Procedimiento de excitación por anchura de impulsos usando múltiples impulsos.

Un procedimiento de excitación en una pluralidad de tramas consecutivas:

para una pluralidad de ubicaciones de píxeles de una capa electroóptica (612) de cristal líquido de una micropantalla dentro de un sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) que comprende las etapas de:

modular la respuesta del cristal líquido (CL) en cada ubicación de píxel de la micropantalla decodificando los datos del píxel para esa ubicación en cada trama en periodos de anchura primera (102) y segunda (103) de impulsos, codificando cada periodo de anchura de impulsos una pluralidad de bits diferentes de datos del píxel, asignándose cada bit de datos del píxel a un periodo respectivo (102, 103) de anchura de impulsos, y determinándose la anchura variable de estos periodos de anchura de impulsos por los valores de estos bits decodificados de datos del píxel, y estando separados entre sí los periodos de anchura primera y segunda de impulsos, y los periodos de impulsos adyacentes de las tramas secuenciales por un tiempo (104, 105) sin impulsos que es al menos igual al tiempo de respuesta del CL de la capa electroóptica, designando el tiempo de respuesta el tiempo hasta el apagado completo del píxel de cristal líquido; y

emitir luz, separadamente en cada trama, que module la respuesta del CL del OASLM (644) desde cada una de la pluralidad de ubicaciones de píxeles de la capa electroóptica (612) en una cantidad determinada por la respuesta del CL a los periodos de anchura primera y segunda de impulsos aplicados a esa ubicación de píxel durante la trama.

Procedimiento de excitación por anchura de impulsos usando múltiples impulsos Antecedentes Los procedimientos anteriores para modular las características de rotación de polarización (y, así, la transmisión óptica neta) de una micropantalla de cristal líquido en un sistema de visualización por proyección usan la electrónica integrada en el dispositivo de visualización para controlar directamente las tensiones en los elementos de píxel. En estas micropantallas, el cristal líquido nemático, tipo de CL más comúnmente usado, responde a los valores de RMS (media cuadrática) de las tensiones de los píxeles. Para lograr un control de la escala de grises de estos dispositivos de visualización es necesario modular las tensiones de los píxeles individuales. Generalmente, hay dos enfoques para implementar esta modulación: analógico o digital.

Los procedimientos de modulación analógica se usaron comúnmente con las micropantallas anteriores. Sin embargo, son poco apropiados para dispositivos de visualización de densidad muy alta debido al pequeño tamaño del píxel y a la dificultad de almacenar tensiones analógicas precisas. Esta dificultad se traduce a menudo en rendimientos deficientes del dispositivo y en la falta de uniformidad de los píxeles. Por esto, la industria de las micropantallas usa de forma creciente procedimientos de modulación digital.

La modulación digital adopta habitualmente la forma de modulación en la anchura de los impulsos PWM o bien de modulación del factor de trabajo DFM. Los esquemas de PWM implican la aplicación de un impulso de tensión al LCD que es de amplitud fija y anchura variable, oscilando normalmente la anchura entre 0 y el periodo entero de la trama, correspondiente al nivel de grises de 0 al fondo de escala. Los esquemas de PWM pueden producir resultados excelentes de la escala de grises y son inherentemente monótonos e independientes de los instantes de encendido y apagado del CL. Sin embargo, son muy complejos de implementar en sistemas reales de visualización, requieren cantidades significativas de memoria de sistema que tienen tasas de transmisión de datos muy elevadas y pueden requerir un gran número de registros de datos en el píxel si se usan para una operación secuencial de color. Los procedimientos alternos para lograr la PWM pueden reducir la complejidad de los circuitos de los píxeles, pero a costa de requerir tasas de transmisión de datos sumamente elevadas. En la práctica, los esquemas de PWM son generalmente demasiado difíciles o caros para ser usados en micropantallas y no se encuentran de forma generalizada.

