CN100430993C - 应用分离低通滤波结构减小闪烁的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于降低在液晶显示器中由相邻像素的相互依赖性引起的误差的电路(10)包括：将输入信号分为具有至少一个高亮度信号(H)和一个低亮度信号(L)的多个信号的分解器(12)、用于该高亮度信号的延迟匹配电路(14)、用于低亮度信号的分离低通滤波器结构(25)和将延迟匹配的高亮度信号与滤波的低亮度信号组合以提供输出的组合器(24)，其中输出信号具有降低的闪烁。

Description

应用分离低通滤波结构减小闪烁的方法和设备
技术领域
本发明涉及利用液晶显示器(LCD)的视频系统的领域，具体地说，涉及在硅成像器上常规地应用白液晶的视频系统。
发明背景
硅上的液晶(LCOS)可以认为是放置在硅晶片上的一个大液晶。硅晶片可以划分为细微板的增量阵列。通过由每个细微板和公共板所产生的电场影响液晶的细微增量区。每个这种细微板和相对应的液晶区一起称为成像器单元。每个单元对应于单个可控制的像素。每个细微板也是反射回单元的光的反射镜。公共板电极设置在液晶的另一侧上。
给在LCOS阵列的每侧上的板电极输送驱动电压。在本发明的结构所属的当前优选的LCOS系统中，公共板总是处于8伏特的电压。在细微板阵列中每个其它的板在两个电压范围中运行。对于正图形，电压在0伏特和8伏特之间变化。对于负图形，电压在8伏特和16伏特之间变化。
输送到成像器并由此输送到每个成像器单元的光被场偏振。入射光入射在透明的公共电极上。每个液晶单元响应通过板电极施加到该单元的电场的RMS值旋转输入的光偏振。一般地说，该单元并不响应所施加的电场的极性(正或负)。相反，每个像素单元的亮度一般仅是入射在该单元上的光的偏振旋转的函数。此外，每个单元的偏振旋转是电场的非线性函数。在光从单元板反射之前和之后随着光穿过液晶产生了给定单元的偏振旋转。偏振的旋转是能够控制的。离开成像器的光大致具有相同的强度，但具有不同的偏振。这可能取决于最终所需的强度。应该注意，不希望成像器吸收光，因为它可能变得太热。成像器可能因吸收了某些寄生量而变热。
如果相邻的像素产生了不同的的亮度，则在对应于相邻的像素的2个单元板上必需存在不同的电压。在相邻单元板上的电压不相等时，在它们之间存在电场，这种电场称为边缘场。边缘场具有一些分量，其垂直于所需的场。这些正交的分量在相邻的反射镜之间的空间中不会造成问题。但是，在该反射镜之上的电场的正交分量具有使偏振旋转变形的作用。变形导致了亮度的实质性的局部增加。在像素是较暗时存在一个特别的问题，但在像素被意欲是较亮的时候通常这个问题不明显，因为像素的电压差别不是很大，因此边缘场没有那么大。此外，对于暗像素，附加的亮度显著得多。反差比在形成高质量显示方面也非常重要。非常重要的是实现足够的黑色电平。相称地需要更大的驱动电压来在常规的白色显示中产生略微更暗的图像。通常，即使两个像素的亮度较低但亮度不相等，在相邻像素之间需要较大的电压差。这导致了主要的边缘场，这种边缘场产生由闪烁(sparkle)表示的可见的假像。由于边缘场的可旋转的作用，这种现象也称为成像器的偏角误差(declination error)。闪烁假像可能是红色、蓝色和/或绿色，但绿色通常是最醒目的颜色。
由于许多成像器的特殊的制造过程，水平相邻的像素存在更大的边缘场的问题。因此，需要克服上述的闪烁问题。
发明内容
