CN115641821A - 一种显示系统以及显示方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种显示系统以及显示方法，该显示系统包括：液晶调制组件与图像处理器，液晶调制组件用于基于数字调制信号对第一光源光进行调制，得到图像光，每帧数字调制信号的帧周期包括多个像素帧周期，像素帧周期包括多个PWM周期，每帧数字调制信号包括多个与像素帧周期对应的像素帧调制信号，每个像素帧调制信号包括多个PWM信号，PWM信号与PWM周期一一对应；图像处理器用于基于连续两个像素帧周期的前一像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的图像数据，确定当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形。通过上述方式，本申请能够缩短液晶的切换时间，改善显示质量，同时避免了电压过驱动带来的液晶耐用性和系统复杂度的问题。

Description

一种显示系统以及显示方法

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种显示系统以及显示方法。

背景技术

为了改善因液晶(Liquid Crystal，LC)分子转动慢导致的灰度显示不正确的技术问题，可采用过驱动(Over Driver，OD)的技术方案，对LC 分子的灰阶进行修正。当从上一帧向下一帧转换时，根据上一帧的帧信息查询预设的第二查询表，取得上一帧的实际灰阶值；然后根据上一帧的实际灰阶值以及下一帧的预定灰阶值查询预设的第一查询表，获取用于灰阶转换的过驱动灰阶值；再根据过驱动灰阶值进行过电压驱动，能够避免由于使用不恰当操作而影响显示器的显示效果。但是由于需要对灰阶值或电压值进行调整，实现比较复杂，而且如果频繁进行过驱动，过高的电压可能对液晶层造成破坏。

发明内容

本申请提供一种显示系统以及显示方法，能够缩短液晶从上一灰度值切换到当前灰度值所需的切换时间，改善显示质量，同时避免了电压过驱动带来的液晶耐用性和系统复杂度的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种显示系统，该显示系统包括：液晶调制组件与图像处理器，液晶调制组件用于基于数字调制信号对第一光源光进行调制，得到图像光，每帧数字调制信号的帧周期包括多个像素帧周期，像素帧周期包括多个PWM周期，每帧数字调制信号包括多个与像素帧周期对应的像素帧调制信号，每个像素帧调制信号包括多个PWM 信号，PWM信号与PWM周期一一对应；图像处理器用于基于连续两个像素帧周期的前一像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的图像数据，确定当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形。

在一个实施方式中，各PWM周期的时长相等，PWM信号对应到单个像素的波形至多仅包含一个高电平和一个低电平。

在一个实施方式中，在一像素帧周期中，当一个像素的灰度值小于预设灰度值时，像素帧调制信号中的第一个PWM信号对应到该像素的波形为低电平开始、高电平结束；当该像素的灰度值大于或等于预设灰度值时，像素帧调制信号中的第一个PWM信号对应到该像素的波形为高电平开始、低电平结束。

在一个实施方式中，像素帧调制信号依时序至少包括用于满足液晶响应要求的第一PWM信号组以及用于满足灰阶要求的第二PWM信号组，第一PWM信号组至少包括一个PWM周期，第一PWM信号组对应的时间大于液晶响应时间，第一PWM信号组对应的时间与液晶响应时间的差小于一个PWM周期的时间；在一像素帧周期内，至少存在第一灰度范围，使得当一个像素的灰度值在第一灰度范围内时，第一PWM信号组的PWM 信号与第二PWM信号组的PWM信号对应到该像素的波形不同。

在一个实施方式中，多个像素帧周期包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期，绿色像素帧周期的时间长度大于红色像素帧周期的时间长度，红色像素帧周期的时间长度大于蓝色像素帧周期的时间长度，红色像素帧周期、绿色像素帧周期和蓝色像素帧周期共包含6～15个 PWM周期。

在一个实施方式中，光源，用于产生第二光源光；波长转换装置，设置于第二光源光的光路上，用于对第二光源光进行处理，得到第一光源光；其中，波长转换装置包括多个颜色分区，多个颜色分区包括沿环形方向设置的红光转换区、绿光转换区以及散射区，用于时序产生红荧光、绿荧光以及蓝光。

在一个实施方式中，颜色分区的角度为预设角度的整数倍，PWM周期的时间长度为预设角度对应的时间长度的整数倍。

在一个实施方式中，多个颜色分区还包括第一空白区、第二空白区以及第三空白区，在第一空白区、第二空白区以及第三空白区，光源处于关闭状态；第一空白区设置于红光转换区以及绿光转换区之间，第二空白区设置于绿光转换区以及散射区之间，第三空白区设置于散射区以及红光转换区之间；其中，第一空白区、第二空白区以及第三空白区的角度与液晶调制组件的液晶响应时间相关。

在一个实施方式中，显示系统还包括存储设备，存储设备用于存储查找表，查找表建立了前后两个像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形之间的关系。

