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JP3790277B2 - Pulse width modulation digital display pixel intensity adjustment method and display system to which this method is applied - Google Patents

Pulse width modulation digital display pixel intensity adjustment method and display system to which this method is applied Download PDF

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JP3790277B2
JP3790277B2 JP29008694A JP29008694A JP3790277B2 JP 3790277 B2 JP3790277 B2 JP 3790277B2 JP 29008694 A JP29008694 A JP 29008694A JP 29008694 A JP29008694 A JP 29008694A JP 3790277 B2 JP3790277 B2 JP 3790277B2
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JP
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bit
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display period
bits
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ジェイ.ゴウブ ロバート
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テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド
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  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、可視表示システムの分野、特にディジタルパルス幅変調表示システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
表示システムは、長い間、視聴者に、周囲状態に適合するために表示特性を調節し、低品質入力信号に対して調節し、エージング表示デバイスを補償し、及び個人的好みに適応する能力を与えてきている。調節のための主要な手段の2つは、輝度制御とコントラスト制御であってきている。
【0003】
輝度制御は、その表示によって発射される、反射される、又は透過させられる光の量を変化させることによってその表示の輝度又は強度を理論的に調節する。コントラスト制御は、スクリーンの明領域と暗領域との間の輝度比を調節する。典型的に、輝度調節及びコントラスト調節の両方共に、画像信号路への利得特性又はオフセット特性のどちらかを、又は利得特性及びオフセット特性の両方を変化させることによって、実現される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
全ディジタル画像表示システム内での輝度制御及びコントラスト制御の実現は、困難であると云ってよい。典型的に、これは、画像データをスケール変換する乗算器又はルックアップテーブルのような追加のハードウエアに係わる。ソフトウエアもまた、画像データをスケール変換するのに使用されるが、しかしこれは追加の処理能力を要しない。
【0005】
【課題を解決するために手段】
各画素が強度語によって表現され、かつそのビットの重みに依存する持続時間にわたって逐次表示されるようになっている、パルス幅変調ディジタル表示画素の強度を調節する方法が、開示される。開示される発明の1実施例によれば、強度語の各ビットの表示持続時間は、その画素のデューティサイクルを増大する結果画素輝度を増大するか、又はその画素のデューティサイクルを減少する結果画素輝度を減少するかのどちかのために変更される。ディジタル表示のコントラスト比を調節するために、或るビットの持続時間は増大されるのに対して、他のビットの持続時間は減少される。開示される方法及びシステムは、経済的にかつ容易に実現されると云う利点を有する。
【0006】
【実施例】
ここに教示される発明は、画像の強度を制御するためにパルス幅変調を使用するどの表示システムにも適用されると云える。説明の目的のために、次の議論は、ディジタルマイクロミラーデバイス(以下、DMDと称する)空間光変調器(以下、SLMと称する)に焦点を当てることにする。DMDは、片持ちレバービーム、たわみビーム、及びねじれビームのようないくつかの型式で実現されると云える。本開示は、テキサスインスツルメント社に讓受された、米国特許第5,061,049号、「空間光変調器及び方法(Spatial Light Modulator and Method)」に集中することにする。他の表示デバイスは、液晶デバイス(以下、LCDと称する)アレイ及び発光デバイス(以下、LEDと称する)アレイを含んで使用され得よう。
【0007】
