプによって主に照射される。例えば、赤のサブフレーム画像のための照射期間の間、赤のランプは、緑のランプおよび青のランプよりも高い強度で点灯される。輝度と消費電力とは線形的に関連してはいないため、複数のランプを、それぞれ、より低い点灯レベルの動作モードで使用することは、その同じ輝度を、１つのランプをより高い点灯レベルで使用して達成することよりも、少ない電力を必要とする場合がある。
【０１７５】
アドレス指定タイミングは、各サブフレーム画像が、前のサブフレーム画像と同じ強度で、半分の長さの期間にわたって表示されるという点で、図１２で説明したものに類似しているが、ただし、最下位ビットプレーンに対応するサブフレーム画像は、それぞれ、前のサブフレーム画像と同じ長さの時間にわたって、半分の強度で照射されるという点は異なる。したがって、最下位ビットプレーンに対応するサブフレーム画像は、アレイ内にビットプレーンをロードするために必要とされる期間と同じか、またはそれよりも長い期間にわたって照射される。
【０１７６】
【表７】
2009520245.tif 000009
【０１７７】
より具体的には、タイミング図１７００における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に、および表７のスケジュールテーブル内に示されているように、メモリ位置Ｍ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲ３は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２内にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを出力する。作動時間だけ待った後で、コントローラは、赤、緑、および青のランプを、表７のスケジュールによって示される強度レベル、すなわち、それぞれ、ＲＩ０、ＧＩ０、ＢＩ０で、点灯させる。図１２に関して説明したアドレス指定プロセスと同様に、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定なので、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。時間ＡＴ１において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルに従って、メモリ位置Ｍ１から始まる位置に記憶された、後続のビットプレーンＲ２の、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する。ビットプレーンＲ２に対応するサブフレーム画像、およびその後の、ビットプレーンＲ１に対応するサブフレーム画像は、それぞれ、表７のスケジュールによって示されているように、ビットプレーンＲ１についてと同じ強度レベルの組で照射される。それに対して、メモリ位置Ｍ３から始まる位置に記憶された、最下位ビットプレーンＲ０に対応するサブフレーム画像は、各ランプについて、半分の強度レベルで照射される。すなわち、強度レベルＲＩ３、ＧＩ３、およびＢＩ３は、それぞれ、強度レベルＲＩ０、ＧＩ０、およびＢＩ０の半分の強度レベルに等しい。プロセスは、時間ＡＴ４から開始して継続され、その時間においては、緑の強度が優位を占めるビットプレーンが表示される。その後、時間ＡＴ８において、コントローラ７０４は、青の強度が優位を占めるビットプレーンのロードを開始する。
【０１７８】
すべてのビットプレーンは、光変調器のアレイ７０２内にビットプレーンをロードするために要する時間よりも長い期間にわたって照射されるため、コントローラ７０４は、後続のサブフレーム画像に対応するアドレス指定イベントが完了したら、サブフレーム画像を照射しているランプを消灯する。例えば、ＬＴ０は、ＡＴ０の後の、ビットプレーンＲ２のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。ＬＴ１は、ＡＴ１の後の、ビットプレーンＲ１のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。
【０１７９】
タイミング図１７００における、サブフレーム画像内でのカラーランプの混合は、ディスプレイ内の電力効率の向上をもたらす可能性がある。混色は、高度に飽和した色を画像が含まない場合に、特に有用な可能性がある。
【０１８０】
図１８は、直視型ディスプレイ７００上に画像を表示するための、表示方法８００の部分として使用するのに適した、例示的表示プロセス１８００のより詳細なフローチャートである。表示プロセス１１００におけるのと同様に、表示プロセス１８００は、ビットプレーンを、サブフレームデータセットのために利用する。表示プロセス１８００は、さらに、表示プロセス１１００において使用されているものと同様の、大域的作動機能を含む。表示プロセス１８００は、ただし、ディスプレイ内の照射効率を向上させるためのツールとして、バンク別アドレス指定機能を追加する。
【０１８１】
多くの表示プロセスでは、特に、画像の各色成分について（例えば６つ以上の）多数のビットプレーンをディスプレイがロードして表示する場合、それに比例して、より多くの時間が、対応するサブ画像の照射を犠牲にして、ディスプレイのアドレス指定のために割り当てられなければならない。これは、表示プロセス１１００におけるように、大域的作動技術が使用される場合でさえ、当てはまる。この状況は、図１４Ａのタイミング図１４００によって示されている。タイミング図１４００は、２進重みシーケンス１６：８：４：２：１に従ってビットプレーンに照射値が割り当てられる、色ごとの５ビットシーケンスを示す。ただし、ビットプレーンＲ１およびＲ０に関連付けられる照射期間は、次のビットプレーンに適合するデータセットをアレイ内にロードするために必要とされる時間よりもかなり短い。結果として、Ｒ１およびＲ０ビットプレーンを照射しているランプが消灯される時間と、それぞれ、Ｒ０およびＧ４ビットプレーンを照射するランプがオンにされる時間との間に、かなりの長さの時間が経過する。この状況は、デューティサイクルの減少と、したがって、ランプ点灯の効率の減少とをもたらす。
【０１８２】
バンク別アドレス指定は、アドレス指定のために必要とされる時間を減らすことによって、ランプのデューティサイクルを増加させることが可能な機能である。これは、１回にディスプレイの一部のみがアドレス指定され作動させられる必要があるように、ディスプレイを、複数の独立に作動させることが可能な、行のバンクに分割することによって達成される。より短いアドレス指定サイクルは、最も短い照射時間のみを必要とするビットプレーンについて、ディスプレイの効率を向上させる。
【０１８３】
特定の一実装では、バンク別アドレス指定は、ディスプレイの行を２つのセグメントに分離することを含む。一実施形態では、ディスプレイの上半分内の行は、ディスプレイの下半分内の行とは別個に制御される。別の実施形態では、ディスプレイは、１行置きの方式で、偶数番号の行が一方のバンクまたはセグメントに属し、奇数番号の行がもう一方のバンクに属するように、分離される。各セグメントのための、別個のビットプレーンが、バッファメモリ７２２内の別個のアドレスに記憶される。バンク別アドレス指定のために、入力処理モジュール７１８は、入力ビデオストリームからビットプレーン情報を導き出すだけでなく、異なるバンクへのそれらの割り当てに従って、ビットプレーンの部分を別個に識別し、場合によっては記憶するように、プログラムされる。以下の説明では、ビットプレーンは、色、バンク、および有意値によってラベル付けされる。例えば、色成分につき５ビットのグレースケールプロセスにおける、ビットプレーンＲＥ３は、ディスプレイ装置の偶数番号行についての、最上位から２番目のビットプレーンを意味する。ビットプレーンＢＯ０は、奇数番号行についての、最下位の青のビットプレーンに対応する。