本发明还提供了一种显示方法，该方法应用于上述的显示系统，该方法包括：控制图像处理器基于连续两个像素帧周期的前一像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的图像数据，确定当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形，数字调制信号对应的帧周期包括多个像素帧周期，像素帧周期包括多个PWM周期，每帧数字调制信号包括多个与像素帧周期对应的像素帧调制信号，每个像素帧调制信号包括多个PWM信号，PWM信号与 PWM周期一一对应；控制液晶调制组件基于数字调制信号对第一光源光进行调制，得到图像光。

通过上述方案，本申请的有益效果是：通过利用当前像素帧周期的图像数据与上一像素帧周期的图像数据来确定当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形，节省了上一像素帧周期的液晶分子位置重置和当前像素帧周期的液晶分子启动偏转的时间，使得相邻像素帧周期的液晶分子的调制具有一定的连续性，可缩短液晶从上一灰度值切换到当前灰度值所需的切换时间，加快液晶的响应速度，防止出现因LC响应时间过长导致的LC分子长时间转动不到下一灰度值所对应的角度，从而改善相邻像素帧之间的串色问题，有助于改善显示质量；且该驱动方法通过控制像素帧周期信号的波形来实现，无需过驱动，一方面避免过高的电压对液晶层造成破坏，另一方面无需对“过驱动”的实际驱动电压进行记忆存储，实现简单。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提供的显示系统一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的数字调制信号的示意图；

图3是本申请提供的显示系统另一实施例的结构示意图；

图4(a)是本申请提供的波长转换装置的结构示意图；

图4(b)是本申请提供的波长转换装置的另一结构示意图；

图5是本申请提供的波长转换装置的又一结构示意图；

图6是本申请提供的三个帧像素周期的示意图；

图7(a)是本申请提供的灰度值从63切换到191时数字调制信号的示意图；

图7(b)是本申请提供的灰度值从191切换到223时数字调制信号的示意图；

图8是本申请提供的显示方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请提供的显示系统一实施例的结构示意图，该显示系统包括：光源10、波长转换装置20、液晶调制组件30以及图像处理器40。光源10发出的光经过波长转换装置20，形成液晶调制组件30 的照明光，液晶调制组件30在图像处理器40的输入信号控制下对照明光进行调制，从而得到图像光。

光源10用于产生第二光源光；具体地，光源10可以为纯激光光源或激光荧光光源，比如，光源10为蓝光激光器，其产生的第二光源光为蓝激光。

波长转换装置20设置于第二光源光的光路上，其用于对第二光源光进行处理，得到第一光源光；具体地，波长转换装置20可以为荧光色轮，该第一光源光可以为时序的激光和/或荧光。

在一具体的实施例中，波长转换装置20包括多个颜色分区(图中未示出)，每个颜色分区包括多个子区域(图中未示出)；进一步地，多个颜色分区包括波长转换区与散射区，以第二光源光为蓝激光为例，蓝激光作为激发光，蓝激光入射至波长转换装置20的波长转换区，波长转换区包含有能够进行波长转换的波长转换物质，波长转换物质接收蓝激光并向液晶调制组件30出射波长不同于蓝激光的受激光，该受激光可以为荧光。其中，波长转换物质可以是量子点或荧光粉材料等，本实施例以荧光粉材料为例。不同颜色的荧光粉材料在蓝激光的激发下可出射相应颜色的荧光。本实施例中的荧光粉材料可包括黄色荧光粉材料、红色荧光粉材料或绿色荧光粉材料等，颜色分区包括红光转换区、绿光转换区和散射区。

可以理解地，对于不同的颜色分区，光源10的发光强度可以不同；以光源10为蓝光激光器为例，在波长转换装置20转动不同的角度时，可以调整蓝光激光器的发光强度；例如，在波长转换区，蓝光激光器的发光强度为L1，在散射区域，蓝光激光器的发光强度为L2，以使得一个周期内的红绿蓝光的合光满足白平衡。

上述光源10与波长转换装置20可以视为一个整体，作为显示系统的照明光源模块，第一光源光也可以被称为该显示系统的照明光(与出射的图像光相对应)。该照明光源模块可以替换为发光二极管(light-emitting diode，LED)光源模块等。

液晶调制组件30用于基于数字调制信号对第一光源光进行调制，得到图像光。具体地，液晶调制组件30可以为反射式的液晶空间光调制器或透射式的液晶空间光调制器，比如：液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD) 或硅基液晶(Liquid Crystal OnSilicon，LCoS)。

在本发明中，第一光源光为时序合成的彩色光，彩色图像是由时序叠加的单色图像组成。对于每帧数字调制信号而言，其帧周期包括多个像素帧周期(像素帧代表单个帧的一个颜色通道)，每帧数字调制信号包括多个与像素帧周期对应的像素帧调制信号(也即针对单个颜色通道的调制信号)。每帧数字调制信号调制一帧彩色图像，每个像素帧调制信号调制一帧彩色图像所包含的单色图像。

