(57)【要約】アナログディスプレイ駆動器（２０）は、液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイ（１０）と、少なくとも第１のディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）（２２）とを有し、可変電圧伝達関数が第２のＤＡＣ（２４）を用いて第１のＤＡＣに適用されることが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイで均一な明るさを得る方法であって、
液晶ディスプレイにわたる液晶（ＬＣ）ギャップ寸法を決定する段階と、
上記ＬＣギャップ寸法に基づいてディスプレイ駆動器に可変電圧伝達関数を適用する段階とを有する方法。
【請求項２】
上記可変電圧伝達関数を適用する段階は、プログラム可能な値のマトリクスに従って上記伝達関数を変調する段階を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記変調する段階は、所望のアナログ波形で少なくとも一つのディジタル−アナログ変換器の基準電圧を変調する段階を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
上記伝達関数を適用する段階は、上記ＬＣギャップ寸法変化が、プログラム可能な値のマトリクスに対するナイキスト基準を空間周波数が超えない、円滑で連続的な関数である限り有効である請求項２記載の方法。
【請求項５】
第１のディジタル−アナログ変換器の白色レベルを設定し、第２のディジタル−アナログ変換器を用いて液晶に対する可変駆動を設定する段階を更に有する請求項３記載の方法。
【請求項６】
上記第２のディジタル−アナログ変換器に補正された伝達関数を適用する前に、補正された伝達関数を提供するよう上記伝達関数の全ての非線形性を補正するようルックアップテーブルからプログラム可能な値のマトリクスを適用する段階を更に有する請求項５記載の方法。
【請求項７】
液晶に対するＤＣバイアスを回避するためにフレーム間で駆動電圧を逆にする段階を更に有する請求項１記載の方法。
【請求項８】
液晶ディスプレイセルのためのディスプレイ駆動器であって、
上記液晶ディスプレイセルにおいて表示するためのピクチャ情報を含む入力信号の源と、
上記液晶ディスプレイセルと関連付けられる明るさの不均一性を示す第１の補正信号の源と、
上記補正信号に従って変調される上記ピクチャ情報を含む上記液晶ディスプレイセルの所与の液晶ディスプレイセルに対する駆動信号を生成するための上記入力及び補正信号に応答する変調器とを有するディスプレイ駆動器。
【請求項９】
上記変調器は、上記入力信号に応答するデータ入力、及び、上記補正信号に応答する基準入力を含む第１のディジタル−アナログ変換器を有する請求項８記載のディスプレイ駆動器。
【請求項１０】
上記変調器は、上記補正信号に応答するデータ入力、及び、上記第１のディジタル−アナログ変換器の上記基準入力に結合される出力を含む第２のディジタル−アナログ変換器を有する請求項９記載のディスプレイ駆動器。
【請求項１１】
上記液晶ディスプレイセルと関連付けられる最高の明るさの不均一性を示す第２の補正信号の源を更に有し、上記第１の補正信号は、上記液晶ディスプレイセルと関連付けられる黒色レベルの不均一性における変化を示し、上記第２の補正信号は、上記駆動信号を生成するよう上記ディジタル−アナログ変換器の出力信号に供給される請求項８記載のディスプレイ駆動器。
【請求項１２】
上記ディスプレイ駆動器は、赤用のイメージャ、緑用のイメージャ、及び、青用のイメージャのいずれか一つを有する請求項１１記載のディジタルディスプレイ駆動器。
【請求項１３】
液晶ギャップ寸法において変化を有する液晶ディスプレイであって、
液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイを有し、可変電圧伝達関数が適用されるディスプレイ駆動器と、
上記ディスプレイ駆動器によって少なくとも一つが駆動される、赤用、緑用、及び、青用の少なくとも一つのイメージャとを有する液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
上記ディスプレイ駆動器は、少なくともディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を有する請求項１３記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
上記駆動器は、第１のＤＡＣ及び第２のＤＡＣを有し、上記第１のＤＡＣは白色レベルを設定し、上記第２のＤＡＣは上記液晶に対する可変駆動電圧を設定する請求項１４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