【０１８４】
バンク別アドレス指定方式が、大域的作動機能を使用する場合、各バンクについて、独立した大域的作動電圧ドライバと、独立した大域的作動相互接続とが提供される。例えば、奇数番号行は、大域的作動ドライバおよび大域的作動相互接続の、１つの組に接続され、一方、偶数番号行は、大域的作動ドライバおよび相互接続の、独立した組に接続される。
【０１８５】
表示プロセス１８００は、新しい画像フレームの表示の開始から始まる（ステップ１８０２）。そのような開始は、画像信号７１７内のｖｓｙｎｃ電圧パルスの検出によってトリガされてもよい。次に、画像フレームの表示プロセスの開始後の、スケジュールテーブルストア７２６内で識別される時間において、コントローラ７０４は、光変調器のアレイ７０２の光変調器内への、第１のビットプレーンのロードを開始する（ステップ１８０４）。図１１のステップ１１０４とは異なり、ステップ１８０４では、ディスプレイのバンクのうちの一方または両方のいずれかについてのビットプレーンが、光変調器のアレイ７０２の対応する行内にロードされる。一実施形態では、ステップ１８０４において、タイミング制御モジュール７２４は、その出力シーケンスを解析して、所与のアドレス指定イベントの中でアドレス指定される必要があるバンクの数を調べて、次に、アドレス指定される必要がある各バンクを順にアドレス指定する。一実装では、一方のバンクについては、ビットプレーンは、対応する光変調器の行内に、重みが小さいものから順にロードされ、もう一方のバンクについては、ビットプレーンは、対応する光変調器の行内に、重みが大きいものから順にロードされる。
【０１８６】
ステップ１８０６において、現在点灯されているランプがあればすべて消灯される。ステップ１８０６は、ビットプレーンの重みに応じて、特定のビットプレーンのロード（ステップ１８０４）が完了した時、または完了する前に発生してもよい。例えば、一部の実施形態では、ビットプレーンの２進重み付けを相互に維持するために、一部のビットプレーンは、次のビットプレーンを光変調器のアレイ７０２内にロードするために要する時間の長さよりも短い期間にわたって照射されなければならない場合がある。したがって、そのようなビットプレーンを照射しているランプは、次のビットプレーンが光変調器のアレイ内にロードされている間に（ステップ１８０４）、消灯される。適切な時間にランプが消灯されることを確実にするために、適切なライト消灯時間を示すためのタイミング値がスケジュールテーブル内に記憶される。
【０１８７】
コントローラ７０４が、光変調器のアレイ７０２内のいずれかまたは両方のバンク内への、いずれかまたは両方のビットプレーンデータのロードを完了し（ステップ１８０４）、そしてコントローラが、点灯されているランプをすべて消灯したら（ステップ１８０６）、コントローラ７０４は、大域的作動コマンドを、その出力シーケンス内のどこにそれがあるかに応じて、いずれかまたは両方の大域的作動ドライバに発行して（ステップ１８０８）、それにより、光変調器のアレイ７０２内の、アドレス指定可能な変調器のバンクのうちの一方のみを、または両方のバンクを、実質的に同時に作動させる。大域的作動のタイミングは、一方のバンクがアドレス指定を必要とすることをスケジュールが示しているか、または両方のバンクがアドレス指定を必要とすることをスケジュールが示しているかに基づいて、タイミング制御モジュール内のロジックによって決定される。すなわち、スケジュールテーブルストア７２６に従って、１つのバンクがアドレス指定を必要とする場合、タイミング制御モジュール７２４は、第１の長さの時間だけ待ってから、コントローラ７０４に大域的作動コマンドを発行させる。スケジュールテーブルストア７２６が、両方のバンクがアドレス指定を必要とすることを示す場合、タイミング制御モジュール７２４は、その長さの約２倍の時間だけ待ってから、大域的作動をトリガする。大域的作動のタイミングのためには、可能性のある２つの時間値のみが必要とされるため（すなわち、シングルバンク時間、またはデュアルバンク時間）これらの値は、タイミング制御モジュール７２４内の、ハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェア内に、恒久的に記憶されてもよい。
【０１８８】
光変調器の作動時間だけ待った後で、コントローラ７０４は、最近ロードされたビットプレーンに対応するランプをオンにするために、ランプドライバに点灯コマンドを発行する（ステップ１８１０）。作動時間は、大域的作動コマンドが発行された時から測定され（ステップ１８０８）、したがってロードされた各ビットプレーンについて同じである。そのため、作動時間は、スケジュールテーブル内に記憶される必要はない。作動時間は、タイミング制御モジュール７２４内の、ハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェア内に、恒久的に記憶されてもよい。
【０１８９】
ビットプレーンに対応するランプが点灯された後（ステップ１８１０）、決定ブロック１８１２において、コントローラ７０４は、スケジュールテーブルストア７２６に基づいて、現在ロードされているビットプレーンが、表示される画像フレームの最後のビットプレーンであるかどうかを判定する。そうである場合、コントローラ７０４は、後続の画像フレームの表示の開始を待つ（ステップ１８０２）。それ以外の場合、スケジュールテーブルストア７２６内に示された次のアドレス指定イベントの時間において、コントローラ７０４は、対応するビットプレーンの、光変調器のアレイ７０２内へのロードを開始する（ステップ１８０４）。
【０１９０】
図１９は、表８のスケジュールテーブル内に示されたパラメータの利用を介した表示プロセス１８００の実装に対応する、タイミング図１９００である。タイミング図１９００は、画像フレームの３つの色成分（赤、緑、および青）のそれぞれについて５つのサブフレーム画像を表示することによって画像フレームが表示される、符号化時分割グレースケールの表示プロセスに対応する。所与の色の、表示される各サブフレーム画像は、同じ強度で、前のサブフレーム画像の半分の長さの期間にわたって表示され、それにより、サブフレーム画像のための２進重み付け方式が実装される。その上、タイミング図１９００は、表示プロセス１１００の中で説明した大域的作動機能と、表示プロセス１８００の中で説明したバンク別アドレス指定機能とを組み込んでいる。アドレス指定のために必要とされる時間を減らすことによって、ディスプレイは、したがって、より明るい画像を表示することが可能であるか、または、同じ輝度レベルを維持しながら、より低い電力レベルでそのランプを動作させることが可能である。輝度と消費電力とは線形的に関連してはいないため、より低い点灯レベルの動作モードで、同等の画像輝度を提供する方が、エネルギー消費はより少ない。
【０１９１】
【表８】
2009520245.tif 000010
【０１９２】