在本发明中，图像处理器40用于基于连续两个像素帧周期的前一像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的图像数据，确定当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形。具体地，图像数据(包括上一帧图像数据与当前帧图像数据)包括待显示视频的每帧图像中每个像素的灰度值。对于彩色图像来说，一般包括红绿蓝三个颜色通道，那么多个像素帧周期就包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期，这三个像素帧周期的时间长度可以相同或不同。假若按照R-G-B(即红-绿-蓝)的顺序循环，那么，当需要调制绿色通道的图像时，图像处理器40基于本帧的红色像素帧周期的图像数据与本帧的绿色像素帧周期的图像数据，确定本帧的绿色像素帧调制信号的波形；当需要调制红色通道的图像时，图像处理器40基于上一帧的蓝色像素帧周期的图像数据与本帧的红色像素帧周期的图像数据，确定本帧的红色像素帧调制信号的波形。

可以理解地，多个像素帧周期还可以其他形式，并不仅限与本实施例所提供的多个像素帧周期包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期，可根据具体应用需要进行设置，波长转换装置20上的颜色分区可以为3个、4个或者4个以上，例如：波长转换装置20上设置有4个颜色分区：RGBY(红绿蓝黄)或者RGBW(红绿蓝白)，则多个像素帧周期包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期、蓝色像素帧周期以及黄色像素周期/白色像素帧周期。

进一步地，在本发明中，每个像素帧周期包括多个脉冲宽度调制(Pulse widthmodulation，PWM)周期，每个像素帧调制信号包括多个PWM信号， PWM信号与PWM周期一一对应。由于液晶分子天然响应速度慢(相对应数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)的金属振镜)，通过将一个单色通道的像素帧周期拆分成多个小的PWM周期，可以在每个PWM 周期对液晶进行数字调制，且每个PWM周期的调制相互独立，相比现有方案，调制的时间周期缩短，在一个帧周期内数字调制信号的波形变化的种类变多，能够避免液晶调制组件30中相邻两个像素之间的电压差长时间处于较高的状态，能够避免数字调制信号的电平长时间维持在一个固定电平(即高电平或者低电平)，能够改善相邻像素或相邻图像帧之间的串扰问题，实现改善显示质量。

PWM信号对应到单个像素的波形为ONE-ON-ONE-OFF的调制波形，至多仅包含一个高电平和一个低电平(当然也包括最暗、最亮的全部低电平和最亮的全部高电平的情况)。将这种调制波形与“单个像素帧周期划分出多个PWM周期”相结合，兼顾了运算资源、液晶响应速度和显示质量。

在PWM周期内，液晶调制组件30可以调制一组固定的像素数据以刷新显示画面；且一个PWM周期的时间长度与液晶调制组件30的LC响应时间的时间差小于预设值，该预设值为根据经验或应用需要设置的值。优选地，一个PWM周期的时间长度等于LC的响应时间，但是实际上由于 LC的响应时间受到材料、液晶层厚度、温度等的多重因素影响，难以做到两者完全相等；一般地，以两者的时间差小于10％的LC响应时间为宜。在本发明的另一些实施方式中，还可以包括多个PWM周期与LC响应时间对应的情况，例如，2个PWM周期的时间长度与LC响应时间相匹配。

在本发明的一些具体实施方式中，各PWM周期的时长相等，这使得用于调制、刷新PWM周期的时钟周期设置更便捷，有利于让整个设计更加简洁，优化驱动芯片的执行效率，直接影响到驱动芯片的成本与功耗。

在本发明的另一些具体的实施例中，该显示系统还包括存储设备(图中未示出)，该存储设备用于存储查找表，查找表建立了前后相连的两个像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形之间的关系。图像处理器40用于基于上一像素帧周期的图像数据、当前像素帧周期的图像数据以及查找表，确定数字调制信号的波形。

可采用基于向后看的查找表(lookbehind transitional look-up table)的驱动方式，将当前像素帧图像数据中某一像素的灰度值记作当前灰度值，将上一像素帧图像数据中与该当前灰度值的像素位置相同的灰度值记作上一灰度值，通过上一灰度值、当前灰度值以及查找表，计算出要正常显示该像素所需的数字调制信号的波形。这种方式称为Binary Rudder，通过这种方式能够加快液晶从上一灰度值切换到当前灰度值所需的时间。

进一步地，查找表的大小可以为256Byte×256Byte，存储设备可以为静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)。

在一具体的实施例中，每个像素帧周期包括4个PWM周期，在同一个单色帧内，第一个PWM周期对应的数字调制信号的波形是为了满足液晶响应的需求，从第二个PWM周期开始，对应的数字调制信号的波形是固定的，以满足灰阶的需求，数字调制信号的具体波形可以为由针对液晶材料特性反复实验得到的经验值。