Los esquemas de DFM son la forma de modulación digital de CL usada de manera más generalizada. En la DFM, se aplican al CL impulsos de tensión de amplitud fija para cada bit del nivel de grises. Dependiendo del nivel particular de gris que haya de representarse, hay normalmente varios impulsos de tensión para excitar un píxel durante el tiempo de la trama. Puede haber hasta la mitad de impulsos que la cantidad de bits de niveles de gris, correspondiendo las anchuras de los impulsos individuales a los coeficientes de ponderación binarios de los bits individuales. Según implica el nombre, en la DFM las duraciones aditivas totales de los impulsos divididas por el tiempo total de la trama determinan el factor de trabajo de la tensión. El problema de este esquema es que no tiene en cuenta los tiempos finitos de subida y de caída del CL y, en particular, el hecho de que los tiempos de subida y de caída son a menudo diferentes entre sí. Esto hace que la RMS de la tensión real difiera del factor teórico de trabajo calculado solamente a partir de la tensión. De mayor gravedad es que este error dependa de cuántos conjuntos hay de bordes de subida y caída y, así, de cuántos impulsos hay, lo que cambia drásticamente en función del nivel de gris deseado. El resultado es que los esquemas de DFM generalmente no son monótonos en varios niveles de gris, lo cual es un problema grave. Se han desarrollado varios esquemas para intentar corregir este comportamiento no monótono. Ninguno de estos esquemas es plenamente satisfactorio y la mayoría requieren incrementos sustanciales en el coste, en la complejidad y en la tasa de transmisión de datos.

El documento US2002/047824 da a conocer un fotomodulador ferroeléctrico espacial de cristal líquido excitado con subtramas ya sea con un esquema analógico (cambia la intensidad de la fuente lumínica) , un esquema digital (modulación en la anchura de los impulsos) , o una combinación de los mismos. Un periodo de supresión de señales separa cada subtrama para que pueda apagarse por completo un cristal líquido antes de las subtramas subsiguientes. Así se mantiene la linealidad (monotonía) de la escala de grises.

El documento US2004/0196524 da a conocer un sistema fotomodulador espacial de formación secuencial de imágenes de colores, que tiene fotomoduladores espaciales de direccionamiento óptico y eléctrico para presentar una imagen holográfica.

El documento US2003/0103046 da a conocer un procedimiento de excitación por modulación en la anchura de impulsos que implica el encendido de píxeles durante la porción fraccionaria continua de la trama temporal (es decir, la trama comprende un solo impulso continuo) según la escala de grises que ha de representarse. Esta técnica de pseudomodulación en la anchura de los impulsos reduce los requisitos de ancho de banda y de memoria, así como la complejidad de los circuitos.

El documento US2006/0033692 da a conocer un procedimiento de direccionamiento de múltiples líneas de excitación de un dispositivo de visualización de CL de matriz pasiva que supera los problemas de parpadeo que ocurren cuando se excita con una modulación en la anchura de impulsos continuos. La modulación en la anchura de los impulsos se divide en subtramas; es decir, el procedimiento combina la técnica convencional de modulación en la anchura de los impulsos y la técnica de modulación del factor de trabajo.

Una solicitud del solicitante, titulada “An optically addressed gray scale electric charge accumulating spatial light

modulator”, solicitud provisional estadounidense nº 60/803.747, aborda varios de los problemas de la DFM. Sin embargo, se requieren velocidades muy rápidas de conmutación y de iluminación pulsante del CL. En muchos sistemas de visualización no son posibles las velocidades muy rápidas de conmutación y de iluminación pulsante del

CL. Existe la necesidad de un procedimiento de excitación del CL que sea menos complicado que la PWM pero supere el comportamiento no monótono de la mayoría de los procedimientos de excitación de la DFM y no requiera 10 tiempos de respuesta del CL sumamente rápidos.

Sumario La invención es según se define en las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferentes.

A continuación se detallan con mayor particularidad aspectos de la invención.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un cronograma que muestra dos periodos de anchura de impulsos con periodos sin impulsos entre ellos y al comienzo de la trama durante el cual la capa de cristal líquido de un dispositivo de visualización está privada de alimentación. La Figura 2 es un cronograma similar al de la Figura 1, pero que muestra la temporización de los datos de electrodo del píxel actualizados fila por fila en unas tramas primera y segunda. La Figura 3 es un cronograma similar al de la Figura 1, pero que además muestra impulsos de iluminación modulados por anchura de impulso, limitados a solo cuatro anchuras únicas de impulso, pero que permiten una escala de grises de 512:1. La Figura 4 es un cronograma similar al de la Figura 3, pero que muestra alternativamente impulsos de iluminación modulados por niveles/amplitud de iluminación. La Figura 5 es un diagrama de un fotomodulador espacial de direccionamiento óptico de la técnica anterior que incluye una capa de material electroóptico y una capa de material semiconductor fotosensible. La Figura 6 es un diagrama simplificado de bloques de un sistema fotomodulador espacial de direccionamiento óptico en el que se realiza una modulación digital para lograr una emisión de luz

caracterizada por una respuesta de una escala de grises sustancialmente monótona. La Figura 7 es un diagrama de flujo que esboza las etapas del procedimiento según una realización ejemplar de la invención.