より具体的には、タイミング図１９００における画像フレームの表示は、ｖｓｙｎｃパルスが検出され次第、始まる。タイミング図上に、および表８のスケジュールテーブル内に示されているように、メモリ位置ＭＯ０から始まる位置に記憶されたビットプレーンＲＯ４は、時間ＡＴ０において始まるアドレス指定イベントにおいて、光変調器のアレイ７０２の奇数行のみの中にロードされる。その直後に、ビットプレーンＲＥ１が、位置ＭＥ０内に記憶されたデータを使用して、光変調器のアレイの偶数行のみの中にロードされる。コントローラ７０４は、ビットプレーンの最後の偶数行のデータを光変調器のアレイ７０２に出力したら、大域的作動コマンドを、偶数および奇数行のバンクに接続された、独立にアドレス指定可能な大域的作動ドライバの両方に出力する。大域的作動コマンドの発行に続いて、作動時間だけ待った後で、コントローラ７０４は、赤のランプを点灯させる。上記に示したように、作動時間はすべてのサブフレーム画像について一定であり、かつ、大域的作動コマンドの発行に基づくため、この時間を決定するために、対応する時間値がスケジュールテーブルストア７２６内に記憶される必要はない。
【０１９３】
時間ＡＴ１において、コントローラ７０４は、メモリ位置ＭＥ１から始まる位置に記憶された、後続のビットプレーンＲＥ０の、光変調器のアレイ７０２の偶数行内へのロードを開始する。ＡＴ１において始まるアドレス指定イベントの間、タイミング制御モジュール７２４は、奇数行内へのデータのロードに関連するプロセスをすべて省略する。これは、スケジュールテーブルストア７２６内に、タイミング値ＡＴ１に関連付けられた符号化されたパラメータ（例えば数字０など）を記憶することによって達成されてもよい。これにより、時間ＡＴ１において開始されるアドレス指定イベントを完了するための時間の長さは、時間ＡＴ０において両方のバンクの行をアドレス指定するために必要とされる時間の、１／２のみとなる。奇数行についての、最下位の赤のビットプレーンは、かなり後の、時間ＡＴ５まで、光変調器のアレイ７０２内にロードされないことに注意されたい。
【０１９４】
ランプ消灯イベント時間ＬＴ０〜ＬＴｎ−１は、スケジュールテーブルストア７２６内に記憶された時間において発生する。時間は、ｖｓｙｎｃパルスの検出に続くクロックサイクルによって記憶されてもよく、または、光変調器のアレイ７０２内への前のビットプレーンのロードの開始に続くクロックサイクルによって記憶されてもよい。光変調器のアレイ７０２内にビットプレーンをロードするために要する時間よりも長い期間にわたって照射されるべきビットプレーンについては、ランプ消灯時間は、対応するアドレス指定イベントの完了と一致するように、スケジュールテーブル内で設定される。例えば、ＬＴ０は、ＡＴ０の後の、偶数番号行のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。ＬＴ０は、ＡＴ１の後の、偶数番号行内へのビットプレーンＲＥ０のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。ＬＴ３は、ＡＴ４の後の、奇数番号行内へのビットプレーンＲＯ１のロードの完了に一致する時間において発生するように設定される。各バンクについての、すべての赤のビットプレーンがロードされ、適切な長さの時間照射された後、プロセスは、緑のビットプレーンについて再び開始される。
【０１９５】
タイミング図１９００によるバンク別アドレス指定の例は、２つのみの独立にアドレス指定可能かつ作動可能なバンクを提供する。他の実施形態では、ＭＥＭＳ変調器のアレイおよびそれらの駆動回路は、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、またはそれよりも多くの、独立にアドレス指定可能なバンクを提供するように相互接続されてもよい。６つの独立にアドレス指定可能なバンクを有するディスプレイは、ディスプレイ全体のアドレス指定のために必要とされる時間に比較して、１／６のみの時間を、１つのバンク内の行のアドレス指定のために必要とする。６つのバンクを使用する場合、同じ色のランプによる６つの異なるビットプレーンが、インターリーブされ、同時に照射されてもよい。６ビットの例では、各バンクに関連付けられる行は、ディスプレイの６番目の行ごとに割り当てられてもよい。
【０１９６】
バンク別アドレス指定を使用する一部の実施形態では、他の同時バンク内の行の状態が同じ色に関連付けられている限り、所与のバンクの行を、１つのビットプレーンによって示される状態から、次のビットプレーン内で示される状態に切り換える間、ランプをオフにする必要はない。
【０１９７】
タイミング図１５００に関して導入された順序付け規則を再び参照すると、バンク別アドレス指定方式は、ＭＥＭＳベースのフィールド順序式ディスプレイ内のフリッカを減らすための追加の機会を提供する。特に、アドレス指定イベントＡＴ０において導入される、偶数行についての赤のビットプレーンＲ１は、タイミングイベントＡＴ４において導入される、奇数行についての赤のビットプレーンＲ１と同じ、赤のサブ画像のグループの中で表示される。これらのビットプレーンのそれぞれは、フレームにつき１回だけ表示される。タイミング図１９におけるフレームレートが、３０Ｈｚという低い値である場合、これらの下位ビットプレーンの表示は、フレーム間で実質的に２５ミリ秒よりも長く隔てられて、フリッカの知覚に寄与する。しかし、隣接するフレーム間でのＲ１ビットプレーンの表示の間隔が、決して２５ミリ秒を超えることがないように、好ましくは１７ミリ秒未満となるように、タイミング図１９内のビットプレーンがさらに再配置されるならば、この状況は改善されることが可能である。
【０１９８】
特に、赤の最上位ビットプレーン、すなわち、最上位ビット−Ｒ４の表示は、例えば、アドレス指定イベントＡＴ３とＡＴ４との間のいずれかの点において、分割されてもよい。赤のサブ画像の、２つのグループは、次に、緑および青のサブ画像内の類似したサブグループの間に再配置されてもよい。赤、緑、および青のサブグループは、タイミング図１５００におけるように、散在させられてもよい。その結果として、例えば、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１のサブフレームデータセットの表示は、連続する画像フレーム内、および連続する画像フレーム間の両方で、ほぼ等しい時間間隔で現れるように配置されてもよい。この例では、偶数行についてのＲ１ビットプレーンは、依然として、画像フレームにつき１回だけ現れる。しかし、Ｒ１ビットプレーンの表示が奇数行と偶数行との間で順に交代するならば、そして、ビットプレーンの奇数部分または偶数部分の表示の間の時間間隔が、決して２５ミリ秒を超えず、好ましくは１７ミリ秒未満であるならば、フリッカは減らされることが可能である。
【０１９９】
図２０は、本発明の例示的実施形態による、直視型ディスプレイ内で使用するためのコントローラ２０００のブロック図である。例えば、コントローラ２０００は、図７の直視型ＭＥＭＳディスプレイ７００のコントローラ７０４に取って代わってもよい。コントローラ２０００は、外部ソースから画像信号２０１７を受信し、そのコントローラが組み込まれているディスプレイの光変調器とランプとを制御するための、データおよび制御信号の両方を出力する。
【０２００】
コントローラ２０００は、入力処理モジュール２０１８と、メモリ制御モジュール２０２０と、フレームバッファ２０２２と、タイミング制御モジュール２０２４と、４つの固有のスケジュールテーブルストア２０２６、２０２７、２０２８、および２０２９とを含む。コントローラ２０００については、スケジュールテーブルストア内のパラメータの変更を可能にするプログラミングリンクの代わりに、コントローラは、任意の所与の時間において、４つのスケジュールテーブルストアのうちのいずれがアクティブになるかを決定する、スイッチ制御モジュール２０４０を提供する。一部の実装では、構成要素２０１８〜２０４０は、回路基板および／またはケーブルによって一緒に接続された、別個のチップまたは回路として提供されてもよい。他の実装では、これらの構成要素のうちのいくつかは、それらの境界が、機能による以外は、ほとんど区別できないように、１つの半導体チップ内にまとめて設計されてもよい。