ディジタル表示の各要素は、2つの強度レベル、すなわち、オン及びオフを生成できるだけである。パルス幅変調は、輝度の他のレベルを生成するために使用される。パルス幅変調は、画素の所望強度に従って各画素のデューティサイクルを変更する。視聴者の眼が、異なるデューティサイクルを提供する時間にわたる各画素からの光を積分するので、これが異なる強度レベルに見える。パルス幅変調表示システムにおいては、各画素に対するデューティサイクルは、nビット語を指定される。各ビットの有効桁は、いかにそのビットが長く表示されるかを決定する。例えば、ビットnは、ビットn−1より2倍長く表示される。所与のビットが表示される時間の長さは、そのビットの重み値、フレーム周期、及び最大デューティサイクルによって決定される。典型的に、1つの重み値の全てのビットが同時に表示され、これに続き次の重み値の全てのビットが表示される。
【0008】
図1は、5ビットディジタルパルス幅変調表示システムの1フレームの間の典型的時間線を示す。図1において、水平軸は時間を表し、垂直軸は画素強度、すなわち、オン又はオフのどちらかを表す。5ビットシステムによれば、32の特有の強度を表示することができる。説明される実施例については、5ビットデータ語の選択は任意であり、図解目的のために選択されたのである。本発明は、少なくとも2ビットを有するどの寸法のデータ語で以ても実現されると云える。典型的に、表示される各カラー毎に8ビットデータが使用される。
【0009】
フレーム期間30は、DMDベース表示システム上にデータの1つの5ビット語をロードしかつ表示するために要する時間区間である。ビット期間32は最下位ビット(以下、LSBと称する)、すなわち、ビット0に対する表示期間(以下、LSB期間と称する)であり、ビット期間34は最上位ビット(以下、MSBと称する)、すなわち、ビット4に対する表示期間(以下、MSB期間と称する)である。図1から図5を通して、画素は各ビット期間にわたりターンオンされるが、これは図解目的のために行われ、各ビット期間はどの他のビット期間とも無関係にオン又はオフされることもあり得る。DMDの各要素はメモリセルを含むので、DMDは、他のビットが表示されている間に1つのビットをロードされ得る。これは、DMDベース表示の最大デューティサイクルを増大し、かつDMDインタフェースの帯域幅要件を減少させる。1つのビットに対する表示期間がそのアレイをロードするのに要する時間より短いとき、帰線消去期間が使用される。帰線消去期間中、各画素はターンオフされ、この間次の重み値に対するデータがそのアレイに書き込まれる。DMDアレイは、典型的に、このアレイに単一データ語を書き込むことによってミラーの大きな群を敏速にセットするか又はクリヤするように設計されている。この動作は、ブロックセット又はブロッククリヤと呼ばれる。
【0010】
図1は、2つの帰線消去期間36、及び38を示し、これらの期間中に画素がターンオフされる。これらの期間の持続時間は、データのフレームを表示内へロードするに要する時間に典型的に等しいが、しかし全ての表示システムにおいては等しいことを要しないことがある。他の表示システムは、各画素に対してもっと多くの帰線消去期間を有することがある。例えば、LCD及びLEDシステムにおいては、データが、表示内へ、1回に1ビットずつ行から行式に、走査される。この場合、各画素が各ビット期間の間でターンオフされる一方、表示の残りの行が駆動される。
【0011】
画像の最大輝度は、時間の所与の区間内に表示デバイスによって、いかに多く光が発射され、反射され、又は透過させられ得るかによって決定される。輝度は、画素のデューティサイクルを増大することによって増大されることがある。先行技術は、画像データ語をスケール変換し、それによってデータ語の値を変化させることに依存する。乗算器又はルックアップテーブルのようなデータをスケール変換する手段が、先行技術解決によって、通常、必要とされる。本発明は、画像データのスケール変換を要することなく、表示の輝度を変更する方法を開示する。開示される方法は、データ語を変化されることなく画素に対するデューティサイクルを変更することに依存する。1つの実現は、表示される各ビットに対するビット期間を伸長することである。しかしながら、表示システムは、典型的に、フルスケールデータのデューティサイクルを最大化するように設計されており、ビット期間は、フレームレートを低下することなくしてが更に伸長され得ない。
【0012】
帰線消去期間は、表示内の各画素のデューティサイクルを限定し、したがって、その表示の最大輝度能力を低下させる。本発明の1実施例によれば、表示輝度は、ブロッククリヤ期間の1つ以上をブロックセット期間に変化させることによって増大させると云える。図2は、本発明の第1実施例による増大輝度を有する典型的5ビット表示の時間線を示す。図示されるように、1つのブロッククリヤ期間40は、いまや、1つのブロックセット期間である。もしなお更に大きい輝度を要するならば、第2ブロッククリヤ期間38をブロックセット期間に変化させることができよう。表示の輝度を増大するこの方法は、輝度のやや大きなステップ増大になると云う欠点を有し、その増大は所望輝度に関係しない。この大きなステップ増大をオフセットするために、重み付けビット期間を同時に短縮して輝度のより漸次的増大を達成することもできる。教示される方法は、表示のコントラスト比も、減少することがある。カラーシステムにおいては、ブロックリセットをブロックセットに変化させることが、画像の真のカラーを洗い流す傾向を有すると云える。しかしながら、これらの欠点にもかかわらず、たとえ或るアーチファクトが導入されても、増大輝度が視聴者にとって望ましい応用がある。
【0013】