在一具体的实施方式中，假设一个帧周期包含n个PWM周期，每个像素的红色像素帧周期中PWM周期的数量、绿色像素帧周期中PWM周期的数量和蓝色像素帧周期中PWM周期的数量分别记作nr、ng和nb，当一个帧周期只包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期和蓝色像素帧周期时， n＝nr+ng+nb，n与LC响应时间相关，n越大，越好对准LC响应时间，显示质量越好，且液晶调制组件30中最快的时钟频率与n成正比。

ClkTICK＝一帧周期的PWM周期数量×帧率×灰阶数×图像行数，对于8位二进制数据图像，灰阶数＝256，一般的显示图像帧率为60Hz，高帧率图像帧率为120Hz。

当取n＝12时，不同类型的液晶调制组件30的时钟频率如下：

1)对于720p的液晶调制组件30来说，时钟频率如下：

ClkTICK＝12×60Hz×256ticks×720rows＝132.7MHz

2)对于1080p的液晶调制组件30来说，时钟频率如下：

ClkTICK＝12×60Hz×256ticks×1080rows＝199.1MHz

因此虽然理论上n越大越好，但是时钟频率为199.1MHz已经接近当前制造工艺的极限速度，因此n的取值是有限制的。本实施例中，当每个像素帧周期中PWM周期的数量相同时，即nr＝ng＝nb，可以将每个像素帧周期中PWM周期的数量设置为2～5，即每个帧周期包括6～15个PWM周期。在不同颜色的像素帧周期具有不同数量的PWM周期时，一个帧周期所包含的PWM周期的数量也以6～15个为宜，一方面确保每种像素帧周期至少包括2个PWM周期，另一方面避免过多的PWM周期数量导致时钟频率负荷过高。如一个帧周期包括红绿蓝三种像素帧周期，则红色像素帧周期、绿色像素帧周期和蓝色像素帧周期共包含6～15个PWM周期。

为便于描述，下面以每个像素帧周期包括4个PWM周期为例来说明本方案，本发明并不以此为技术方案的限制。

如图2所示，其示出一个像素帧(即一帧彩色图像中的R帧、B帧或 G帧)对应的数字调制信号的波形，一个PWM周期包括8个分段，此处仅为举例，实际情况可根据具体应用需要进行设置，比如：对于RGB888 格式的视频，其对应8位二进制数据，可以将每个PWM周期设计为256 个分段。

当输入影像每秒传输的帧数为60时，以场色序(Field Sequential Color) 投影时，帧周期为16.6ms，平均每个像素帧被分配到的时间如下：

1秒/(60Hz*3个彩色通道)＝5.56ms

每个PWM周期的时间长度如下：

1秒/(60Hz*3个彩色通道*4个PWM周期)＝1.39ms

因此PWM周期的时间长度为1.39ms，而LC响应时间约为1.5ms，因此PWM周期的时间长度与LC响应时间较为接近。可以理解地，本发明并不仅限于图2所示的PWM周期的时间长度小于LC响应时间，也可以是 PWM周期的时间长度大于LC响应时间；而且在经过LC响应时间后，液晶进入相对稳定状态。

为实现四帧模式PWM(Quadruple Frame Mode PWM，QPWM)与波长转换装置20的协调配合，波长转换装置20的转速设置为60转/秒，并将波长转换装置20的每5°划分为一个子区域，每一个5°的子区域对应的时间长度为1s/60rps/(360°/5°)＝0.23ms。

上述实施例将一个单色帧的像素帧周期均分为n个PWM周期，对液晶进行数字调制，在液晶材料相同的情况下，可优化液晶的反应时间，能够加快液晶从上一灰度值切换到当前灰度值所需的切换时间，且由于是对数字调制信号的波形进行调整，无需对灰阶值/电压值进行调整，实现简单。由于人眼对不同颜色感知的灵敏度不同，对绿色的敏感程度最高，而灵敏度可以感知为亮度，因此绿色能够较大地影响人眼对亮度的感觉，当绿色不能以较大比例投影时对整体亮度的感觉就低了。因此，在本发明的另一些实施例中，自定义每个像素帧周期的时间长度，用户可将绿色像素帧周期设置得较长，从而提升人眼对亮度的感知能力，使得人眼感受到待显示画面整体更亮，实现改善显示质量。此外，无需新增硬件结构，只需对硬件结构进行逻辑运算设计与依据预期的最高计算速度来设计时钟频率即可，易于实现且较灵活，根据LC响应时间选出合适的PWM周期的时长以获得n即可，因此计算的复杂度较低，最终实现用最少的计算资源获得良好的显示质量和计算效率。

请参阅图3，图3是本申请提供的显示系统另一实施例的结构示意图，该显示系统包括：光源10、波长转换装置20、液晶调制组件30以及图像处理器40。

光源10用于产生第二光源光，该第二光源光为蓝激光。

波长转换装置20设置于光源光的光路上，其用于对第二光源光进行处理，得到第一光源光。具体地，波长转换装置20包括多个颜色分区(图中未示出)，每个颜色分区包括多个子区域(图中未示出)。