上記ディスプレイ駆動器は、液晶に対して明るさ及び暗さを設定する第１の組のＤＡＣと、上記第１の組のＤＡＣからの出力信号を乗算し液晶に可変駆動電圧を更に供給する第２の組のＤＡＣとを有する請求項１３記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１７】
上記ディスプレイ駆動器は、上記マトリクスアレイを利用する上記可変電圧伝達関数を適用するディジタル信号プロセッサを更に有する請求項１３記載の液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイを利用するビデオシステム、特に、ＬＣＯＳ／ＬＣＤディスプレイにおいて明るさの均一化を提供するビデオシステムの分野に関わる。
【０００２】
［関連技術の説明］
液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）は、シリコンウェーハに形成される一つの大きい液晶として考えることができる。シリコンウェーハは、小さいプレート電極の増分アレイに分割される。液晶の小さい増分領域は、各小さいプレート及び共通のプレートによって生成される電界に影響を及ぼされる。このような各小さいプレートと、対応する液晶領域とは、一緒にイメージャのセルと呼ばれる。各セルは、個別的に制御可能なピクセルに対応する。共通のプレート電極は、液晶の反対側に配置される。各セル、又は、ピクセルは、入力信号が変化するまで同じ強度で照らされ続け、従って、サンプルアンドホールドとして機能する。共通で可変のプレート電極の各組は、イメージャを形成する。一つのイメージャが各色に対して、この場合には、赤、緑、及び、青夫々に対して設けられる。
【０００３】
所与の入力ピクチャに対して、各セルと関連付けられる電極における電圧が共通電極における電圧に対して正である（ポジティブピクチャ）ノーマルフレームを最初に送り、次に、各セルと関連付けられる電極における電圧が共通電極における電圧に対して負である（ネガティブピクチャ）反転フレームを送ることによって、３０Ｈｚのフリッカを回避するために二重フレーム信号でＬＣＯＳディスプレイのイメージャを駆動することが典型的である。ポジティブ及びネガティブピクチャの生成は、各ピクセルが正の電界で書き込まれ、続いて負の電界で書き込まれることを確実にする。結果となる駆動フィールドは、イメージスティッキング、及び、最終的にイメージャの永久的な劣化を回避するために必要となる零のＤＣ成分を有する。これらポジティブ及びネガティブピクチャによって生成されるピクセルの明るさの平均値に人間の目が反応することが決定されている。
【０００４】
駆動電圧は、ＬＣＯＳアレイの両側にあるプレート電極に印加される。
【０００５】
ＬＣＯＳの現在の最新技術は、確実にＬＣＯＳに関してポジティブとセガティブフィールド駆動の間となるよう共通モードの電極電圧ＶＩＴＯを調節することを要求する。下に書いてあるＩＴＯは、材料酸化インジウムスズを示している。フリッカを最小化するために、且つ、イメージスティッキングとして既知の現象を防止するために平均バランスが必要である。
【０００６】
現在の技術では、ＬＣＯＳは、ディスプレイパネルの位置に関係なく定電圧伝達関数で駆動される。ＬＣのギャップ寸法が変化するため、ある位置と別の位置とでギャップが変化するとコントラスト及び均一化が減少するといった問題を生じさせる。この問題を解決するために、セルのギャップの距離を一定に保つ様々な試みがなされた。これら試みは、スペーサ、より可揺のガラス、及び、シリコン背面をより剛性な基板に取り付けることでより平坦にすることを含む。これによって装置全体の費用が高められた。従って、上記欠点を克服し、ギャップの変化に対してより耐性のある手段を提供する必要がある。
【０００７】
［発明の簡単な要約］
本発明の第１の面において、ディスプレイで均一な明るさを得る方法は、液晶ディスプレイにわたって液晶（ＬＣ）ギャップ寸法を決定する段階と、ＬＣギャップ寸法に基づいてディスプレイ駆動器に可変電圧伝達関数を適用する段階とを有する。
【０００８】
本発明の第２の面において、アナログディスプレイ駆動器は、液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイ、及び、少なくともディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を有し、このとき可変電圧伝達関数は平坦補正値に従ってＤＡＣに適用される。
【０００９】
