專利名稱：用于象素亮度控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所描述的主題通常涉及顯示裝置領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于象素亮度控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
要獲得黑、白之間的256級灰度級，可以用從0％到100％之間不同占空比寬度的脈沖來驅(qū)動(dòng)象素，或者用256個(gè)不同電平來驅(qū)動(dòng)象素。類似地，例如，每個(gè)象素使用紅、綠、藍(lán)點(diǎn)的彩色顯示器，讓每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生不同的亮度，從而產(chǎn)生作為這些顏色的混合的一系列顏色。
但是短的脈沖寬度和小的電壓階躍的分辨率由于液晶和電路抑制難以達(dá)到。


圖1是用于一個(gè)象素亮度控制的特定的系統(tǒng)圖。
圖2是驅(qū)動(dòng)圖1所示的象素的波形波形的一個(gè)實(shí)施例的圖。
圖3是驅(qū)動(dòng)圖1所示的象素的波形的一個(gè)可選實(shí)施例的圖。
圖4是驅(qū)動(dòng)一個(gè)象素的波形的另一個(gè)可選實(shí)施例的圖。
圖5是驅(qū)動(dòng)一個(gè)象素的波形的另一個(gè)可選實(shí)施例的圖。
圖6是驅(qū)動(dòng)一個(gè)象素的波形的另一個(gè)可選實(shí)施例的圖。
各圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的原件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開了一種象素亮度控制的系統(tǒng)和方法。這種系統(tǒng)和方法可以增加半導(dǎo)體液晶(LCOS)顯示器的灰度級分辨率。此處使用的灰度級指代灰度級系統(tǒng)和彩色系統(tǒng)，此處使用的色調(diào)指代象素亮度。
圖1是用于一個(gè)象素亮度控制的特定的系統(tǒng)圖。LCOS芯片可以具有被分成外部子象素102與內(nèi)部子象素104的象素。子象素的大小可以是如10微米或更小。子象素可以被調(diào)節(jié)用于補(bǔ)償邊緣效應(yīng)，例如，子象素可以是同心的。在圖1的特定設(shè)計(jì)里，子象素的光輸出比可以約為1∶1。子象素的面積可以大約是未分割的象素面積的一半，未分割的象素使用典型的脈寬調(diào)制信號。
驅(qū)動(dòng)器106可以單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)子象素。驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以使用脈寬調(diào)制。因?yàn)橄笏乇环殖闪俗酉笏?，因此可以用更長的脈沖作為驅(qū)動(dòng)脈沖。這些更長的脈沖比驅(qū)動(dòng)未分割的象素的脈沖長。這些更長的脈沖還可以被提供用于液晶和電路抑制中的脈沖形狀。
圖2是驅(qū)動(dòng)圖1所示的象素的波形的一個(gè)實(shí)施例的圖。圖中舉了一個(gè)3位的例子，它能夠提供具有8個(gè)(＝23)色調(diào)的灰度級。兩個(gè)子象素共同提供一個(gè)空間位(s＝1)，而波形提供兩個(gè)脈沖寬度或兩個(gè)電氣位(e＝2)。具有陰影的脈沖可以被施加于內(nèi)部子象素，無陰影的脈沖可以被施加到內(nèi)部子象素和外部子象素上。
最低有效脈沖寬度，顯示為具有陰影的第一脈沖202，并且次最低有效脈沖寬度204，可以約為同樣的寬度，例如八分之二(2/8)。這個(gè)寬度大約是驅(qū)動(dòng)未分割象素的典型脈寬度調(diào)制信號的最低有效脈沖的寬度(1/8)的兩倍。在此例中，最有效脈沖206的寬度約為其它兩個(gè)脈沖寬度的兩倍。
第一脈沖202可以被施加到一個(gè)子象素，如，內(nèi)部子象素104上。內(nèi)部子象素的二分之一(1/2)的面積和第一脈沖的八分之二(2/8)寬度可以產(chǎn)生八分之一(1/8)的灰度級色調(diào)。