画像の輝度を減少させるために、1つ以上のビットに対する表示期間が短縮されることがある。図3は、各ビットに対する表示期間がLSBの1/2に等しい量だけ短縮されている本発明の第2実施例による典型的5ビット時間線を示す。図3において、ブロッククリヤ期間48が、いまや、表示をロードするのに要する時間より長いことに注意されたい。図3は同じ量だけ短縮された各ビットを示すが、異なる短縮を各ビットに施しても同様の効果を達成することができる。例えば、或る応用においては、LSB期間のみが短縮されるであろう。他の応用は、異なる量だけ各期間を短小するかもしれない。1方法は、各重みの相対的減少を維持するために各期間を比例的に短縮することである。ビット期間がSLMの応答時間より短いまでに短縮されると、そのビットは表示されない。これらの期間を短縮するために使用される方法によってはアーチファクトが作り出されることがある。
【0014】
この点までの例では、モノクローム表示のような、単一強度語を持つ表示システムに焦点を当ててきた。本発明は、各カラー毎に分離データ語を有するカラーシステムのような少なくとも2つのデータ語を有するシステムにも適用され得よう。カラーシステムに適用されるとき、データ語の取り扱いが各カラー語に等しく行われ得るか、又は特定のいくつかのカラーが表示画像のトーンを変更するために異なって取り扱われ得よう。
【0015】
本発明を使用して制御されると云える他の表示特性は、コントラスト比である。コントラスト比を変化させるために、或るビット期間が伸長されるのに対して、他の或るビット期間が短縮される。もし視聴者がコントラストを増大しようと望むならば、MSBを含む1つ以上の上位ビットの期間が伸長されるのに対して、LSBを含む1つ以上の下位ビットの期間が短縮される。この結果、明画素の輝度を増大すること及び低強度画素の輝度を減少することの両方となる。例えば、もしMSB期間が伸長されるならば、全ての強度語の明るいほう半分が輝度を増大することになる。もしLSB期間が短縮されるならば、残りの半分の強度語が輝度を減少することになる。最薄明値の減少は、最も目立つことになる。
【0016】
図4は、本発明の第3実施例による増大コントラストを持つシステムに対する5ビット時間線を示す。図4において、MSB期間50が伸長されているのに対して、LSBを含む2つの下位ビットの期間52及び54は短縮されている。1つの代替実施例は、LSBを含む1つ以上の下位ビットの期間を単に短縮することであろう。MSB期間は、そのシステムが各フレーム内に特別の帰線消去時間を含むように設計されたのではないならば、LSB期間を短縮することなくしては伸長され得ないであろう。
【0017】
コントラスト比を減少させるために、これと反対が行われる。MSB期間が短縮されるのに対して、LSB期間が伸長される。これが、最明輝画素の輝度を減少し、かつ最薄明画素の輝度を増大させる。同じ効果を達成するために、LSB期間を伸長することなく、MSB期間が短縮されても良い。図5は、本発明の第4実施例による減少コントラスト比を持つシステムに対する時間線を示す。図5において、MSB期間56が短縮されているのに対して、LSB期間58は伸長されている。
【0018】
先の議論においては、視聴者が、画像の輝度、淡彩、及びコントラストを調節した。1つの代替実施例は、表示システムに画像を自動的に調節できるようにさせる。図6は、視聴者か又はシステムコントローラ62のどちらかによって調節される表示システム60を示す。視聴者は、輝度制御64、淡彩制御66、及びコントラスト制御68を使用して画像を調節する。このシステムは、いつ画像センサ70で以て画像を監視することによって、又は入力データ流72を処理することによってのどちらかで画像特性を調節するべきかを決定することができる。カラー及びコントラスト情報もまた得られて、システムコントローラへの帰還に供せられることがある。画像センサ70は、また、適正な輝度レベルを決定するに当たって助援するため周囲光を監視するのに使用されることがある。
【0019】
したがって、ディジタルパルス幅変調表示システムに対する輝度及びコントラスト制御のための特定の実施例が、ここまでに、開示されたが、このような特定の引用は、前掲の特許請求の範囲に記載されている限りを除き、本発明の範囲への限定と考えられることを意図してはいない。更に、本発明は、その或る特定の実施例に関連して説明されたが、更に他の変形がいまや当業者に自ずから提示することは云うまでもなく、全てのこのような変形は前掲の特許請求の範囲に包含されることを意図する。
【0020】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
【0021】
(1) パルス幅変調ディジタル表示画素の強度を調節する方法であって、
少なくとも2ビットを有する強度語で以て各画素を表現するステップ、
前記少なくとも2ビットを逐次表示するステップであって、各前記ビットは前記ビットの重みを表現する持続時間にわたって表示される、前記逐次表示するステップ、
前記画素の表示持続時間を変更するステップ
を含む、方法。
【0022】
(2) 第1項記載の方法において、前記表示持続時間が短縮され、それによって前記画素の輝度を減少させる、方法。
【0023】
(3) 第1項記載の方法において、全てのビットに対する前記表示持続時間が変更される、方法。
【0024】
(4) 第1項記載の方法において、全ての前記ビットに対する前記表示持続時間が等しく変更される、方法。
【0025】
(5) 第1項記載の方法において、2つ以上の前記ビットに対する前記表示持続時間が比例的に変更される、方法。
【0026】
(6) 第1項記載の方法において、前記画素が少なくとも2つのカラー強度語を逐次表示し、前記変更するステップは前記カラー強度語の各々に等しく遂行される、方法。
【0027】