【０２０１】
入力処理モジュール２０１８は、入力処理モジュール７１８と同様に、画像信号２０１７を受信し、その中に符号化されたデータを処理して、光変調器のアレイを介した表示のために適したフォーマットにする。入力処理モジュール２０１８は、各画像フレームを符号化したデータを取り込んで、そのデータを一連のサブフレームデータセットに変換する。さまざまな実施形態において、入力処理モジュール２０１８は、画像信号２０１７を、符号化されていないサブフレームデータセット、３進符号化されたサブフレームデータセット、またはその他の形態の符号化されたサブフレームデータセットに変換してもよいが、好ましくは、入力処理モジュール２０１８は、画像信号２０１７を、図６Ａ〜図６Ｃに関連して上述したビットプレーンに変換する。
【０２０２】
入力処理モジュール２０１８は、サブフレームデータセットを、メモリ制御モジュール２０２０に出力する。メモリ制御モジュール２０２０は、次に、サブフレームデータセットを、フレームバッファ２０２２内に記憶する。フレームバッファは、ランダムアクセスメモリであることが好ましいが、その他のタイプのシリアルメモリが、本発明の範囲を逸脱することなく使用されてもよい。メモリ制御モジュール２０２０は、一実装では、サブフレームデータセットの符号化方式における色と重みとに基づいて、所定のメモリ位置内にサブフレームデータセットを記憶する。他の実装では、メモリ制御モジュール２０２０は、動的に決定されるメモリ位置内にサブフレームデータセットを記憶し、その位置を、後で識別するために、ルックアップテーブル内に記憶する。特定の一実装においては、フレームバッファ２０２２は、ビットプレーンの記憶のために構成される。
【０２０３】
メモリ制御モジュール２０２０は、タイミング制御モジュール２０２４からの命令があり次第、フレームバッファ２０２２からサブ画像データセットを取り出して、それらをデータドライバに出力することも担当する。データドライバは、メモリ制御モジュール２０２０によって出力されたデータを、光変調器のアレイの、光変調器内にロードする。メモリ制御モジュール２０２０は、サブ画像データセット内のデータを、一度に１行ずつ出力する。一実装では、フレームバッファ２０２２は、役割を交代する２つのバッファを含む。メモリ制御モジュール２０２０は、新しい画像フレームに対応する、新たに生成されたビットプレーンを、一方のバッファ内に記憶する間、以前に受信した画像フレームに対応するビットプレーンを、光変調器のアレイに出力するために、もう一方のバッファから取り出す。両方のバッファメモリは、同じ回路内に、アドレスのみによって区別されて存在してもよい。
【０２０４】
「サブフレームデータセット出力シーケンス」と呼ばれる、サブ画像データセットが出力される順序と、メモリ制御モジュール２０２２が各サブ画像データセットの出力を開始する時とは、少なくとも部分的には、代替のスケジュールテーブルストア２０２６、２０２７、２０２８、および２０２９のうちの１つの中に記憶されたデータによって制御される。スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９のそれぞれは、各サブフレームデータセットに関連付けられた少なくとも１つのタイミング値と、サブ画像データセットが記憶されたフレームバッファ２０２２内の場所を示す識別子と、サブ画像データセットに関連付けられた色を示す照射データとを記憶する。一部の実装では、スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９は、さらに、特定のサブフレームデータセットについて、対応するランプが点灯されるべき強度を示す、強度値も記憶する。
【０２０５】
一実装では、スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９内に記憶されたタイミング値は、サブフレームデータセットを使用した、光変調器のアレイのアドレス指定を、いつ開始するかを決定する。別の実装では、タイミング値は、サブフレームデータセットに関連付けられたランプが、いつ点灯および／または消灯されるべきかを決定するために使用される。一実装では、タイミング値は、例えば、画像フレームの表示の開始以来、あるいは、最後のアドレス指定またはランプイベントがトリガされて以来の、経過したクロックサイクル数である。あるいは、タイミング値は、マイクロ秒またはミリ秒で記憶された、実際の時間値であってもよい。
【０２０６】
さまざまなスケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９内に記憶される別個のタイミング値は、例えば、フレームレート、ランプ輝度、達成可能なグレースケール精度の特性において、または表示される色の飽和度において異なる、表示モード間などの、別個の画像化アルゴリズム間の、選択肢を提供する。複数のスケジュールテーブルの記憶は、したがって、画像を表示する方法における柔軟性、特に、携帯用電子機器内で使用するための、電力を節約する方法を提供する場合に特に有利な柔軟性を、提供する。直視型ディスプレイ２０００は、メモリ内に記憶された、４つの固有のスケジュールテーブルを含む。他の実装では、記憶される別個のスケジュールの数は、２、３、または任意のその他の数であってもよい。例えば、１００個もの数の固有のスケジュールテーブルストアについて、スケジュールパラメータを記憶することが有利な場合がある。
【０２０７】
コントローラ２０００内に記憶された複数のスケジュールテーブルは、画像品質と消費電力との間のトレードオフの利用を可能にする。より濃い飽和色の表示を必要としない、一部の画像については、輝度を提供するために、白色ランプまたは混合色に依拠することが可能である（特に、これらのカラー方式が、電力効率がより良い可能性がある場合）。同様に、すべての画像またはアプリケーションが１６００万色の表示を必要とするわけではない。一部の画像またはアプリケーションについては、２５０，０００色のパレットで十分な場合がある（色ごとに６ビット）。他の画像またはアプリケーションについては、わずか４０００色（色ごとに４ビット）または５００色（色ごとに３ビット）に制限された色の範囲で十分な場合がある。省電力の機会を利用するために、表示の柔軟性を提供するための電子回路を、直視型ＭＥＭＳディスプレイコントローラ内に含めることは有利である。
【０２０８】
ＭＥＭＳ直視型ディスプレイ内の画像品質および消費電力の両方に影響を与える変数の多くは、スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９内に記憶されたタイミングおよびビットプレーンパラメータによって統御される。タイミング制御モジュール２０２４内に記憶されたシーケンシングコマンドとともに、これらのパラメータは、コントローラ２０００が、ランプ強度、フレームレート、（サブフィールド内でのランプ色の混合に基づく）色のさまざまなパレット、または（画像フレームを表示するために使用されるビットプレーンの数に基づく）さまざまなグレースケールビット深度についての、変更を出力することを可能にする。
【０２０９】