在本发明的第一方面，一种用于降低在液晶显示器中相邻像素的相互依赖性的电路包括将输入信号分为具有至少一个高亮度信号和一个低亮度信号的多个信号的分解器、处理高亮度信号的延迟匹配电路、对在低亮度信号中的上升瞬态和下降瞬态进行独立地低通滤波的分离低通滤波器结构和将延迟的高亮度信号与滤波的低亮度信号组合以提供具有降低的闪烁假像的输出信号的组合器。
在本发明的第二方面中，一用于降低在液晶显示器中相邻像素的相互依赖性的方法包括如下的步骤：将输入信号分为具有至少一个高亮度信号和一个低亮度信号的多个信号、对在低亮度信号中的上升瞬态和下降瞬态进行独立地低通滤波以降低相邻像素的相互依赖性、将高亮度信号与滤波的低亮度信号延迟匹配以及将延迟匹配的高亮度信号与滤波的低亮度信号组合以提供具有降低的闪烁假像的输出信号。
附图说明
附图1所示为根据本发明的分解器、带有相关的延迟电路的分离低通滤波器结构和延迟匹配电路的方块图。
附图2所示为根据本发明在分离滤波器结构中的延迟电路和低通滤波器的更加详细的方块图。
附图3所示为根据本发明在分离滤波器结构中的低通滤波器的更加详细的方块图。
附图4所示为根据本发明在分离滤波器结构中的延迟电路和低通滤波器的另一更加详细的方块图。
附图5所示为根据本发明的操作系统的曲线图。
附图6所示为本发明的方法的流程图。
优选实施例详述
在相邻像素为暗时降低在它们之间的亮度差值，但在它们为亮时不降低亮度值，这就可以解决在前文所描述的闪烁问题。在输入中称为分解器12的装置将输入信号分解为在电路10中使用的至少两个信号以减小在如附图1中所示的液晶显示器中的闪烁或者偏角误差。也可以认为闪烁或者偏角误差是称为相邻像素相互依赖性的更一般的现象的子集。应该注意，本发明对于硅上的液晶(LCOS)显示器特别有用。分解器12起输入信号的鉴幅器的作用，该输入信号优选是8位的视频信号，这种视频信号优选携带有一种色彩分量(红色、绿色和蓝色)所需的亮度值。
以如下的方式分解输入信号：在分解的或划分的信号相加或结合回在一起时能够获得原始信号。根据本发明的方法使用分离低通滤波器结构进一步处理低通亮度部分(L)并延迟匹配高亮度部分(H)。优选以具有三个不同的低通滤波器的分离低通滤波器结构处理低亮度部分。一个低通滤波器(参见LPF3)对暗运行信号(dark gongingsignal)或瞬态起作用以延长它的下降时间。另一低通滤波器(参见LPF1)作用在延迟的亮运行信号或瞬态前头以提前(anticipate)瞬态并更早地启动该变得更亮的信号。第三低通滤波器用于适当地控制窄的正脉冲的幅值。然后，经处理的低的和高的亮度信号重新组合并发送到成像器。因此，改善的方法依赖于用于每种色彩(红色、绿色和蓝色)的一个分解器。应该理解的是，在本发明的设计思想内分解器可以将输入信号分为两个或更多个信号分量。
分解器应该具有至少两个输入。阈值输入(T)和亮度输入信号。阈值信号用于将亮度信号分为高亮度信号和低亮度信号。
再次参考附图1，电路10包括分解器12，该分解器12将输入信号分解为至少具有高亮度信号(H)和低亮度信号(L)的多个信号。在电路10中的分离低通滤波器结构25优选包括在延迟电路18之后对暗运行信号或瞬态起作用以延长它的下降时间的低通滤波器19，并且包括作用在该延迟的亮运行信号或瞬态前头以提前瞬态并更早地启动该变亮的信号的另一低通滤波器20。分离低通滤波器结构25还包括另一低通滤波器17和另一延迟电路16，其中这种滤波器通常选择为具有对称的线性相位响应。最后，分离低通滤波器结构25包括最大选择器电路22，该最大选择器电路22通过为每个视频采样选择三个滤波器(20，17或19)输出中的最大输出来选择或形成经处理的低亮度信号。通过使用延迟匹配电路14仅仅延迟匹配高亮度信号(H)(以提供经处理的高亮度信号)并通过使用组合器或加法器电路24与经处理的低亮度信号向回相加。