(7) 第1項記載の方法において、前記画素が少なくとも2つのカラー強度語を逐次表示し、前記変更するステップは前記強度語の各々に異なって遂行される、方法。
【0028】
(8) 第1項記載の方法において、前記画素が表示期間の間において帰線消去期間を有し、前記画素は前記帰線消去期間中にターンオンされる、方法。
【0029】
(9) 第1項記載の方法において、最上位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が伸長され、それによって前記コントラスト比を増大させる、方法。
【0030】
(10) 第1項記載の方法において、最下位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が短縮され、それによって前記コントラスト比を増大させる、方法。
【0031】
(11) 第1項記載の方法において、前記最上位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が短縮され、それによって前記コントラスト比を減少させる、方法。
【0032】
(12) 第1項記載の方法において、前記最下位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が伸長され、それによって前記コントラスト比を減少させる、方法。
【0033】
(13) 第1項記載の方法において、最上位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が伸長され、かつ最下位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が短縮され、それによって前記コントラスト比を増大させる、方法。
【0034】
(14) 第1項記載の方法において、前記最上位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が短縮され、かつ前記最下位ビットの少なくとも1つの前記表示持続時間が伸長され、それによって前記コントラスト比を減少させる、方法。
【0035】
(15) データ語からなる入力画像データ流、
前記画像データ流を受信しかつ前記データ語を表現する画像を表示するディジタル表示デバイス、
少なくとも1つの入力画像変調信号、
前記画像変調信号に基づいて前記ビットの表示持続時間を変更する表示システムコントローラ
を含むディジタル表示システム。
【0036】
(16) 第15項記載のシステムにおいて、前記画像変調信号が前記データ語を表現する前記画像の輝度を決定する、システム。
【0037】
(17) 第15項記載のシステムにおいて、前記画像変調信号が前記データ語を表現する前記画像のカラー淡彩を決定する、システム。
【0038】
(18) 第15項記載のシステムにおいて、前記画像変調信号が前記データ語を表現する前記画像のコントラスト比を決定する、システム。
【0039】
(19) 第15項記載のシステムにおいて、前記画像変調信号が視聴者によって発生される、システム。
【0040】
(20) 第15項記載のシステムにおいて、前記画像変調信号が画像センサによって発生される、システム。
【0041】
(21)入力画像データをスケール変換することなくディジタルパルス変調表示の輝度及びコントラストを調節する方法及びシステムが開示される。輝度は、ビット表示持続時間を変更することによって又は帰線消去期間36中に画素をターンオンすることによってのどちらかで、表示画素のデューティサイクルを変化させることによって、調節される。コントラスト比は、LSBを含む下位ビットの少なくとも1つの表示持続時間と異なるようにMSBを含む上位ビットの少なくとも1つの表示持続時間を変化させることによって変更されることがある。コントラストは、MSB表示持続時間50を伸長させかつLSB表示持続時間52を短縮することによって増大されることがある。コントラストは、MSB表示持続時間56を短縮させかつLSB表示持続時間58を伸長することによって減少されることがある。表示画像のカラー淡彩は、構成カラーの輝度を個別に変化させることによって変更されることがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】パルス幅変調を使用する典型的5ビットディジタル表示に対する時間線の1例を示す線図。
【図2】本発明の第1実施例による増大輝度を有する典型的5ビットディジタル表示に対する時間線の1例を示す線図。
【図3】本発明の第2実施例による減少輝度を有する典型的5ビットディジタル表示に対する時間線の1例を示す線図。
【図4】本発明の第3実施例による増大コントラストを有する典型的5ビットディジタル表示に対する時間線の1例を示す線図。
【図5】本発明の第4実施例による減少コントラストを有する典型的5ビットディジタル表示に対する時間線の1例を示す線図。
【図6】本発明による表示システムの概略図。
【符号の説明】
30 フレーム期間
32 LSB期間
34 MSB期間
36、38 帰線消去期間
40、48 ブロッククリヤ期間
50 MSB期間
52、54 LSB期間
56 MSB期間
58 LSB期間
60 表示システム
62 システムコントローラ
64 輝度制御
66 淡彩制御
68 コントラスト制御
70 画像センサ
72 入力データ流
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to the field of visual display systems, and more particularly to digital pulse width modulation display systems.