一実装では、各スケジュールテーブルは、異なる表示プロセスに対応する。例えば、スケジュールテーブル２０２６は、約１６００万色（色ごとに８ビット）を、高い色飽和度とともに生成することが可能な表示プロセスに対応する。スケジュールテーブル２０２７は、例えば２０フレーム／秒未満の、非常に低いフレームレートまたはリフレッシュレートを有する、白黒（例えば、テキスト）画像のみに適した表示プロセスに対応する。スケジュールテーブル２０２８は、輝度が重要視され、しかしそれにもかかわらず、バッテリ電力は節約されなければならない、カラーまたはビデオ画像の屋外での表示に適した表示プロセスに対応する。スケジュールテーブル２０２９は、ビデオを除く、ほとんどのアイコンまたはテキストタイプの情報に適した、読みやすい、低電力の表示を提供する、制限された色の選択肢（例えば、４０００）を提供する表示プロセスに対応する。スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９によって表される表示プロセスのうち、スケジュールテーブル２０２６によって表される表示プロセスは、最も多くの電力を必要とするのに対して、スケジュールテーブル２０２７によって表される表示プロセスは、最も少ない電力を必要とする。スケジュールテーブル２０２８および２０２９に対応する表示プロセスは、その他の表示プロセスによって必要とされる電力消費の、中間の電力消費を必要とする。
【０２１０】
コントローラ２０００内で、任意の所与の画像フレームについて、タイミング制御モジュール２０２４は、その表示プロセスパラメータまたは定数を、４つの可能なシーケンステーブルのうちの１つのみから導き出す。スイッチ制御モジュール２０４０は、シーケンステーブルのうちのいずれが、タイミング制御モジュール２０４０によって参照されるかを統御する。このスイッチ制御モジュール２０４０は、ユーザ制御されるスイッチであってもよく、あるいは、ＭＥＭＳディスプレイ装置と同じハウジング内に含まれるか、またはその外部にあってもよい、外部プロセッサ（「外部モジュール」と呼ばれる）からのコマンドに応答してもよい。外部モジュールは、例えば、表示される情報がテキストであるか、またはビデオであるかを、あるいは、表示される情報がカラーでなければならないか、または厳密に白黒でなければならないかを決定してもよい。一部の実施形態では、スイッチコマンドは、入力処理モジュール２０１８からもたらされてもよい。ユーザからの、または外部モジュールからの命令に応答して、スイッチ制御モジュール２０４０は、所望の表示プロセスまたは表示パラメータに対応するスケジュールテーブルストアを選択する。
【０２１１】
図２１は、本発明の例示的実施形態による、図２０のコントローラ２０００などの、直視型ディスプレイによる使用に適した、画像を表示するためのプロセス２１００（「表示プロセス２１００」）のフローチャートである。図２０および図２１を参照すると、表示プロセス２１００は、画像フレームの表示において使用するための適切なスケジュールテーブルの選択（ステップ２１０２）から始まる。例えば、選択は、スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９の間で行われる。この選択は、入力処理モジュール２０１８によって、または直視型ＭＥＭＳディスプレイが組み込まれている装置の別の部分内のモジュールによって行われてもよく、あるいは、装置のユーザによって直接行われてもよい。入力処理モジュールまたは外部モジュールによって、スケジュールテーブル間での選択が行われる場合、その選択は、表示される画像のタイプに応じて行われてもよい（例えば、ビデオまたは静止画像は、（テキスト画像などの）限られた数のコントラストレベルしか必要としない画像に対比して、より詳細なレベルのグレースケールコントラストを必要とする）。画像化モードまたはスケジュールテーブルの選択に影響を及ぼす可能性がある別の要因は、ユーザによる直接選択の場合でも、外部モジュールによる自動的な選択の場合でも、照明環境であってもよい。例えば、ディスプレイが明るい日光の環境内で対抗しなければならない屋外に対比して、屋内またはオフィス環境内で表示される場合のディスプレイのために、１つの輝度が好まれてもよい。より明るいディスプレイは、直射日光の環境内で視認可能である可能性がより高いが、より明るいディスプレイは、より多くの量の電力を消費する。外部モジュールは、環境光に基づいてスケジュールテーブルを選択する場合、組み込まれた光検出器を介して受信する信号に応えて、その決定を行ってもよい。画像化モードまたはスケジュールテーブルの選択に影響を及ぼす可能性がある別の要因は、ユーザによる直接選択の場合でも、外部モジュールによる自動的な選択の場合でも、ディスプレイが組み込まれている装置に電力を供給しているバッテリ内に蓄積されたエネルギーのレベルであってもよい。バッテリがそれらの蓄積能力の終わりに近付くに従って、バッテリの寿命を延ばすために、より少ない電力を消費する画像化モードに切り換えることが好ましい場合がある。
【０２１２】
選択ステップ２１０２は、４つのスケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９のうちの１つのみへの、タイミング制御モジュール２０２４内での参照を変更する、メカニカルリレーを用いて達成されてもよい。あるいは、選択ステップ２１０２は、スケジュールテーブルストア２０２６〜２０２９のうちの１つの位置を示すアドレスコードの受信によって達成されてもよい。タイミング制御モジュール２０２４は、次に、スイッチ制御モジュール２０４０を介して受信した選択アドレスを利用して、そのスケジュールパラメータのための正しいメモリソースを示す。あるいは、タイミング制御モジュール２０２４は、メモリ制御回路に類似したマルチプレクサ回路を用いてメモリ内に記憶された、スケジュールテーブルへの参照を行ってもよい。スイッチ制御モジュール２０４０によってコントローラ２０００内に選択コードが入れられたら、タイミング制御モジュール２０２４によって要求されたスケジュールテーブルパラメータがメモリ内の正しいアドレスに送られるように、マルチプレクサは再設定される。
【０２１３】
プロセス２１００は、次に、画像フレームのためのデータの受信を継続する。データは、ステップ２１０４において、入力線２０１７を用いて、入力処理モジュール２０１８によって受信される。入力処理モジュールは、次に、例えばビットプレーンなどの、複数のサブフレームデータセットを導き出して、それらをフレームバッファ２０２２内に記憶する（ステップ２１０６）。サブフレームデータセットの記憶の後、タイミング制御モジュール２０２４は、ステップ２１０８における、サブフレームデータセットのそれぞれの、それらの正しい順序での、選択されたスケジュールテーブル内に記憶されたタイミング値に従った、表示に進む。
【０２１４】
プロセス２１００は、次に、画像データの後続のフレームの受信を反復して継続する。ステップ２１０４における画像データの受信から、ステップ２１０８におけるサブフレームデータセットの表示までのシーケンスは、多数回繰り返されてもよく、表示される各画像フレームは、同じ選択されたスケジュールテーブルによって統御される。このプロセスは、後で、例えばステップ２１０２を繰り返すことによって、新しいスケジュールテーブルの選択が行われるまで継続されてもよい。あるいは、入力処理モジュール２０１８は、受信する各画像フレームについてスケジュールテーブルを選択してもよく、または、入力画像データを定期的に調べて、スケジュールテーブルの変更が適切かどうかを判定してもよい。
【０２１５】
図２２は、本発明の例示的実施形態による、ＭＥＭＳ直視型ディスプレイ内に含めるのに適した、コントローラ２２００のブロック図である。例えば、コントローラ２２００は、ＭＥＭＳ直視型ディスプレイ７００のコントローラ７０４に取って代わってもよい。コントローラ２２００は、外部ソースから画像信号２２１７を受信し、そのコントローラが含まれているディスプレイの、ドライバと、光変調器と、ランプとを制御するための、データおよび制御信号の両方を出力する。