在一具体的实施例中，如图3所示，多个颜色分区包括沿环形方向设置的红光转换区212、绿光转换区213以及散射区211，用于时序产生红荧光、绿荧光以及蓝光。

进一步地，红光转换区212用于将蓝激光转换为红荧光，并透射至液晶调制组件30；绿光转换区213用于将蓝激光转换为绿荧光，并透射至液晶调制组件30；散射区211用于对将蓝激光进行散射并射入液晶调制组件 30。具体地，各颜色分区——红光转换区212、绿光转换区213以及散射区211的角度为预设角度的整数倍，PWM周期的时间长度为预设角度对应的时间长度的整数倍。

可以理解地，除了将波长转换装置20设置为三个颜色分区外，还可根据应用需要设置四个颜色分区，比如：RGBY。此外，本实施例所采用的调制方法也可以应用到其他照明光源中，比如：白光光源加滤光轮的光学结构，该滤光轮包括RGB三段或RGBW/RGBY四段等。

在其他实施例中，如图3所示，波长转换装置20还包括承载基板22，承载基板22用于对多个颜色分区进行承载，承载基板22可以是陶瓷或金属等；如果波长转换装置20为透射式色轮，则承载基板22还可以是玻璃或蓝宝石等透明基板。

图像处理器40用于基于上一帧图像数据与当前帧图像数据，确定数字调制信号的波形，数字调制信号的帧周期包括多个像素帧周期，每个像素帧周期包括多个PWM周期。

继续参阅图3，该显示系统还包括同步控制装置50，同步控制装置50 与光源10、波长转换装置20以及液晶调制组件30连接，其用于控制光源 10、波长转换装置20以及液晶调制组件30同步；具体地，同步控制装置 50包括驱动芯片(图中未示出)，驱动芯片用以向光源10、波长转换装置 20以及液晶调制组件30发送信号，以使得三者同步，实现在光源10发出的蓝激光入射至红光转换区212生成红荧光时，液晶调制组件30接收到红荧光与红色像素帧对应的数字调制信号，进行处理后生成红色图像光；在光源10发出的蓝激光入射至绿光转换区213生成绿荧光时，液晶调制组件 30接收到绿荧光与绿色像素帧对应的数字调制信号，进行处理后生成绿色图像光；在光源10发出的蓝激光入射至散射区211时，液晶调制组件30 接收到蓝光与蓝色像素帧对应的数字调制信号，进行处理后生成蓝色图像光。

继续参阅图3，该显示系统还包括第二光学器件60与第一光学器件70，第二光学器件60设置于波长转换装置20的出射光路上，其可对受激光(包括红荧光与绿荧光)与蓝光进行处理，并将处理后的光射入液晶调制组件 30；第一光学器件70设置于液晶调制组件30的出射光路上，其可对图像光进行处理并出射；第二光学器件60与第一光学器件70可以为中继透镜或镜头等光学元件。

在另一具体的实施例中，如图4(a)-4(b)所示，多个颜色分区还包括第一空白区214、第二空白区215以及第三空白区216，第一空白区214 设置于红光转换区212以及绿光转换区213之间，第二空白区215设置于绿光转换区213以及散射区211之间，第三空白区216设置于散射区211 以及红光转换区212之间；在第一空白区214、第二空白区215以及第三空白区216，光源10处于关闭状态，即当第一空白区214/第二空白区215/ 第三空白区216与光源10的出射方向对应时，光源10不出射光。

进一步地，第一空白区214、第二空白区215以及第三空白区216的角度与液晶调制组件30的LC响应时间相关；具体地，三个空白区(包括第一空白区214、第二空白区215以及第三空白区216)的角度相等，波长转换装置20转过空白区所花费的时间与LC响应时间接近，例如，空白区的角度可对应一个PWM周期，即在一个PWM周期的时间间隔内波长转换装置20转动了与空白区对应的角度。

绿光转换区213的角度大于红光转换区212的角度，且红光转换区212 的角度大于散射区211的角度；例如，散射区211的角度为60°，在图4(a) 中，红光转换区212的角度为90°，绿光转换区213的角度为120°，第一空白区214、第二空白区215以及第三空白区216的角度均为30°；在图4 (b)中，散射区211的角度为40°，红光转换区212的角度为80°，绿光转换区213的角度为180°，第一空白区214、第二空白区215以及第三空白区216的角度均为20°。

在又一具体的实施例中，如图5所示，多个颜色分区还包括多个缓冲区(图中未标识)，缓冲区设置于红光转换区212与第三空白区216之间、绿光转换区213与第一空白区214之间、绿光转换区213与第二空白区215 之间、散射区211与第二空白区215之间或散射区211与第三空白区216 之间；在每个缓冲区，光源10处于关闭状态。