[0002]
[Prior art]
The display system has long had the ability for viewers to adjust display characteristics to adapt to ambient conditions, adjust for low quality input signals, compensate for aging display devices, and adapt to personal preferences. Have given. Two of the main means for adjustment have been brightness control and contrast control.
[0003]
Brightness control theoretically adjusts the brightness or intensity of the display by changing the amount of light emitted, reflected, or transmitted by the display. Contrast control adjusts the brightness ratio between the bright and dark areas of the screen. Typically, both brightness adjustment and contrast adjustment are realized by changing either the gain characteristic or the offset characteristic to the image signal path, or by changing both the gain characteristic and the offset characteristic.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
It can be said that it is difficult to realize brightness control and contrast control in an all-digital image display system. Typically this involves additional hardware such as a multiplier or look-up table that scales the image data. Software is also used to scale the image data, but this does not require additional processing power.
[0005]
[Means for solving the problems]
A method of adjusting the intensity of a pulse width modulated digital display pixel is disclosed, wherein each pixel is represented by an intensity word and is displayed sequentially for a duration that depends on the weight of that bit. According to one embodiment of the disclosed invention, the display duration of each bit of an intensity word results in a pixel that increases the pixel's duty cycle or increases the pixel's duty cycle or decreases the pixel's duty cycle. Changed to either reduce the brightness. In order to adjust the contrast ratio of the digital display, the duration of some bits is increased while the duration of other bits is reduced. The disclosed method and system have the advantage of being economically and easily implemented.
[0006]
【Example】
The invention taught herein may be applied to any display system that uses pulse width modulation to control image intensity. For illustrative purposes, the following discussion will focus on a digital micromirror device (hereinafter referred to as DMD) spatial light modulator (hereinafter referred to as SLM). DMD can be realized in several types, such as cantilevered beam, flexure beam, and torsion beam. The present disclosure will concentrate on US Pat. No. 5,061,049, “Spatial Light Modulator and Method,” accepted by Texas Instruments. Other display devices could be used including liquid crystal device (hereinafter referred to as LCD) arrays and light emitting device (hereinafter referred to as LEDs) arrays.
[0007]
Each element of the digital display can only produce two intensity levels: on and off. Pulse width modulation is used to generate other levels of brightness. Pulse width modulation changes the duty cycle of each pixel according to the desired intensity of the pixel. This appears to be a different intensity level as the viewer's eyes integrate the light from each pixel over time providing a different duty cycle. In a pulse width modulation display system, the duty cycle for each pixel is specified as an n-bit word. The significant digit of each bit determines how long that bit is displayed. For example, bit n is displayed twice as long as bit n-1. The length of time for which a given bit is displayed is determined by the weight value of that bit, the frame period, and the maximum duty cycle. Typically, all bits of one weight value are displayed simultaneously, followed by all bits of the next weight value.
[0008]
FIG. 1 shows a typical time line during one frame of a 5-bit digital pulse width modulation display system. In FIG. 1, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents pixel intensity, ie either on or off. According to the 5-bit system, 32 unique intensities can be displayed. For the described embodiment, the selection of the 5-bit data word is arbitrary and has been selected for illustration purposes. The present invention can be implemented with any size data word having at least 2 bits. Typically, 8-bit data is used for each color displayed.