【０２１６】
コントローラ２２００は、入力処理モジュール２２１８と、メモリ制御モジュール２２２０と、フレームバッファ２２２２と、タイミング制御モジュール２２２４とを含む。コントローラ７０４および２０００とは異なり、コントローラ２２００は、シーケンスパラメータ計算モジュール２２２８を含む。シーケンスパラメータ計算モジュールは、入力処理モジュール２２１８から監視データを受信し、スケジュールテーブルストア２２２６内に記憶されたシーケンシングパラメータへの変更を、および一部の実施形態では、所与の画像フレームについて記憶されたビットプレーンへの変更を、出力する。一部の実装では、構成要素２２１８、２２２０、２２２２、２２２４、２２２６、および２２２８は、回路基板および／またはケーブルによって一緒に接続された、別個のチップまたは回路として提供されてもよい。他の実装では、これらの構成要素のうちのいくつかは、それらの境界が、機能による以外は、ほとんど区別できないように、１つの半導体チップ内にまとめて設計されてもよい。
【０２１７】
入力処理モジュール２２１８は、画像信号２２１７を受信し、その中に符号化されたデータを処理して、光変調器のアレイを介した表示のために適したフォーマットにする。入力処理モジュール２２１８は、各画像フレームを符号化したデータを取り込んで、そのデータを一連のサブフレームデータセットに変換する。サブフレームデータセットは、光変調器のアレイの複数行および複数列内の変調器の所望の状態に関する情報を含む。画像フレームを表示するために使用されるサブフレームデータセットの数および内容は、コントローラ２２００によって使用されるグレースケール技術によって異なる。例えば、符号化時分割グレースケール技術を使用して画像フレームを形成するために必要なサブフレームデータセットは、符号化されていない時分割グレースケール技術を使用して画像フレームを表示するために使用されるサブフレームデータセットとは、数および内容が異なる。さまざまな実施形態において、入力処理モジュール２２１８は、画像信号２２１７を、符号化されていないサブフレームデータセット、３進符号化されたサブフレームデータセット、またはその他の形態の符号化されたサブフレームデータセットに変換してもよいが、好ましくは、入力処理モジュール２２１８は、画像信号２２１７を、図６Ａ〜図６Ｃに関連して上述したビットプレーンに変換する。
【０２１８】
入力処理モジュール２２１８は、サブフレームデータセットを、メモリ制御モジュール２２２０に出力する。メモリ制御モジュール２２２０は、次に、サブフレームデータセットを、フレームバッファ２２２２内に記憶する。メモリ制御モジュール２２２０は、一実装では、サブフレームデータセットの符号化方式における色と重みとに基づいて、所定のメモリ位置内にサブフレームデータセットを記憶する。他の実装では、メモリ制御モジュール２２２０は、動的に決定されるメモリ位置内にサブフレームデータセットを記憶し、その位置を、後で識別するために、ルックアップテーブル内に記憶する。特定の一実装においては、フレームバッファ２２２２は、ビットプレーンの記憶のために構成される。
【０２１９】
メモリ制御モジュール２２２０は、タイミング制御モジュール２２２４からの命令があり次第、フレームバッファ２２２２からビットプレーンの組を取り出して、それらをデータドライバ２２０８に出力することも担当する。データドライバ２２０８は、メモリ制御モジュール２２２０によって出力されたデータを、光変調器のアレイの、光変調器内にロードする。メモリ制御モジュール２２２０は、サブ画像データセット内のデータを、一度に１行ずつ出力する。一実装では、フレームバッファ２２２２は、役割を交代する２つのバッファを含む。メモリ制御モジュール２２２０は、新しい画像フレームに対応する、新たに生成されたビットプレーンを、一方のバッファ内に記憶する間、以前に受信した画像フレームに対応するビットプレーンを、光変調器のアレイに出力するために、もう一方のバッファから取り出す。両方のバッファメモリは、同じ回路内に、アドレスのみによって区別されて存在してもよい。
【０２２０】
「サブフレームデータセット出力シーケンス」と呼ばれる、サブ画像データセットが出力される順序と、メモリ制御モジュール２２２０が各サブ画像データセットの出力を開始する時とは、少なくとも部分的には、スケジュールテーブルストア２２２６内に記憶されたデータによって制御される。スケジュールテーブルストア２２２６は、各サブフレームデータセットに関連付けられた少なくとも１つのタイミング値と、サブ画像データセットが記憶されたフレームバッファ２２２２内の場所を示す識別子と、サブ画像データセットに関連付けられた色を示す照射データとを記憶する。一部の実装では、スケジュールテーブルストア２２２６は、さらに、特定のサブフレームデータセットについて、対応するランプが点灯されるべき強度を示す、強度値も記憶する。
【０２２１】
一実装では、スケジュールテーブルストア２２２６内に記憶されたタイミング値は、各サブフレームデータセットを使用した、光変調器のアレイのアドレス指定を、いつ開始するかを決定する。別の実装では、タイミング値は、サブフレームデータセットに関連付けられたランプが、いつ点灯および／または消灯されるべきかを決定するために使用される。一実装では、タイミング値は、例えば、画像フレームの表示の開始以来、あるいは、最後のアドレス指定またはランプイベントがトリガされて以来の、経過したクロックサイクル数である。あるいは、タイミング値は、マイクロ秒またはミリ秒で記憶された、実際の時間値であってもよい。
【０２２２】
コントローラ２２００は、再構成可能なスケジュールテーブルストア２２２６を含む。コントローラ７０４および２０００に関して上述したように、スケジュールテーブルストア２２２６は、柔軟な、またはプログラム可能な構成要素をコントローラに提供する。インタフェース７３０などの、プログラミングリンクは、コントローラ７０４内のスケジュールテーブルストア７２６が、さまざまなランプ強度、フレームレート、カラー方式、またはグレースケールビット深度に従って、変更されること、または再プログラムされることを可能にした。コントローラ２２００内のスケジュールテーブルストア２２２６について、表示プロセスへの同様の変更が可能であるが、ここでは、それらの変更は、個々の画像フレームの要求に応じて、入力処理モジュール２２１８によって検出されたそれらの画像フレームの特性に基づいて、自動的に発生するという点が異なる。
【０２２３】
画像フレーム内に含まれるデータに基づいて、ランプ輝度、色飽和度、およびビット深度などの変数を制御することによって、画像内に認められるいかなる変化またはひずみもなしに、ディスプレイ内の消費電力を減らすことがしばしば可能である。この理由は、多くの画像は、ランプからのフル輝度を必要としないため、あるいは、最大深度または最大飽和度の色を必要としないため、あるいは、限られた数のグレースケールレベルのみを必要とするためである。コントローラ２２００は、画像フレーム内のデータに基づいて、画像フレームのための表示要件を検出し、スケジュールテーブルストア２２２６への変更によって、表示アルゴリズムを適合させるように構成される。
【０２２４】