本発明の第３の面によると、ディジタルディスプレイ駆動器は、液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイ、及び、マトリクスアレイを利用する可変電圧伝達関数を適用するディジタル信号プロセッサを有する。
【００１０】
本発明の第４の面によると、液晶ギャップ寸法において変化を有する液晶ディスプレイは、ディスプレイ駆動器と少なくとも一つのイメージャを有する。ディスプレイ駆動器は、液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値、及び、駆動器に適用される可変電圧伝達関数を有する。
【００１１】
［好ましい実施零の詳細な説明］
本発明の面は、プログラム可能な値のマトリクスに従って伝達関数を変調することでギャップの変化に影響されやすいことを克服する。マトリクスは、図１に示すように、装置の表面にマッピングされた二次元のグリッド１０を表示する。ギャップの変化が、サンプルグリッドに対するナイキスト基準を空間周波数が超えず、好ましくは円滑で連続的な関数である限り、表面の変化を補償することができる。
【００１２】
変調は、様々な方法で行われ得る。イメージャへのアナログ駆動の場合、基準電圧が所望のアナログ波形で変調される乗算ＤＡＣを用いて達成され得る。これは、システムアーキテクチャに依存して、一つ以上のＤＡＣを用いて行われ得る。高価であるが２つのＤＡＣを使用するアプローチ法が最適結果を生む可能性が高い。図２に大体のシステムのブロック図を示す。Ｄｉｇｉｃｏｎ　ＩＩＩ　ＳＴＶ２０５０は、このタスクに好適な１６×１６ポイントマトリクスの任意波形を容易に生成し得る。
【００１３】
同じ機能がディジタルドメインでも行われ得る。Ｄｉｇｉｃｏｎ　ＩＩＩの算術プロセッサは、単に、フロントエンドに埋め込まれるだけでよく、補正が乗数として供給される。図３を参照するに、ディジタルアプローチを用いるディジタルディスプレイ駆動器は、液晶のギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイ、及び、マトリクスアレイを利用する可変電圧伝達関数を適用するディジタル信号プロセッサを有することが好ましい。駆動器は、赤用のイメージャ、緑用のイメージャ、及び、青用のイメージャを有してもよい。
【００１４】
新しい方法は、駆動器システムを更に複雑にさせる（従って、費用を高める）一方で、イメージャの改善された性能及びより高い装置生産力による利点はこれら追加費用を相殺する助けとなる。
【００１５】
図１では、各交点は、メモリに記憶され、ギャップの変化を補償することで画像のコントラストを改善するために使用されるべき補正位置を表示する。
【００１６】
従来技術から公知の通り、ＬＣＤ／ＬＣＯＳ装置の伝達関数は、非線形関数である。単一のＤＡＣシステムの殆どの解像度は、共通の電極電圧（ＶＩＴＯ）の電圧レベルに等しい電圧レベルから、装置が白色から黒色の方へ遷移し始めるレベルまで装置を駆動すると失われる。更に、ＬＣに対するＤＣバイアス及び結果として生ずる損傷を回避するためにフレーム間で駆動電圧を逆にすること必要である。図２及び図４を参照するに、ディスプレイ駆動器２０は、以下の説明から明らかとなるように二点校正（ｔｗｏ‐ｐｏｉｎｔ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）を使用する。
【００１７】
図２に示すように４つのＤＡＣを有するディスプレイ駆動器は、「Ｄｍａｘ１」によって表示されるＤＡＣ２２のデータ入力に最大のＤＡＣコードを用い、ＤＡＣ２２において最高の明るさのレベルが設定されることが好ましい。最高の明るさのための校正が行われているとき、Ｄｍａｘ１は、例えば、ＤＡＣコード２２４に設定され、ＤＡＣ２６のディスプレイデータ入力は例えば、０の値を有するＤｍａｘ２に設定され得る。装置３０の出力における結果は、最高の明るさの信号表示である。この瞬間、（ＤＡＣ２４及び２８に対する）Ｖｒｅｆは、所定の範囲における可変電圧となり得る。所与のピクセル或いはセル位置における最高の明るさのレベルに例えば、５ボルトの設定が対応する。（ディスプレイの通常の動作中、Ｖｒｅｆは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１で見つけられる値に基づいて所定の範囲にわたって変化される（マトリクスに対応するＬＵＴ２１における対応するピクセル値の間の「中間」ピクセルのための補間計算器によって変更されてもよい））。ＬＵＴ２１は、伝達関数の非線形性を補正する。従って、ＤＡＣ２２がＤｍａｘ１に関してＤＡＣコード２２４の入力を有するとき、ＤＡＣ２２の出力は５ボルトであり、（「Ｄｍａｘ２」によって表示される）ＤＡＣコード０がＤＡＣ２６で設定されるとき、ＤＡＣ２６の出力は０ボルトである。液晶のアナログ駆動に対して最高の明るさに対応する５ボルト出力を与えるために、ＤＡＣ２６の出力は、加算装置３０を介してＤＡＣ２２の出力から「減算」される。一回に一つの信号即ち、Ｄｍａｘ２、Ｄｍｉｎ、又は、ビデオ入力信号だけがＤＡＣ２６に供給されることに注意する。これは、例えば、マルチプレクサ（図示せず）を用いて実現され得る。