第二脈沖204可以被施加到內(nèi)部子象素104和外部子象素102上，從而可以產(chǎn)生八分之二(2/8)的灰度級色調(diào)。第一脈沖202可以被施加到內(nèi)部子象素上并且第二脈沖204可以被施加到內(nèi)部子象素和外部子象素上以產(chǎn)生一個(gè)八分之三(3/8)的灰度級色調(diào)。具有八分之四(4/8)脈沖寬度的第三脈沖206可以被施加到內(nèi)部象素和外部子象素上以產(chǎn)生八分之四的灰度級色調(diào)。剩下的灰度級色調(diào)可以用類似的方式產(chǎn)生，如圖2所示。
可以使用類似的方法將該系統(tǒng)按比例擴(kuò)大成產(chǎn)生2N個(gè)灰度級色調(diào)，其中N可以是正整數(shù)。
圖3是驅(qū)動(dòng)圖1所示的象素的波形的另一實(shí)施例的圖。該圖是一個(gè)4位的例子，它能夠提供16(＝24)個(gè)灰度級色調(diào)。兩個(gè)子象素產(chǎn)生一個(gè)空間位(s＝1)，波形則提供三個(gè)脈沖寬度(e＝3)。具有陰影的脈沖可以被施加到內(nèi)部子象素上，并且無陰影的脈沖可以被施加到內(nèi)部子象素和外部子象素上。
最低有效脈沖寬度，顯示為具有陰影的第一脈沖302，并且次最低有效脈沖寬度304約為同樣的寬度例如八分之一(1/8)。這些脈沖可以按照上述參照圖2所描述的類似方式施加到子象素上以產(chǎn)生1/16、2/16和3/16的灰度級色調(diào)。
第三脈沖306的寬度可以約為第一脈沖302和第二脈沖304寬度的兩倍(2/8)。第三脈沖可以被施加到內(nèi)部子象素104和外部子象素102上以產(chǎn)生一個(gè)十六分之四(4/16)的灰度級色調(diào)。
第四脈沖308的寬度可以約為第一脈沖302和第二脈沖304寬度的四倍(4/8)。第四脈沖可以被施加到內(nèi)部子象素104和外部子象素102上以產(chǎn)生一個(gè)十六分之八(8/16)的灰度級色調(diào)。
剩下的不同灰度級色調(diào)可以用類似的方式產(chǎn)生，如圖3中所示。
增加空間位的數(shù)量可以增加最低有效脈沖寬度的寬度。例如，四個(gè)子象素可以表示兩個(gè)空間位。這四個(gè)子象素可以具有1∶1的光輸出比并且是同心的，例如，一個(gè)在另一個(gè)中。調(diào)制后的波形可以有2N-S個(gè)不同寬度的脈沖，并且最低有效脈沖寬度和次最低有效脈沖的寬度可以每個(gè)具有2s/N的寬度。
圖4是驅(qū)動(dòng)具有兩個(gè)空間位(s＝2)的波形的另一實(shí)施例的圖。圖中表示了一個(gè)3位的例子并且提供8個(gè)(＝23)色調(diào)的灰度級。象素可以具有4個(gè)子象素。四個(gè)子象素a、b、c、d可以是以“a”為中心而同心的。這些象素可以具有約為1∶1∶1∶1的光輸出比或者具有約為未分割象素面積的四分之一的面積。圖4中所示的脈沖中的字母a、b、c、d表示被施加脈沖的子象素。最低有效脈沖寬度402和次最低有效脈沖寬度404每個(gè)可以具有二分之一(22/8)的寬度?？梢灶愃朴谏鲜鰠⒄請D2的描述來產(chǎn)生前三個(gè)灰度級色調(diào)。
八分之四的灰度級色調(diào)可以通過將第一脈沖402和第二脈沖404施加到最外面子象素c和d上產(chǎn)生。剩下的不同灰度級色調(diào)可以用類似的方式產(chǎn)生，如圖4所示。
有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員可以認(rèn)識到子象素“c”和“d”可以被合并為一個(gè)子象素，其光輸出比為最內(nèi)部子象素的光輸出比的兩倍。
圖5是驅(qū)動(dòng)具有兩個(gè)(s＝2)空間位的象素的波形的另一實(shí)施例。兩個(gè)脈沖寬度(e＝2)可以產(chǎn)生十六個(gè)灰度色調(diào)等級。
最低有效脈沖寬度，顯示為具有陰影的第一脈沖502，并且次最低有效脈沖寬度504約為同樣的寬度，例如四分之一(1/4)。這些脈沖可以按照上述參照圖4中所述的類似方式施加到子象素上以能產(chǎn)生1/16、2/16，3/16的灰度級色調(diào)。
十六分之四(4/16)的色調(diào)可以通過將第三脈沖506施加到子象素“a”、“b”上產(chǎn)生。十六分之八(8/16)的灰度級色調(diào)可以通過將第三脈沖506施加到所有子象素上產(chǎn)生。根據(jù)圖5所示，其它色調(diào)的產(chǎn)生是顯而易見的。