[0009]
Frame period 30 is the time interval required to load and display one 5-bit word of data on a DMD-based display system. The bit period 32 is the least significant bit (hereinafter referred to as LSB), that is, the display period for bit 0 (hereinafter referred to as LSB period), and the bit period 34 is the most significant bit (hereinafter referred to as MSB), that is, This is a display period for bit 4 (hereinafter referred to as an MSB period). Through FIGS. 1-5, the pixel is turned on for each bit period, but this is done for illustration purposes, and each bit period may be turned on or off independently of any other bit period. Since each element of the DMD includes a memory cell, the DMD can be loaded with one bit while the other bits are displayed. This increases the maximum duty cycle of the DMD base display and reduces the bandwidth requirements of the DMD interface. A blanking period is used when the display period for a bit is shorter than the time required to load the array. During the blanking period, each pixel is turned off, during which data for the next weight value is written to the array. DMD arrays are typically designed to quickly set or clear a large group of mirrors by writing a single data word to the array. This operation is called a block set or block clear.
[0010]
FIG. 1 shows two blanking periods 36 and 38 during which the pixel is turned off. The duration of these periods is typically equal to the time required to load a frame of data into the display, but may not be required in all display systems. Other display systems may have more blanking periods for each pixel. For example, in LCD and LED systems, data is scanned into the display from row to row, one bit at a time. In this case, each pixel is turned off during each bit period, while the remaining rows of the display are driven.
[0011]
The maximum brightness of the image is determined by how much light can be emitted, reflected, or transmitted by the display device within a given interval of time. The brightness may be increased by increasing the pixel duty cycle. The prior art relies on scaling the image data word, thereby changing the value of the data word. Means for scaling the data, such as multipliers or look-up tables, are usually required by prior art solutions. The present invention discloses a method for changing the display brightness without requiring scale conversion of image data. The disclosed method relies on changing the duty cycle for a pixel without changing the data word. One implementation is to extend the bit period for each displayed bit. However, display systems are typically designed to maximize the duty cycle of full-scale data, and the bit period cannot be further extended without reducing the frame rate.
[0012]
The blanking period limits the duty cycle of each pixel in the display, thus reducing the maximum luminance capability of the display. According to one embodiment of the present invention, the display brightness can be increased by changing one or more of the block clear periods to block set periods. FIG. 2 shows a typical 5-bit display timeline with increased brightness according to a first embodiment of the present invention. As shown, one block clear period 40 is now one block set period. If even greater brightness is required, the second block clear period 38 could be changed to a block set period. This method of increasing the brightness of the display has the disadvantage that it results in a slightly larger step increase in brightness, which is not related to the desired brightness. To offset this large step increase, the weighted bit period can be shortened at the same time to achieve a more gradual increase in brightness. The taught method may also reduce the contrast ratio of the display. In a color system, changing a block reset to a block set may have a tendency to wash out the true color of the image. However, despite these drawbacks, there are applications where increased brightness is desirable for the viewer, even if certain artifacts are introduced.
[0013]
In order to reduce the brightness of the image, the display period for one or more bits may be shortened. FIG. 3 shows an exemplary 5-bit timeline according to a second embodiment of the invention in which the display period for each bit is shortened by an amount equal to 1/2 of the LSB. Note that in FIG. 3, the block clear period 48 is now longer than the time required to load the display. Although FIG. 3 shows each bit shortened by the same amount, similar effects can be achieved by applying different shortenings to each bit. For example, in some applications, only the LSB period will be shortened. Other applications may shorten each period by a different amount. One method is to proportionally shorten each period in order to maintain a relative decrease in each weight. If the bit period is shortened to be shorter than the SLM response time, the bit is not displayed. Depending on the method used to shorten these periods, artifacts may be created.
[0014]
Examples up to this point have focused on display systems with single intensity words, such as monochrome displays. The invention could also be applied to a system having at least two data words, such as a color system having a separate data word for each color. When applied to a color system, the handling of data words may be done equally for each color word, or a certain number of colors may be handled differently to change the tone of the displayed image.