参考附图2，详细地示出了低通滤波器19和延迟电路18。附图2所示为具有非递增系数8/16、4/16、2/16、1/16和1/16的非对称5-抽头滤波器，所有的之前有通过使用延迟电路18形成的4个采样周期的延迟。在脉冲的前沿上非递增系数在获得非降低响应的过程中非常有用。在附图2中所示的采样延迟(18，32，34，36和37)(以及在附图3&4中所示的那些采样延迟)都使用Z变换符号，其中，例如Z-4是4个时钟锁存器延迟，而Z-1是1个时钟延迟。低通滤波器进一步优选包括乘法器电路31、33和35以适当地对在每个抽头中的系数进行加权。低通滤波器19进一步包括将来自每个抽头的信号进行组合的组合器38和除法器39以对来自低通滤波器19的输出进行归一化。
参考附图3，更加详细地示出了低通滤波器20。附图3所示为具有非递减系数1/16、1/16、2/16、4/16和8/16的非对称5-抽头滤波器，在脉冲的后沿上非递减系数在获得非增加响应的过程中特别有用。低通滤波器20也包括采样延迟42、44、46以及如图所示的乘法器电路52、50和49以对每个抽头的系数进行适当地加权。低通滤波器20进一步包括将来自每个抽头的信号进行组合的组合器54和除法器56以对来自低通滤波器20的输出进行归一化。
参考附图4，更加详细地示出了低通滤波器17和延迟电路16。附图4所示为具有系数3/16、10/16和3/16的对称3-抽头滤波器，所有的这些抽头前有通过使用延迟电路16形成的3个采样周期的延迟。低通滤波器17也包括采样延迟64、66以及如图所示的乘法器电路68、70和72以对每个抽头的系数进行适当地加权。低通滤波器17进一步包括将来自每个抽头的信号进行组合的组合器74和除法器76以对来自低通滤波器17的输出进行归一化。
参考附图5，以曲线图的方式示出了根据本发明的系统的操作实例。例如，将阈值设定为16。所有的脉冲都具有幅值30并且宽度从1个采样变化到4个采样。
参考附图6，示出了减小在液晶显示器中的闪烁的方法600的流程图。方法600优选包括如下的步骤：在步骤602中将输入信号分为具有至少一个高亮度信号和一个低亮度信号的多个信号、在步骤604中通过对在低亮度信号中的上升瞬态和下降瞬态进行独立地低通滤波来处理低亮度信号以提供经处理的低亮度信号，以及在步骤606中将高亮度信号与滤波的低亮度信号延迟匹配，其中提前上升瞬态并延迟下降瞬态。这个处理过程也可以看作是对正脉冲的脉冲加宽(或者使负脉冲的脉冲变窄)以根据需要减小磁偏角误差。这也可以看作改变在低亮度信号的上升沿和下降沿的形状。方法600进一步包括将延迟匹配的高亮度信号与滤波的低亮度信号组合以提供具有降低的闪烁假像的输出信号。在将低亮度信号分解为两个信号的情况下，低通滤波步骤604可以包括如下的步骤：根据第一滤波率(filtering rate)对低亮度信号进行低通滤波以产生第一滤波值、延迟匹配低亮度信号并根据第二滤波率对其进行低通滤波以产生第二滤波值以及选择第一或第二滤波的值中的最大值作为在组合步骤中使用的滤波输出。可替换的是，在将低亮度信号分解为三个信号的情况下，低通滤波步骤604可以包括如下的步骤：根据第一滤波率对低亮度信号进行低通滤波以产生第一滤波值、延迟匹配低亮度信号并根据第二滤波率对其进行低通滤波以产生第二滤波值、延迟匹配低亮度信号并根据第三滤波率对其进行低通滤波以产生第三滤波值以及选择在第一、第二或第三滤波的值中的最大值作为在组合步骤中使用的滤波输出。