入力画像データの内容に基づいてコントローラ２２００が表示特性を適合させることを可能にする方法を、図２３に、表示方法２３００として示す。表示方法２３００は、本発明の例示的実施形態による、図２２のＭＥＭＳ直視型ディスプレイ２２００などのＭＥＭＳ直視型ディスプレイによる使用に適している。図２２および図２３を参照すると、表示方法２３００は、ステップ２３０２における、画像フレームのためのデータの受信から始まる。データは、入力線２２１７を用いて、入力処理モジュール２２１８によって受信される。入力処理モジュール２２１８は、例えばビットプレーンなどの、複数のサブフレームデータセットをデータから導き出して、フレームバッファ２２２２内にビットプレーンを記憶する。ただし、さらに加えて、ステップ２３０６におけるビットプレーンの記憶の前の、ステップ２３０４において、入力処理モジュールは、入力画像の内容を監視および解析して、その画像の表示に影響を与える可能性のある特性を探す。例えば、ステップ２３０４において、入力処理モジュールは、画像フレーム内の、最大飽和度の色を有する１つまたは複数のピクセルを、すなわち、１つの色からの、バランスの取れていない大きな輝度値を必要とするピクセル（同じ画像フレーム内で、他のカラーランプからの、同じピクセル内での点灯を要求することによって、希釈される、または非飽和にされるピクセル）を、記憶してもよい。入力データ監視の別の例では、入力処理モジュール２２１８は、色飽和度に関係なく、それぞれのランプに要求される最も高い輝度値を有するピクセルを、記憶してもよい。
【０２２５】
完全な画像フレームが受信され、フレームバッファ２２２２内に記憶された後で、方法２３００はステップ２３０８に進む。ステップ２３０８において、シーケンスパラメータ計算モジュール２２２８は、ステップ２３０４において収集されたデータを評価して、シーケンステーブル２２２６内の値を調節することによって実施されてもよい、表示プロセスへの変更を識別する。シーケンステーブル２２２６への変更は、次に、ステップ２３１０において、テーブル２２２６内に記憶されたパラメータのうちの特定のものを書き換えることによって影響を及ぼされる。最後に、ステップ２３１２において、方法２３００は、スケジュールテーブル２２２６内で再プログラムされた、順序付けパラメータとタイミング値とに従った、サブ画像の表示に進む。
【０２２６】
方法２３００は、次に、画像データの後続のフレームの受信を反復して継続する。方法８００において示したように、受信するプロセス（ステップ２３０２）と画像データを表示するプロセス（ステップ２３１２）とは並列に実行されてもよく、その際には、再プログラムされたスケジュールテーブルに従って１つの画像が一方のバッファメモリのデータから表示されるのと同時に、新しいサブフレームデータセットが解析されて並列バッファメモリ内に記憶されてもよい。ステップ２３０２における画像データの受信から、ステップ２３１２におけるサブフレームデータセットの表示までのシーケンスは、無期限に繰り返されてもよく、その場合、表示される各画像フレームは、入力データに応じて再プログラムされるスケジュールテーブルによって統御される。
【０２２７】
方法２３００が、ステップ２３０４において収集されるデータに応じて、スケジュールテーブルストア２２２６内の表示特性を調節することによって、消費電力を減らすことがいかにして可能であるかの、いくつかの例を考慮することは有益である。これらの例は、適応的電力方式（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ  ｓｃｈｅｍｅ）と呼ばれる。
【０２２８】
入力画像データに応じた適応的電力のための一方式では、ステップ２３０４におけるデータ監視は、各フレーム内の、最大飽和度の色を有するピクセルを検出する。フレームのために必要とされる最大飽和度の色が、カラーランプから得られる飽和度の８２％にすぎないと判定された場合、画像によって要求される８２％の飽和度レベルを引き続き提供しながら、電力が節約されることが可能なように、ビットプレーンに提供される色を混合し直すことが可能である。各フレーム内の主要な色に、例えば、従属する赤、緑、または青の色を追加することによって、ディスプレイ内の電力は節約されてもよい。この例では、シーケンスパラメータ計算モジュール２２２８は、許容される混色の程度を示す信号を、入力処理モジュール２２１８から受信する。フレームが表示される前に、シーケンスパラメータ計算モジュールは、各ビットプレーンにおける混色を決定する、シーケンステーブル２２２６内の強度パラメータを書き換え、それに対応して、色は非飽和にされ、電力が節約される。
【０２２９】
別の適応的電力方式では、画像が、ビデオまたは写真画像とは対照的に、テキストまたはテキストと記号とのみからなるかどうかを判定するプロセスが、シーケンスパラメータ計算モジュール２２２８内で提供される。シーケンスパラメータ計算モジュール２２２８は、次に、シーケンステーブル内のパラメータを、それに応じて書き換える。テキスト画像、特に白黒テキスト画像は、ビデオ画像ほど頻繁にリフレッシュされる必要はなく、そして通常は、限られた数の、異なる色またはグレーシェードのみを必要とする。シーケンスパラメータ計算器２２２８は、したがって、フレームレートと、各画像フレームのために表示されるサブ画像の数との両方を、調節してもよい。テキスト画像は、表示プロセスにおいて、写真画像よりも少ない数のサブ画像を必要とする。
【０２３０】
さらに別の適応的電力方式では、ステップ２３０４における監視機能は、各ピクセル内の各色による最大強度を解析するか、または調べる。いずれのピクセルについても、いずれのランプからも、輝度の６５％以下しか必要としない画像が表示されるべきであるならば、場合によっては、ランプの平均強度をそれに応じて減らすことによって、その画像を正しく表示することが可能である。スケジュールテーブルストア２２２６内のランプ強度値は、シーケンスパラメータ計算モジュール２２２８内のコマンドの組によって減らされてもよい。
【０２３１】
付属書類１
付属書類１は、本発明のタイミングシーケンスのための実施形態を表現する、スケジュールテーブル９を用いて表現されるタイミングシーケンス３０００を提示する。
【０２３２】
付属書類１のタイミングシーケンス３０００は、３０Ｈｚのフレームレート（例えば、ｖｓｙｎｃパルスの間が３３．３ミリ秒）における画像情報の表示に適合し、赤、緑、および青の色のそれぞれについての、７ビットの表示を含む。タイミングシーケンス３０００は、アレイ内の変調器状態の設定に関連する、以下のパラメータによって制約される。
・完全なビットプレーンをアレイにロードするために、２４０マイクロ秒が必要とされる
・１つのバンク（奇数または偶数）の行のみにビットプレーンをロードするために、１２０マイクロ秒が必要とされる
・大域的作動のために、１００マイクロ秒が必要とされる
【０２３３】
タイミングシーケンス３０００のためのスケジュールテーブルは、サブ画像の表示のためにタイミング制御モジュール７２４によって必要とされる、以下の情報を含む。
・サブフィールド番号
・ビットプレーン間隔（大域的作動パルスの間の経過時間）
・ビットプレーンのメモリ位置のための、それらの割り当てられたバンクによって区別された、英数字コード（例えば、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、．．．Ｒ６）
・照射強度
【０２３４】
タイミングシーケンス３０００のためのスケジュールテーブルは、アドレス指定時間と照射時間との間を区別しない。代わりに、タイミング制御モジュール７２４内のロジックは、各ビットプレーン間隔が、大域的作動イベントの完了直後に始まると仮定する。大域的作動の後の、シーケンスの最初の動作において、表９内に示された強度値に従ってランプが点灯される。
【０２３５】