【００１８】
暗さのレベルが校正されるとき、ＤＡＣ２２におけるＤｍａｘ１に対する値は、ＤＡＣコード２２４のままであり、ＤＡＣ２６への入力もここではＤＡＣコード２２４であり「Ｄｍｉｎ」によって表示される。本例では、ＤＡＣ２２の出力は５ボルトであり、ＤＡＣコード２２４（「Ｄｍｉｎ」で表示される）がＤＡＣ２６で設定されるとき、ＤＡＣ２６の出力も５ボルトである。完全な暗さに対応する０ボルト出力を液晶のアナログ駆動に与えるために、ＤＡＣ２６の出力は、加算装置３０を介してＤＡＣ２２の出力から「減算」される。（図４の説明と共により明らかとなるであろう）他のＤＡＣの値が「最高の明るさ」又は「暗さ」を校正するために使用され得ることを本発明の意図する中で理解すべきである。更に、本発明の意図する中で上記のような機能結果を実現するためにＶｒｅｆが５ボルト以外の他の値を利用し得ることも理解すべきである。
【００１９】
図４の赤線を参照するに、赤色に対して１平方メートル当たり約７４ルーメン（又は、ルクス値７４）の最大の明るさが約ＤＡＣコード２２４で実現される。補償を可能にするためにＤＡＣ２２におけるＤｍａｘ１は、幾らか低く、例えば、６５のルクス値で最大の明るさを提供する約ＤＡＣコード２１５に設定され得る。ＤＡＣ２６におけるＤｍａｘ２は、完全な暗さを表示するＤＡＣコード０で好ましくは設定されるが、図４に示されるように、ＤＡＣコード０乃至ＤＡＣコード１００でも設定され得る。ＤｍｉｎもＤＡＣコード２１５で設定され得るが、ＤＡＣ２２に対するＤｍａｘ１と必ずしも同じ値である必要はない。一旦Ｄｍａｘ１及びＤｍａｘ２を用いて最高の明るさ即ち「白色レベル」が補正され、Ｄｍａｘ１及びＤｍｉｎを用いて「黒色レベル」が設定されると、ＤＡＣ２２の出力は、ＤＡＣ２４の出力（Ｖｒｅｆ）を用いてギャップ距離における変化を考慮するよう変更され、ＤＡＣ２４の出力は、マトリクスに対する値によって表示されるピクセルの間にあるピクセルに対する適当な値を補間するために使用される補間計算器２５によって変更される（ルックアップテーブル２１の形態でもよい）平坦補正値のマトリクスアレイによって決定される可変駆動電圧である。同様にして、ＤＡＣ２６の出力は、ＤＡＣ２８の出力（Ｖｒｅｆ）を用いてギャップ距離における変化を考慮するよう変更され、ＤＡＸ２８の出力は、補間計算器２９によって変更され得る（ルックアップテーブル２１の形態でもよい）平坦補正値のマトリクスアレイによって決定される可変駆動電圧である。従って、第１のギャップを有するマトリクスアレイによって表示されるディスプレイの第１の部分にあるピクセルを照明するビデオ入力信号は、マトリクスアレイによって表示される別のギャップ距離を有するディスプレイの別の部分にあるピクセルを同じビデオ入力信号が照明するとき、ディスプレイ全体にわたって均一な明るさ（又は暗さ）を実現するために補償される。
【００２０】
変調に使用されるデータは、最終システムの黒色、及び、白色に近い状態の均一性の光学アライメントによって決定される。各スクリーン位置におけるデータは、所望のターゲットである、システムの最も均一な平坦フィールド応答を与えるために変調される。このデータは、補間され得、このデータに基づく計算（２５及び２９）は、基準電圧を変調するために必要なデータを供給することができる。
【００２１】
図２に示すように別々の黒色及び白色レベルのＤＡＣが設けられることにより、伝達関数が実際は黒色とＶＩＴＯの間よりも黒色と白色との間にあるため、最適化されやすくなる。
【００２２】
図１及び図２を再び参照するに、アナログディスプレイ駆動器２０は、液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイ１０、及び、少なくともディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を有することが好ましく、このとき可変電圧伝達関数がＤＡＣに適用される。駆動器は、少なくとも第１のＤＡＣ２２と、第２のＤＡＣ２４とを有することが好ましく、第１のＤＡＣ２２によって白色レベル即ち、明るさのレベルが設定され、第２のＤＡＣ２４によって液晶への可変駆動電圧が設定される。或いは、アナログディスプレイ駆動器は、第１の組の乗算ＤＡＣと第２の組の乗算ＤＡＣを有し得、第１の組の乗算ＤＡＣは、液晶に対する白色レベルを設定するために第１のＤＡＣを使用し、（第１の組の）第１のＤＡＣに対する可変駆動電圧を設定するために第２のＤＡＣを使用し、第２の組の乗算ＤＡＣは、「黒色」即ち、暗さのレベルを設定するために第１のＤＡＣを使用し、（第２の組の）第１のＤＡＣに対する可変駆動電圧を供給するために第２のＤＡＣを使用する。