虽然结合在此所公开的实施例已经描述了本发明，但是应该理解的是前述的描述仅是实例性的，并不对如权利要求所定义的本发明的范围构成限制。

Claims (12)

1.一种用于降低在液晶显示器中由于相邻像素的相互依赖性造成的闪烁假像的电路，包括：
将输入信号分为具有至少一个高亮度信号(H)和一个低亮度信号(L)的多个信号的分解器(12)；
至少两个低通滤波器(17，19，20)；
至少一个相关的延迟电路(16，18)；
一个最大选择器电路(22)；
所说至少两个低通滤波器、所说至少一个延迟电路和所说最大选择器电路形成对在所说低亮度信号中的上升瞬态和下降瞬态进行独立地低通滤波的分离低通滤波器结构(25)；
用于该高亮度信号的延迟匹配电路(14)；以及
将延迟的高亮度信号与滤波的低亮度信号组合以提供具有降低的闪烁假像的输出信号的装置(24)。
2.权利要求1所述的电路，适于降低由于在所说液晶显示器中相邻像素的相互依赖性造成的闪烁假像。
3.权利要求2所述的电路，其中所述至少两个低通滤波器和至少一个相关的延迟电路包括第一低通滤波器电路(20)、带有相关的延迟电路(16)的第二低通滤波器电路(17)和带有另一相关的延迟电路(18)的第三低通滤波器电路(19)，其中最大选择器电路(22)选择第一、第二和第三低通滤波器电路中的最大值。
4.权利要求3所述的电路，其中第二低通滤波器电路(17)是对称的，具有线性相位响应。
5.权利要求1所述的电路，其中液晶显示器是硅上的液晶(LCOS)显示器。
6.权利要求3所述的电路，其中第三低通滤波器电路(19)包括具有系数8/16、4/16、2/16、1/16和1/16的非对称5-抽头滤波器。
7.权利要求3所述的电路，其中第一低通滤波器电路(20)包括具有系数1/16、1/16、2/16、4/16和8/16的非对称5-抽头滤波器。
8.权利要求3所述的电路，其中第二低通滤波器电路(17)包括具有系数3/16、10/16和3/16的对称3-抽头滤波器。
9.一种降低在液晶显示器中由于相邻像素的相互依赖性造成的闪烁假像的方法，包括如下的步骤：
将输入信号分为至少一个高亮度信号和一个低亮度信号(602)；
通过以下过程，对在所说低亮度信号中的上升瞬态和下降瞬态进行独立地低通滤波(604)：
根据第一滤波率对所说低亮度信号进行低通滤波以产生第一滤波值；
延迟匹配所说低亮度信号并根据第二滤波率对其进行低通滤波以产生第二滤波值；以及
选择所说第一和第二滤波的值中的最大值作为在所说组合步骤中使用的滤波输出；
将高亮度信号与所说滤波的低亮度信号延迟匹配(606)；以及
将延迟匹配的高亮度信号与滤波的低亮度信号组合以提供具有降低的闪烁假像的输出信号(608)。
10.权利要求9所述的方法，包括以下步骤：采用所说独立地低通滤波步骤以降低由于相邻像素的相互依赖性造成的闪烁假像。
11.权利要求9所述的方法，其中所说的低通滤波步骤包括如下的步骤：
根据第一滤波率对所说的低亮度信号进行低通滤波以产生第一滤波值；
延迟匹配所说的低亮度信号并根据第二滤波率对其进行低通滤波以产生第二滤波值；
延迟匹配所说的低亮度信号并根据第三滤波率对其进行低通滤波以产生第三滤波值；以及
选择所说的第一、第二和第三滤波的值中的最大值作为在所说的组合步骤中使用的滤波输出。
12.权利要求9所述的方法，其中所说的低通滤波步骤包括改变所说的低亮度信号中的上升和下降脉冲沿的形状的步骤。
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