进一步地，多个缓冲区包括第一红光缓冲区217a、第二红光缓冲区 217b、第一绿光缓冲区218a、第一绿光缓冲区218a、第一蓝光缓冲区219a 以及第二蓝光缓冲区219b；在第一红光缓冲区217a、第二红光缓冲区217b、第一绿光缓冲区218a、第一绿光缓冲区218a、第一蓝光缓冲区219a以及第二蓝光缓冲区219b，光源10均处于关闭状态。

第一红光缓冲区217a设置于红光转换区212以及第一空白区214之间，第二红光缓冲区217b设置于红光转换区212以及第三空白区216之间，即第一红光缓冲区217a、红光转换区212以及第二红光缓冲区217b依次相邻；第一红光缓冲区217a与第二红光缓冲区217b的结构与材料可与红光转换区212相同，比如：在制作红光转换区212的同时，可形成位于红光转换区212两侧的第一红光缓冲区217a与第二红光缓冲区217b。

第一绿光缓冲区218a设置于绿光转换区213以及第一空白区214之间，第二绿光缓冲区218b设置于绿光转换区213以及第二空白区215之间，即第一绿光缓冲区218a、绿光转换区213以及第二绿光缓冲区218b依次相邻；第一绿光缓冲区218a与第二绿光缓冲区218b的结构与材料可与绿光转换区213相同，比如：在制作绿光转换区213的同时，可形成位于绿光转换区213两侧的第一绿光缓冲区218a与第二绿光缓冲区218b。

第一蓝光缓冲区219a设置于散射区211以及第二空白区215之间，第二蓝光缓冲区219b设置于散射区211以及第三空白区216之间，即第一蓝光缓冲区219a、散射区211以及第二蓝光缓冲区219b依次相邻；第一蓝光缓冲区219a与第二蓝光缓冲区219b的结构与材料可与散射区211相同，比如：在制作散射区211的同时，可形成位于散射区211两侧的第一蓝光缓冲区219a与第二蓝光缓冲区219b。

通过在空白区的前后边缘分别设置一小段区域，以与相邻的区域相配合，能够防止在边界位置处出现不完整的光斑(如图5中的椭圆光斑A)，避免导致亮度异常，光斑A的尺寸决定了缓冲区的角度，光斑A的尺寸越大，缓冲区的角度越大。

可选地，还可以在波长转换装置20上设置完全不填充荧光或具有散射功能的区段，以减少材料消耗，降低波长转换装置20的重量。

可以理解地，空白区与缓冲区的角度也可以均为预设角度的整数倍，即红光转换区212、绿光转换区213、散射区211、第一空白区214至第三空白区216、第一红光缓冲区217a、第二红光缓冲区217b、第一绿光缓冲区218a、第二绿光缓冲区218b、第一蓝光缓冲区219a以及第二蓝光缓冲区219b的角度为预设角度的整数倍，该预设角度为根据经验或应用需要预先设置的角度值，比如：5°。

进一步地，将每个颜色分区的角度为预设角度的整数倍的目的在于：调制方案的设计要考虑4个同步(PWM、颜色分配、波长转换装置20以及液晶响应)以及显示的综合质量(白平衡、亮度或减少串色干扰等)，因此预设角度的选择设置可以让整个设计更加简洁，优化驱动芯片的执行效率，直接影响到驱动芯片的成本与功耗。另外，在不能整除的情况下，时钟频率要设计的更高来满足光源10的驱动信号频率、液晶调制组件30 的驱动信号频率的最小公倍数。可以理解地，由于波长转换装置20的转速是固定的，即保持匀速转动，不会出现变速转动的情况，在实际应用中，可以不考虑驱动信号频率，保证波长转换装置20的周期与光源10的周期以及液晶调制组件30的周期对应即可。

基于上述描述的显示系统，本实施例所采用的改善串色问题的方案具体如下：

多个像素帧周期包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期；红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期的时间长度相同；或者红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期的时间长度不同，例如：绿色像素帧周期的时间长度大于红色像素帧周期的时间长度，红色像素帧周期的时间长度大于蓝色像素帧周期的时间长度，如图6所示，红色像素帧帧周期包括4个PWM周期，绿色像素帧帧周期包括6个PWM周期，蓝色像素帧帧周期包括2个PWM周期，且每个PWM 周期与波长转换装置20的30°的区域对应，即在一个PWM周期的时间间隔内，波长转换装置20转动30°，在一个帧周期的时间间隔内，波长转换装置20转动360°。

在一具体的实施例中，在一像素帧周期中，当一个像素的灰度值小于预设灰度值时，像素帧调制信号中的第一个PWM信号对应到该像素的波形为低电平开始、高电平结束；当该像素的灰度值大于或等于预设灰度值时，像素帧调制信号中的第一个PWM信号对应到该像素的波形为高电平开始、低电平结束。