【００２３】
本発明の別の面によると、液晶ギャップ寸法に変化がある液晶ディスプレイは、液晶ギャップ寸法における変化を補償するために使用される平坦補正値のマトリクスアレイ１０を好ましくは有するディスプレイ駆動器２０を含み、このとき可変電圧伝達関数は前述の通りディスプレイ駆動器に適用される。ディスプレイは、赤、緑、及び、青夫々に対して少なくとも一つのイメージャを好ましくは有し、このとき少なくとも一つのイメージャはディスプレイ駆動器によって駆動される。更に、三色イメージャシステムにおいて、各色イメージャ（赤、緑、及び、青）が夫々駆動器、ＤＡＣ（又はＤＡＣの組）、及び、既知のギャップの変化に合わせて明るさのレベルを適当に調節するマトリクスアレイを有してもよいことを理解すべきである。
【００２４】
ディジタルドメインにおいてこの同じ機能を実行する代替の方法は、全ての処理をアナログミキシングの代わりに数学的に行うことである。この欠点は、計算においてより高い分析を必要とすることである。利点は、構成要素が少なく、信号のどのアナログミキシングも必要ない点である。これにより、ドリフト、不整合、及び、精密アナログシステムにおいて一般的な他の事が回避される。図３に示すディジタルバージョンでは、ディスプレイユニット４０の一部分は、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）５０、又は、マトリクスアレイ１０を利用して可変電圧伝達関数を適用する他の適切なプロセッサを含む駆動器４４を有する。可変電圧伝達関数を適用するデータ及びソフトウェア、及び、要求される変調は、外部のマイクロプロセッサ４２、ＥＥＰＲＯＭ４６若しくはＲＡＭ５４の形態にあるメモリ、均一パターン発生器４８、並びに、ＤＳＰ５０の全て若しくはそれらの一部を利用して様々な構造で記憶され処理され得る。ビデオ回路５６は、均一性を調節するためにビジュアルフィードバックを供給する。ＤＡＣ５２の出力は、ＤＳＰ５０の出力によって設定される液晶に対する可変駆動電圧を供給する。
【００２５】
図５を参照するに、ディスプレイで均一な明るさを得るための方法１００は、（ＬＣＤの位置（１，１）において白色及び黒色で）明るさを好ましくは測定することで液晶ディスプレイにわたる液晶（ＬＣ）ギャップ寸法を決定（１０２）する段階と、ＬＣギャップ寸法に基づいてディスプレイ駆動器に可変電圧伝達関数を適用（１０４）する段階とを有することが好ましい。可変電圧伝達関数を適用する段階は、同じ明るさ（隣接する位置における白色及び黒色に関して）を与えるために電圧を調節することで行われることが好ましい。この方法は、更に、プログラム可能な値のマトリクスに従って伝達関数を変調する段階（１０６）を有し、或いは、所望のアナログ波形で少なくとも一つのディジタル−アナログ変換器の基準電圧を変調する段階を有してもよい。
【００２６】
ＤＡＣを用いてディスプレイを駆動する方法は、代替的に、第１のディジタル−アナログ変換器の白色レベルを設定し、第２のディジタル−アナログ変換器を用いて液晶に可変駆動電圧を設定する段階（１１０）を有してもよい。この段階は、更に、第２のディジタル−アナログ変換器に補正された伝達関数を適用する前に、補正された伝達関数を適用するよう伝達関数の任意の非線形性を補正するためにルックアップテーブルからのプログラム可能な値のマトリクスを適用する段階を有してもよい。この方法は、更に、液晶に対するＤＣバイアスを回避するためにフレーム間の駆動電圧を逆にする段階（１１２）を更に有してもよい。
【００２７】
本発明は、記載した実施例と共に説明したが、前記説明は例示的であり、特許請求の範囲で定められる本発明の範囲を制限しないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による平坦補正のためのマトリクスアレイを示す図である。
【図２】
本発明によるディスプレイ駆動器の一部分を示すブロック図である。
【図３】
本発明による別のディスプレイ駆動器の一部分を示すブロック図である。
【図４】
本発明による典型的な装置の伝達関数を示す図である。
【図５】
本発明によるディスプレイで均一な明るさを得る方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2004514948.tif 000020
2004514948.tif 000021
2004514948.tif 000022
2004514948.tif 000023
【国際調査報告】
2004514948.tif 000024
2004514948.tif 000025