圖6是用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)象素的波形的另一實(shí)施例的圖。該系統(tǒng)中，象素沒有被分成子象素。圖中舉了一個(gè)3位的例子，它能夠提供8個(gè)灰度級(＝23)。波形是脈寬調(diào)制和脈沖振幅調(diào)制的組合，因此它提供了兩個(gè)脈沖寬度和兩個(gè)電平(e＝3)。這種波形可以使用具有更長的持續(xù)時(shí)間和降低的電平的脈沖來替代短脈沖。
最低有效脈沖寬度，顯示為具有陰影的第一脈沖602，并且次最低有效脈沖寬度604約為同樣的寬度。該脈沖寬度約為典型脈寬調(diào)制信號(1/8)的最低有效位寬度的兩倍(2/8)。但是，最低有效脈沖的振幅可能與第二脈沖不等，例如，是第二脈沖振幅的一半。而最有效脈沖寬度606例如可以是約為另外兩脈沖寬度的兩倍，同時(shí)，其振幅與第二脈沖振幅相等。
第一脈沖602可以被施加到象素上以產(chǎn)生第一灰度級色調(diào)(1/8)并且第二脈沖604可以被施加到象素上以產(chǎn)生第二灰度級色調(diào)(2/8)。第一脈沖和第二脈沖可以被施加到象素上以產(chǎn)生第三灰度級色調(diào)(3/8)。第3脈沖606被施加到象素上以產(chǎn)生第四灰度級色調(diào)(4/8)。剩下的不同灰度級色調(diào)可以用類似的方式產(chǎn)生，如圖6中所示。
以上描述了多個(gè)實(shí)施例，然而，應(yīng)該理解可以在不脫離本發(fā)明精神和范圍下進(jìn)行各種修改。因此，其它實(shí)施例也都在權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于具有2N個(gè)灰度級色調(diào)的象素的亮度控制的系統(tǒng)，包括一個(gè)具有2S個(gè)子象素的象素，其中具有最低光輸出的兩個(gè)子象素具有約為1∶1的光輸出比；以及，一個(gè)向子象素施加脈寬調(diào)制波形的驅(qū)動(dòng)器，被調(diào)制的波形有2N-S個(gè)不同脈沖寬度的脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中最低有效脈沖寬度和次最低有效脈沖寬度每個(gè)都具有2S/N的寬度。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中最低有效脈沖寬度被施加到具有最低光輸出的兩個(gè)子象素之一上，以獲得第一灰度級色調(diào)。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中次最低有效脈沖寬度被施加到具有最低光輸出的兩個(gè)子象素上，以獲得第二灰度級色調(diào)。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中最低有效脈沖寬度被施加到具有最低光輸出的兩個(gè)子象素之一上并且次最低有效脈沖寬度被施加到具有最低光輸出的兩個(gè)子象素上，以獲得第三灰度級色調(diào)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，2S個(gè)子象素是同心的。
7.一種用于象素亮度的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)第一子象素；一個(gè)第二子象素，第一子象素和第二子象素具有約為1∶1的光輸出比；以及一個(gè)向第一子象素和第二子象素施加脈寬調(diào)制波形的驅(qū)動(dòng)器，被調(diào)制的波形有第一脈沖和第二脈沖，第一脈沖被施加到第一子象素上并且第二脈沖被施加到第一子象素和第二子象素上。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中的第一脈沖和第二脈沖寬度大約相等。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中被調(diào)制的波形有一第三脈沖，其寬度是第一脈沖寬度的兩倍，第三脈沖被用于第一子象素和第二子象素。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，第一脈沖和第二脈沖有不同的振幅。