[0015]
Another display characteristic that can be controlled using the present invention is the contrast ratio. In order to change the contrast ratio, certain bit periods are expanded while other certain bit periods are shortened. If the viewer wants to increase the contrast, the period of one or more upper bits containing the MSB is extended, while the period of one or more lower bits containing the LSB is shortened. This results in both increasing the brightness of bright pixels and decreasing the brightness of low intensity pixels. For example, if the MSB period is extended , the brighter half of all intensity words will increase brightness. If the LSB period is shortened, the remaining half of the intensity words will reduce the brightness. The decrease in the thinnest value will be most noticeable.
[0016]
FIG. 4 shows a 5-bit time line for a system with increased contrast according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the MSB period 50 is extended, while the two lower bit periods 52 and 54 including the LSB are shortened. One alternative embodiment would simply be to shorten the duration of one or more lower bits that contain the LSB . The MSB period could not be extended without reducing the LSB period unless the system was designed to include a special blanking time within each frame.
[0017]
The opposite is done to reduce the contrast ratio. While the MSB period is shortened , the LSB period is extended . This reduces the brightness of the brightest pixel and increases the brightness of the thinnest pixel. In order to achieve the same effect, the MSB period may be shortened without extending the LSB period. FIG. 5 shows a timeline for a system with a reduced contrast ratio according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the MSB period 56 is shortened while the LSB period 58 is extended.
[0018]
In the previous discussion, the viewer adjusted the brightness, tint, and contrast of the image. One alternative embodiment allows the display system to automatically adjust the image. FIG. 6 shows a display system 60 that is adjusted by either the viewer or the system controller 62. The viewer adjusts the image using brightness control 64, tint control 66, and contrast control 68. The system can determine when image characteristics should be adjusted, either by monitoring the image with the image sensor 70 or by processing the input data stream 72. Color and contrast information may also be obtained and provided for return to the system controller. Image sensor 70 may also be used to monitor ambient light to assist in determining the proper brightness level.
[0019]
Thus, although specific embodiments for brightness and contrast control for digital pulse width modulation display systems have been disclosed so far, such specific citations are set forth in the appended claims. It is not intended to be considered a limitation on the scope of the invention except insofar as possible. Furthermore, although the present invention has been described with reference to certain specific embodiments thereof, it should be understood that other such variations will now be presented to those skilled in the art, and all such variations are described above. It is intended to be encompassed by the claims.
[0020]
The following items are further disclosed with respect to the above description.
[0021]
(1) A method of adjusting the intensity of a pulse width modulated digital display pixel,
Representing each pixel with an intensity word having at least 2 bits;
Sequentially displaying the at least two bits, wherein each of the bits is displayed for a duration that represents a weight of the bit;
Changing the display duration of the pixel.
[0022]
(2) A method according to claim 1, wherein the display duration is shortened, thereby reducing the brightness of the pixels.
[0023]
(3) The method according to claim 1, wherein the display duration for all bits is changed.
[0024]
(4) The method of claim 1, wherein the display duration for all the bits is changed equally.
[0025]
(5) The method according to claim 1, wherein the display duration for two or more of the bits is changed proportionally.
[0026]
(6) The method of claim 1, wherein the pixel sequentially displays at least two color intensity words, and the changing step is performed equally for each of the color intensity words.
[0027]
(7) The method of claim 1, wherein the pixel sequentially displays at least two color intensity words, and the changing step is performed differently for each of the intensity words.
[0028]
(8) The method according to claim 1, wherein the pixel has a blanking period during a display period, and the pixel is turned on during the blanking period.
[0029]
(9) The method of claim 1, wherein the display duration of at least one of the most significant bits is extended, thereby increasing the contrast ratio.
[0030]
10. The method of claim 1, wherein the display duration of at least one of the least significant bits is reduced, thereby increasing the contrast ratio.
[0031]
11. The method of claim 1, wherein the display duration of at least one of the most significant bits is shortened, thereby reducing the contrast ratio.
[0032]
12. The method of claim 1, wherein the display duration of at least one of the least significant bits is extended, thereby reducing the contrast ratio.
[0033]
(13) The method of claim 1, wherein the display duration of at least one of the most significant bits is extended and the display duration of at least one of the least significant bits is reduced, thereby increasing the contrast ratio. ,Method.
[0034]
(14) The method of claim 1, wherein the display duration of at least one of the most significant bits is reduced and the display duration of at least one of the least significant bits is extended, thereby reducing the contrast ratio. Decrease the way.