Descripción detallada En muchos sistemas de visualización, los procedimientos de excitación digital están reemplazando a los esquemas de excitación analógica. Se da a conocer un nuevo procedimiento de excitación digital que es aplicable particularmente a sistemas de visualización de matriz... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de excitación en una pluralidad de tramas consecutivas:

para una pluralidad de ubicaciones de píxeles de una capa electroóptica (612) de cristal líquido de una micropantalla dentro de un sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) que 5 comprende las etapas de:

modular la respuesta del cristal líquido (CL) en cada ubicación de píxel de la micropantalla decodificando los datos del píxel para esa ubicación en cada trama en periodos de anchura primera (102) y segunda (103) de impulsos, codificando cada periodo de anchura de impulsos una pluralidad de bits diferentes de datos del píxel, asignándose cada bit de datos del píxel a un periodo respectivo (102, 10 103) de anchura de impulsos, y determinándose la anchura variable de estos periodos de anchura de impulsos por los valores de estos bits decodificados de datos del píxel, y estando separados entre sí los periodos de anchura primera y segunda de impulsos, y los periodos de impulsos adyacentes de las tramas secuenciales por un tiempo (104, 105) sin impulsos que es al menos igual al tiempo de respuesta del CL de la capa electroóptica, designando el tiempo de respuesta el tiempo hasta el

apagado completo del píxel de cristal líquido; y emitir luz, separadamente en cada trama, que module la respuesta del CL del OASLM (644) desde cada una de la pluralidad de ubicaciones de píxeles de la capa electroóptica (612) en una cantidad determinada por la respuesta del CL a los periodos de anchura primera y segunda de impulsos aplicados a esa ubicación de píxel durante la trama.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que la decodificación de una pluralidad de bits diferentes de datos de píxel por trama incluye aplicar una tensión en sincronismo con la iluminación de una fuente lumínica modulable; y en el que la aplicación de la tensión en sincronismo con la iluminación de una fuente lumínica modulable comprende, para cada uno de los bits de datos del píxel, aplicar una tensión a una ubicación de píxel en un plano posterior de la capa electroóptica y, mientras se aplica la tensión, iluminar la ubicación del

píxel con la fuente lumínica modulable, de modo que la luz sea pulsante durante un tiempo predeterminado, o bien que la amplitud de la fuente lumínica esté fijada en un valor predeterminado, o ambos; determinándose dicho tiempo y/o valor predeterminados por el coeficiente de ponderación de los bits de datos del píxel.

3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 en el que el periodo sin impulsos separa impulsos dentro de una trama o entre tramas consecutivas, de modo que no se solapen el tiempo de caída de 30 los impulsos y el tiempo de subida de los impulsos.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 en el que los periodos de anchura primera y segunda de la trama no son de igual longitud.

5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 en el que cada bit de los datos de píxel para

cada píxel de cada trama está asociado con posiciones temporales diferenciadas dentro de los periodos de 35 anchura primera y segunda de impulsos, de modo que:

al menos dos posiciones diferenciadas del periodo con la primera anchura de impulsos representen un primer coeficiente de ponderación de los bits; al menos dos posiciones diferenciadas adicionales del periodo con la primera anchura de impulsos representen un segundo coeficiente de ponderación de los bits menor que el primer coeficiente de ponderación de los bits; al menos dos posiciones diferenciadas del periodo con la segunda anchura de impulsos representen un tercer coeficiente de ponderación de los bits; y al menos dos posiciones diferenciadas adicionales del periodo con la segunda anchura de impulsos representen un cuarto coeficiente de ponderación de los bits menor que el tercer coeficiente de ponderación 45 de los bits.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 en el que, para cada trama, cada bit de datos del píxel modulado en el periodo con la primera anchura de impulsos representa un bit más significativo que cualquier bit de datos de píxel modulado en el periodo con la segunda anchura de impulsos de la trama.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 en el que los bits de datos de píxeles para

cada trama comprenden bits de una escala de grises y la luz de modulación producida es una respuesta monótona de una escala de grises.