例如，假设每个像素帧周期包括4个PWM周期，在8位系统可将预设灰度值设置为128，以一个像素为例，假设在第M(M≥1)像素帧待显示的图像数据中该像素的灰度值为63，在第(M+1)像素帧待显示的图像数据中该像素的灰度值为191，在第(M+2)帧待显示的图像数据中该像素的灰度值为223；根据液晶在任意两个灰度级之间的切换特性，可将两个连续的PWM周期对应的PWM信号组合成一个单一脉冲。当该像素的灰度值从63切换到191时，对应的数字调制信号的波形可如图7(a)所示， PWM周期P1-P4对应第M像素帧周期，PWM周期P5-P8对应第M+1像素帧周期，其中PWM周期P1-P4对应的为灰度值63的波形，PWM周期 P5-P8对应的为灰度值191的波形；可以看出，由于灰度值63小于灰度值 128，PWM周期P1对应的PWM信号以低电平开始并以高电平结束；由于灰度值191大于灰度值128，PWM周期P5对应的PWM信号以高电平开始并以低电平结束。当该像素的灰度值从191切换到223时，对应的数字调制信号的波形可如图7(b)所示，其中，PWM周期P9-P12对应第M+2 像素帧周期，PWM周期P9-P12对应的为灰度值223的波形；可以看出，由于灰度值223大于灰度值128，PWM周期P9对应的PWM信号以高电平开始并以低电平结束。

在本发明的一些实施方式中，在同一个像素帧周期内相同颜色的像素对应的PWM信号的波形可以不同；例如，如图2所示，第三个PWM周期的PWM信号的波形与第四个PWM周期的PWM信号相同，第一个PWM 周期的PWM信号的波形与第二个PWM周期的PWM信号以及第三个PWM周期的PWM信号不同，第二个PWM周期的PWM信号的波形与第三个PWM周期的PWM信号不同。

按照同一像素帧周期内的不同PWM周期的功能，可分为第一PWM周期组和第二PWM周期组。像素帧调制信号依时序至少包括用于满足液晶响应要求的第一PWM信号组(对应第一PWM周期组)以及用于满足灰阶要求的第二PWM信号组(对应第二PWM周期组)。第一PWM信号组至少包括一个PWM周期，使得第一PWM信号组对应的时间大于液晶响应时间，且第一PWM信号组对应的时间与液晶响应时间的差小于一个 PWM周期的时间。也即，使得第一PWM周期组所包含的PWM周期恰好能够覆盖LC响应时间。

在本发明的一些实施方式中，在一像素帧周期内，至少存在第一灰度范围，使得当一个像素的灰度值在第一灰度范围内时，第一PWM信号组的PWM信号与第二PWM信号组的PWM信号对应到该像素的波形不同。可以理解，通常地，为了满足液晶响应，在本发明的一些实施方式中，第一PWM信号组的PWM信号与第二PWM信号组的PWM信号在任何灰度值下都不相同。该技术方案可以最大化的优化显示效果，使得显示的图像灰度更为精准。

可以理解地，第二PWM信号组内的各PWM周期的波形也可以均不相同；或者为了调节方便，可以将第二PWM信号组内的各PWM周期的波形设置为相同。

可选地，为了节省运算资源(包括硬件成本和软件功耗)，在同一个帧周期内相同颜色的像素对应的PWM信号的波形也可以相同。不同的计算方案选择分别基于不同的性能或成本的考量。

在液晶空间光调制器的应用场景下，本实施例基于数字调制模式，采用一种基于向后看的查表法的液晶调制方式，根据上一像素帧灰阶和本像素帧灰阶，确定当前像素帧的PWM信号的波形；通过将Binary Rudder与 PWM二维控制相结合，能够快速确定PWM信号的波形，使得液晶加速改变方向，进而缩短液晶从上一灰度值切换到当前灰度值所需的切换时间，防止出现因液晶响应速度较慢导致的串色等问题，有助于提升显示质量。

请参阅图8，图8是本申请提供的显示方法一实施例的流程示意图，该方法应用于上述实施例中的显示系统，该方法包括：

步骤81：控制图像处理器基于上一像素帧图像数据与当前像素帧图像数据，确定数字调制信号的波形。

具体地，基于连续两个像素帧周期的前一像素帧周期的图像数据与当前像素帧周期的图像数据，确定当前像素帧周期的像素帧调制信号的波形。

可控制光源产生第二光源光，该光源可以为纯激光光源或LED光源，即该第二光源光可以为激光和/或LED光；然后控制波长转换装置对第二光源光进行处理，得到第一光源光。具体地，波长转换装置包括多个颜色分区，当第二光源光入射到颜色分区时，颜色分区可对第二光源光进行散射，并透射/反射至液晶调制组件，或者对第二光源光进行转换处理，将其转换成其他颜色/波长的光。

图像处理器可接收视频数据，对视频数据处理后，得到多帧图像数据；数字调制信号的帧周期包括多个像素帧周期，将每个像素帧周期拆分成多个PWM周期，即每个像素帧周期包括多个PWM周期。像素帧调制信号与像素帧周期对应，PWM信号与PWM周期一一对应。