[0035]
(15) Input image data stream consisting of data words,
A digital display device for receiving the image data stream and displaying an image representing the data word;
At least one input image modulation signal;
A digital display system including a display system controller that changes a display duration of the bits based on the image modulation signal.
[0036]
(16) The system according to item 15, wherein the image modulation signal determines a luminance of the image representing the data word.
[0037]
(17) The system according to item 15, wherein the image modulation signal determines a color tint of the image representing the data word.
[0038]
(18) The system according to item 15, wherein the image modulation signal determines a contrast ratio of the image representing the data word.
[0039]
(19) The system according to item 15, wherein the image modulation signal is generated by a viewer.
[0040]
(20) The system according to item 15, wherein the image modulation signal is generated by an image sensor.
[0041]
(21) A method and system for adjusting the brightness and contrast of a digital pulse modulated display without scaling the input image data is disclosed. The brightness is adjusted by changing the duty cycle of the display pixel, either by changing the bit display duration or by turning on the pixel during the blanking period. The contrast ratio may be changed by changing at least one display duration of the upper bits including the MSB to be different from at least one display duration of the lower bits including the LSB . Contrast may be increased by extending MSB display duration 50 and shortening LSB display duration 52. Contrast may be reduced by reducing the MSB display duration 56 and extending the LSB display duration 58. The color tint of the display image may be changed by individually changing the brightness of the constituent colors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a time line for a typical 5-bit digital display using pulse width modulation.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a time line for a typical 5-bit digital display with increased brightness according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a time line for a typical 5-bit digital display with reduced luminance according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a time line for a typical 5-bit digital display with increased contrast according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a time line for a typical 5-bit digital display with reduced contrast according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view of a display system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
30 frame period 32 LSB period 34 MSB period 36, 38 Return blanking period 40, 48 Block clear period 50 MSB period 52, 54 LSB period 56 MSB period 58 LSB period 60 Display system 62 System controller 64 Brightness control 66 Light color control 68 Contrast Control 70 Image sensor 72 Input data flow

Claims (2)

パルス幅変調ディジタル表示を操作する方法であって、
輝度を表す2進語である2進輝度語内の各ビットに、表示期間の1部分を、各表示期間部分の持続時間がビットの2進重みに対応するように割り当てるステップと、
少なくとも2ビットを有する2進輝度語を受信するステップと、
前記受信2進輝度語内のビットに割り当てられた期間、表示を行なうステップと、
前記受信するステップと前記表示を行なうステップをコントラスト調整信号を受信するまで繰り返すステップと、
前記コントラスト調整信号に応答して、少なくとも1つのビットに割り当てられた表示期間部分を長くし、少なくとも1つの他のビットに割り当てられた表示期間部分を短くするステップと、
前記長さを変更された表示期間部分を採用して、前記受信するステップと前記表示を行なうステップを繰り返すステップと、
を含む、方法。
A method of operating a pulse width modulated digital display comprising :
Assigning a portion of a display period to each bit in a binary luminance word, which is a binary word representing luminance, such that the duration of each display period portion corresponds to the binary weight of the bits;
Receiving a binary luminance word having at least 2 bits;
Displaying for a period of time assigned to bits in the received binary luminance word ;
Repeating the receiving step and the displaying step until a contrast adjustment signal is received;
Responsive to the contrast adjustment signal, lengthening a display period portion assigned to at least one bit and shortening a display period portion assigned to at least one other bit;
Adopting the display period portion whose length has been changed, repeating the receiving step and the displaying step;
Including a method.
ディジタル表示システムであって、
2進重み付けされたデータ語を受信し、前記2進重み付けされたデータ語によって表される画像を表示するディジタル表示デバイスであって、各データ語のための表示期間が、データ語内の各2進ビットに対応するビット表示期間によって決まるディジタル表示デバイスと、
コントラスト修正信号を受信し、前記コントラスト修正信号に応答して少なくとも1つのビット表示期間を長くし、少なくとも1つのビット表示期間を短くする表示システムコントローラ、
を含むディジタル表示システム。
A digital display system,
A digital display device that receives binary weighted data words and displays an image represented by the binary weighted data words, wherein the display period for each data word is 2 for each data word. A digital display device determined by a bit display period corresponding to a hexadecimal bit ;
A display system controller for receiving a contrast correction signal, increasing at least one bit display period in response to the contrast correction signal, and shortening at least one bit display period ;
Including digital display system.
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