11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，第一子象素和第二子象素是同心的。
12.一種用于象素亮度控制的方法，包括將具有第一寬度的第一脈沖施加到象素的第一子象素上以產(chǎn)生第一灰度級色調(diào)，以及，將具有第一寬度的第二脈沖施加到象素的第一子象素和第二子象素上以產(chǎn)生第二灰度級色調(diào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括將第一脈沖施加到第一子象素上并且將第二脈沖施加到第一子象素和第二子象素上以產(chǎn)生第三灰度級色調(diào)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括將具有寬度約為所述第一寬度的兩倍的第二寬度的第三脈沖用于第一子象素和第二子象素以產(chǎn)生第四灰度級色調(diào)。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括將第一脈沖施加到第一子象素上并將具有寬度約為所述第一寬度的兩倍的第二寬度的第三脈沖施加到第一子象素和第二子象素上，以產(chǎn)生第五灰度級色調(diào)。
16.一種用于象素亮度控制的系統(tǒng)，包括一個(gè)象素；和一個(gè)向象素施加脈寬調(diào)制和振幅調(diào)制波形的驅(qū)動(dòng)器，被調(diào)制的波形至少有兩個(gè)不同脈沖寬度的脈沖，至少兩個(gè)脈沖中的第一個(gè)脈沖有第一寬度和第一振幅并且至少兩個(gè)脈沖中的第二個(gè)脈沖具有約第一寬度和大于第一振幅的第二振幅，第一脈沖被施加到象素上產(chǎn)生第一灰度級色調(diào)并且第二脈沖施加到象素上以產(chǎn)生第二灰度級色調(diào)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，第一脈沖和第二脈沖被施加到象素上以產(chǎn)生第三灰度級色調(diào)。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，被調(diào)制的波形有一第三脈沖，其寬度約為第一脈沖的兩倍，其振幅也約為第一脈沖的兩倍，第三脈沖被施加到象素上以獲得第四灰度級色調(diào)。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，所述至少兩個(gè)脈沖中的第二個(gè)脈沖具有第二振幅，其約為第一振幅的兩倍。
20.一種用于象素亮度控制的方法，包括將具有第一寬度和第一振幅的第一脈沖施加到象素上以產(chǎn)生第一灰度級色調(diào)，以及，將具有第一寬度和第二振幅的第二脈沖施加到象素上以產(chǎn)生第二灰度級色調(diào)，第二振幅約為第一振幅兩倍。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括將第一脈沖和第二脈沖施加到象素上以產(chǎn)生第三灰度級色調(diào)。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括將具有寬度約為所述第一寬度的兩倍的第二寬度和第二振幅的第三脈沖施加到象素上以產(chǎn)生第四灰度級色調(diào)。
全文摘要
LCOS芯片可以具有被分成外部子象素和內(nèi)部子象素的象素。一驅(qū)動(dòng)器可以單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)這些子象素。驅(qū)動(dòng)技術(shù)可采用脈寬調(diào)制。因?yàn)橄笏乇环殖勺酉笏?，所以可以用更長持續(xù)時(shí)間的脈沖來代替驅(qū)動(dòng)未被分割的象素的短脈沖。在一個(gè)可選實(shí)施例中，象素未被分成子象素。該驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以是脈寬調(diào)制脈沖振幅調(diào)制的組合。波形可以用具有更長的持續(xù)時(shí)間和降低的電平的脈沖來代替短脈沖。
文檔編號G02F1/133GK1575487SQ02806328
公開日2005年2月2日 申請日期2002年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者R·M·克林, S·X·黃 申請人:英特爾公司