步骤82：控制液晶调制组件基于数字调制信号对第一光源光进行调制，得到图像光。

液晶调制组件可以为LCoS，LCoS在接收到第一光源光与数字调制信号后，可利用数字调制信号对第一光源光进行调制，生成相应的图像光。

为降低液晶响应速度太慢对显示的影响，本实施例利用当前像素帧图像的灰度值与上一像素帧图像的灰度值，直接确定当前数字调制信号的波形，通过控制数字调制信号的波形加快液晶的响应速度，无需通过改变驱动电压或像素的灰度值来改善显示效果，实现简单。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种显示系统，其特征在于，包括：

液晶调制组件，用于基于数字调制信号对第一光源光进行调制，得到图像光，每帧所述数字调制信号的帧周期包括多个像素帧周期，所述像素帧周期包括多个PWM周期，每帧所述数字调制信号包括多个与所述像素帧周期对应的像素帧调制信号，每个所述像素帧调制信号包括多个PWM信号，所述PWM信号与所述PWM周期一一对应；

图像处理器，用于基于连续两个所述像素帧周期的前一所述像素帧周期的图像数据与当前所述像素帧周期的图像数据，确定当前所述像素帧周期的所述像素帧调制信号的波形。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，

各所述PWM周期的时长相等，所述PWM信号对应到单个像素的波形至多仅包含一个高电平和一个低电平。

3.根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于，

在一所述像素帧周期中，当一个像素的灰度值小于预设灰度值时，所述像素帧调制信号中的第一个所述PWM信号对应到该像素的波形为低电平开始、高电平结束；当该像素的灰度值大于或等于所述预设灰度值时，所述像素帧调制信号中的第一个所述PWM信号对应到该像素的波形为高电平开始、低电平结束。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的显示系统，其特征在于，

所述像素帧调制信号依时序至少包括用于满足液晶响应要求的第一PWM信号组以及用于满足灰阶要求的第二PWM信号组，所述第一PWM信号组至少包括一个所述PWM周期，所述第一PWM信号组对应的时间大于液晶响应时间，所述第一PWM信号组对应的时间与所述液晶响应时间的差小于一个所述PWM周期的时间；

在一所述像素帧周期内，至少存在第一灰度范围，使得当一个像素的灰度值在所述第一灰度范围内时，所述第一PWM信号组的所述PWM信号与所述第二PWM信号组的所述PWM信号对应到该像素的波形不同。

5.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，

所述多个像素帧周期包括红色像素帧周期、绿色像素帧周期以及蓝色像素帧周期，所述绿色像素帧周期的时间长度大于所述红色像素帧周期的时间长度，所述红色像素帧周期的时间长度大于所述蓝色像素帧周期的时间长度，所述红色像素帧周期、绿色像素帧周期和蓝色像素帧周期共包含6～15个所述PWM周期。

6.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，还包括：

光源，用于产生第二光源光；

波长转换装置，设置于所述第二光源光的光路上，用于对所述第二光源光进行处理，得到第一光源光；

其中，所述波长转换装置包括多个颜色分区，所述多个颜色分区包括沿环形方向设置的红光转换区、绿光转换区以及散射区，用于时序产生红荧光、绿荧光以及蓝光。

7.根据权利要求6所述的显示系统，其特征在于，

所述颜色分区的角度为预设角度的整数倍，所述PWM周期的时间长度为所述预设角度对应的时间长度的整数倍。

8.根据权利要求6所述的显示系统，其特征在于，

所述多个颜色分区还包括第一空白区、第二空白区以及第三空白区，在所述第一空白区、所述第二空白区以及所述第三空白区，所述光源处于关闭状态；所述第一空白区设置于所述红光转换区以及所述绿光转换区之间，所述第二空白区设置于所述绿光转换区以及所述散射区之间，所述第三空白区设置于所述散射区以及所述红光转换区之间；其中，所述第一空白区、所述第二空白区以及所述第三空白区的角度与所述液晶调制组件的液晶响应时间相关。

9.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，

所述显示系统还包括存储设备，所述存储设备用于存储查找表，所述查找表建立了前后两个所述像素帧周期的图像数据与当前所述像素帧周期的所述像素帧调制信号的波形之间的关系。

10.一种显示方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的显示系统，所述方法包括：

控制图像处理器基于连续两个所述像素帧周期的前一所述像素帧周期的图像数据与当前所述像素帧周期的图像数据，确定当前所述像素帧周期的所述像素帧调制信号的波形，所述数字调制信号对应的帧周期包括多个像素帧周期，所述像素帧周期包括多个PWM周期，每帧所述数字调制信号包括多个与所述像素帧周期对应的像素帧调制信号，每个所述像素帧调制信号包括多个PWM信号，所述PWM信号与所述PWM周期一一对应；

控制液晶调制组件基于所述数字调制信号对所述第一光源光进行调制，得到图像光。

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