8. Un sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) que comprende:

una capa electroóptica (612) de cristal líquido de una micropantalla; un plano posterior que define ubicaciones de píxeles de la capa electroóptica; 55 una fuente lumínica (605) dispuesta en comunicación óptica con la capa electroóptica;

un controlador (614) acoplado a una memoria y adaptado, para cada ubicación de píxel y en el transcurso de cada una de varias tramas consecutivas, para aplicar una tensión en sincronismo con la iluminación de una fuente lumínica para modular la respuesta del cristal líquido (CL) en cada ubicación de píxel de la micropantalla decodificando los datos del píxel para esa ubicación en cada trama en periodos de anchura 5 primera (102) y segunda (103) de impulsos, codificando cada periodo de anchura de impulsos una pluralidad de bits diferentes de datos del píxel, asignándose cada bit de datos del píxel a un periodo respectivo de anchura de impulsos, y determinándose la anchura variable de estos periodos de anchura de impulsos por los valores de estos bits decodificados de datos del píxel, y estando separados entre sí los periodos de anchura primera (102) y segunda (103) de impulsos y los periodos de impulsos adyacentes de las tramas secuenciales por un tiempo (104, 105) sin impulsos que es al menos igual al tiempo de respuesta del CL de la capa electroóptica, designando el tiempo de respuesta el tiempo hasta el apagado completo del píxel de cristal líquido; y en el que la capa electroóptica está adaptada para emitir luz, separadamente en cada trama, que module la respuesta del CL del OASLM (644) desde cada una de la pluralidad de ubicaciones de píxeles de la capa electroóptica en una cantidad determinada por la respuesta del CL a los periodos de anchura primera y segunda de impulsos aplicados a esa ubicación de píxel durante la trama.

9. El sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) de la reivindicación 8 en el que el controlador está adaptado para aplicar la tensión en sincronismo con la iluminación de una fuente lumínica modulable, para cada uno de los bits de datos del píxel, aplicando una tensión a una ubicación de píxel en un plano posterior de la capa electroóptica y, mientras se aplica la tensión, iluminando la ubicación del píxel con la fuente lumínica modulable, de modo que la luz sea pulsante durante un tiempo predeterminado, o bien que la amplitud de la fuente lumínica esté fijada en un valor predeterminado, o ambos; determinándose dicho tiempo y/o valor predeterminados por el coeficiente de ponderación de los bits de datos del píxel.

10. El sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9 en el que el periodo sin impulsos separa impulsos dentro de una trama o entre tramas consecutivas, de modo que no se solapen el tiempo de caída de los impulsos y el tiempo de subida de los impulsos.

11. El sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9 en el que los periodos de anchura primera y segunda de la trama no son de igual 30 longitud.

12. El sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9 en el que cada bit de los datos de píxel para cada píxel de cada trama está asociado con posiciones temporales diferenciadas dentro de los periodos de anchura primera y segunda de impulsos, de modo que:

al menos dos posiciones diferenciadas del periodo con la primera anchura de impulsos representen un primer coeficiente de ponderación de los bits; al menos dos posiciones diferenciadas adicionales del periodo con la primera anchura de impulsos representen un segundo coeficiente de ponderación de los bits menor que el primer coeficiente de ponderación de los bits;

al menos dos posiciones diferenciadas del periodo con la segunda anchura de impulsos representen un tercer coeficiente de ponderación de los bits; y al menos dos posiciones diferenciadas adicionales del periodo con la segunda anchura de impulsos representen un cuarto coeficiente de ponderación de los bits menor que el tercer coeficiente de ponderación de los bits.

13. El sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9 en el que, para cada trama, cada bit de datos del píxel modulado en el periodo con la primera anchura de impulsos representa un bit más significativo que cualquier bit de datos de píxel modulado en el periodo con la segunda anchura de impulsos de la trama.

14. El sistema (600) fotomodulador espacial de direccionamiento óptico (OASLM) de una cualquiera de las 50 reivindicaciones 8 o 9 en el que los bits de datos de píxeles para cada trama comprenden bits de una escala de grises y la luz de modulación producida es una respuesta monótona de una escala de grises.