タイミングシーケンス３０００は、前に説明した、以下の特徴を含む。タイミングシーケンス１２００と同様に、タイミングシーケンス３０００を使用するディスプレイは、大域的作動の機能を含む。タイミングシーケンス３０００を使用するディスプレイは、奇数および偶数バンクのそれぞれのための、２つの独立した大域的作動回路を含む。タイミングシーケンス３０００は、タイミングシーケンス１４５０で説明したものに類似した、ランプの制御のための方式を含み、その方式では、照射値を表すためにパルス期間とパルス強度との両方が使用される。タイミングシーケンス３０００は、タイミングシーケンス１７００におけるのと同様に、色の混合が可能であるが、本実施形態では、一度に１つのランプのみが点灯される。
【０２３６】
タイミングシーケンス３０００は、バンク別アドレス指定を含む。下位ビットプレーン（例えば、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３）は、所与のバンク（例えば、奇数行）内で、常に連続的に表示され、下位ビットプレーンのこのシーケンスは、他方のバンク内（例えば、偶数行内）で最上位ビット（例えば、Ｒ６）が照射されるのと同時に照射される。
【０２３７】
タイミングシーケンス３０００は、最上位ビット（例えば、Ｒ６、Ｇ６、およびＢ６）を、４つの別個の、しかし等しく時間が定められたサブ画像に分割する。タイミングシーケンスは、色の間の最大期間１．３８ミリ秒で、頻繁に色を順に交代させる。最上位ビットの表示の間の時間は、最上位ビットの連続するペア間で、必ずしも等しいとは限らないが、最上位ビット間の期間が４．１６ミリ秒よりも大きくなることは決してない。
【０２３８】
【表９】
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【図面の簡単な説明】
【０２３９】
図面の簡単な説明
【図１】本発明の例示的実施形態による、直視型ＭＥＭＳベースディスプレイの概略図である。
【図２Ａ】本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ内への組み込みに適した、例示的なシャッタベースの光変調器の斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ内への組み込みに適した、ローラーシェードベースの光変調器の断面図である。
【図２Ｃ】本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ内への組み込みに適した、光タップベースの光変調器の断面図である。
【図２Ｄ】本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ内への組み込みに適した、エレクトロウェッティングベースの光変調器の断面図である。
【図３Ａ】本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ内に組み込まれた光変調器の制御に適した、制御マトリクスの概略図である。
【図３Ｂ】本発明の例示的実施形態による、図３Ａの制御マトリクスに接続されたシャッタベースの光変調器のアレイの斜視図である。
【図３Ｃ】本発明の例示的実施形態による、バックライトの上に配置された、図３Ｂに示す光変調器のアレイを含む、直視型ディスプレイの部分を示す。
【図３Ｄ】本発明の例示的実施形態による、図１の直視型ＭＥＭＳベースディスプレイ内に含めるための、別の好適な制御マトリクスの概略図である。
【図４】フィールド順次式カラー技術を使用してディスプレイ上に画像を表示するための方法の、タイミング図である。
【図５】時分割グレースケール技術を使用してディスプレイ上に画像を表示するための方法の、タイミング図である。
【図６Ａ】本発明の例示的実施形態による、ディスプレイ装置によって受信されるディジタル画像信号の概略図である。
【図６Ｂ】本発明の例示的実施形態による、受信された画像信号をビットプレーンに変換するために役立つメモリバッファの概略図である。
【図６Ｃ】本発明の例示的実施形態による、２つのビットプレーンの部分の概略図である。
【図７】本発明の例示的実施形態による、ディスプレイ装置のブロック図である。
【図８】本発明の例示的実施形態による、図６のディスプレイ装置による使用に適した、画像を表示するための方法のフローチャートである。
【図９】本発明の例示的実施形態による、図７の方法の第１の実装の一部分の、より詳細なフローチャートである。
【図１０】本発明の例示的実施形態による、図９の方法内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１１】本発明の例示的実施形態による、図８の方法の第２の実装の一部分の、より詳細なフローチャートである。
【図１２】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第１の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１３】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第２の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１４Ａ】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第３の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１４Ｂ】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第４の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１４Ｃ】本発明の例示的実施形態による、ランプのためのさまざまなパルスプロファイルを示す。
【図１５】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第４の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１６】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第５の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１７】本発明の例示的実施形態による、図１１の方法の第６の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図１８】本発明の例示的実施形態による、図８の方法の第３の実装の一部分の、より詳細なフローチャートである。
【図１９】本発明の例示的実施形態による、図１８の方法の実装内でのさまざまな画像形成イベントのタイミングを示す、タイミング図である。
【図２０】本発明の例示的実施形態による、図１のディスプレイ装置内に含めるのに適したコントローラのブロック図である。
【図２１】本発明の例示的実施形態による、図２０のコントローラによる使用に適した、画像を表示するための方法のフローチャートである。
【図２２】本発明の例示的実施形態による、図１のディスプレイ装置内に含めるのに適した第２のコントローラのブロック図である。
【図２３】本発明の例示的実施形態による、図２２のコントローラによる使用に適した、画像を表示するための方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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