CN1675674A - Lssh液晶显示器中补偿性dataramp的生成 - Google Patents

Lssh液晶显示器中补偿性dataramp的生成 Download PDF

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Abstract

LCD显示的传递函数基于存储在存储器(512、516)中的电光响应值进行选择并提供给DATARAMP发生器(506、510)。电光响应值通过施加与显示灰阶相对应的一系列不同的DATARAMP并记录相关的电光响应而生成。可以将测得的响应与珈玛值或其他选定的显示特性结合并存储在存储器(512、516)中，用于DATARAMP的生成。

Description

LSSH液晶显示器中补偿性 DATARAMP的生成
相关申请的交叉参考
本申请要求于2002年8月9日提交的美国临时专利申请第60/402,212号的优先权，并将其结合于本文中作为参考。
技术领域
本发明涉及利用液晶的投影显示器。
背景技术
显示器用户一直要求对来自各种源的图像进行准确和令人满意的显示。例如，计算机图形、视频、以及静止图像都应该以适当的彩色再现进行显示。为了提供令人满意的显示，将大部分显示器进行设计以显示特定的传递函数，该函数描述了视频信号电平(通常为模拟或数字电压)与显示亮度之间的关系。这种传递函数常常用输入灰阶gin和输出灰阶gout表示为gout＝gin γ，其中γ为常量。灰阶通常介于0与1之间。γ的值可基于所要显示的图像进行选择。例如，对于NTSC广播图像而言，通常选定的值约为2.22，而对于计算机显示而言，通常选定的值为2.5。因此，需要用于测定电光响应(response)和装配液晶显示器以基于这种所测定的响应产生选择响应的方法和装置。
发明内容
测定液晶显示器(LCD)的电光(EO)响应的方法包括以下步骤：将与相应的多个灰阶相关的多个DataRamp(数据斜坡)波形施加到LCD，并记录与多个波形相关的LCD的光学性能的值。在一些具有代表性的实例中，光学性能为LCD传输(transmission)。在另外的实例中，DataRamp波形中的至少一个的最大值高于与LCD黑色值相关的值。
用于测定LCD的EO响应的测量系统包括用于将照明光束对准LCD的照明器和用于接收来自LCD的照明光束的光学接收器。LCD驱动器用来将一系列的DataRamp电压施加到LCD，其中，该DataRamp电压与灰度值相关。在具有代表性的实例中，DataRamp电压包括与相应的灰度值相关的线性部分。
显示驱动器包括用于接收图像信号的视频输入端和用于存储与复合传递函数相关的一组值的存储器。DataRamp发生器用来基于存储在存储器中的复合传递函数值产生DataRamp波形，并用来将DataRamp波形输送到显示器。在其他实例中，显示驱动器输入端用来接收珈玛值，而存储器用来存储LCD电光响应。处理器用来基于所存储的电光响应和珈玛值产生复合传递函数值。
液晶显示系统包括至少一个液晶显示器(LCD)和用于将DataRamp波形提供给LCD的显示驱动器，其中，显示驱动器基于存储在存储器中的传递函数值而产生DataRamp波形。
显示处理器包括用于存储与液晶显示器的复合传递函数相关的值的存储器，以及用来基于所存储的值产生数据斜坡(data ramp)波形的波形发生器。在另外的实例中，输入端用来接收珈玛校正值的示值，而存储器用来存储与经过珈玛(gamma)校正的复合传递函数相关的值。在其他的具有代表性的实例中，珈玛选择器用来选择珈玛值，而珈玛校正处理器用来产生与经过珈玛校正的复合传递函数相关的值并将产生的值导向(direct)存储器。在其他的实例中，存储器用于存储LCD电光(EO)响应，而经过珈玛校正的复合传递函数以所存储的EO响应为基础。
液晶显示系统包括有源矩阵液晶显示器(LCD)，以及用于显示基于有源矩阵LCD的图像的光学系统。存储器用来存储该LCD的复合传递函数，而波形发生器用来基于所存储的复合传递函数产生数据斜坡(data ramp)波形。在其他的实例中，存储器用来存储LCD的电光响应，而处理器用来基于所存储的电光响应生成复合传递函数值。在另外的实例中，处理器用来接收珈玛值并基于珈玛值产生复合传递函数值。在进一步的实例中，提供了与红色、绿色、和蓝色彩色通道相关的LCD，并且存储器用来存储与红色、绿色、和蓝色彩色通道相关的复合传递函数。波形发生器用来产生与红色、绿色、和蓝色彩色通道相关的数据斜坡(data ramp)波形。在另外的实例中，存储器用来存储与红色、绿色、和蓝色彩色通道相关的电光响应。在其他的实例中，处理器用来接收珈玛值，并基于珈玛(γ)值生成复合传递函数值。
显示方法包括获取有源矩阵液晶显示器的电光响应。数据斜坡(data ramp)波形基于电光响应而产生。
以下参照附图对各个实例进行描述。
附图说明
图1是说明用来基于Ramp和DATARAMP电压提供像素值的一部分液晶显示器(LCD)的示意图。
图2是说明用于测定LCD的电光(EO)响应的系统的示意图。
图3是示出波形电压作为时间的函数的线性DATARAMP波形和测试DATARAMP波形的示意图。
图4A-4B示出了在最大和最小传输处剪切之前和之后的EO曲线。
图4C示出了相应于γ＝1时与图4B的EO曲线的倒转相关的EO曲线。
图4D示出了与γ＝2.5相关的传递函数。
图4E示出了基于图4D的传递函数和图4C的反EO曲线的结合的复合传递函数。
图5示出了用于产生经过珈玛校正的图像的LCD显示系统的示意图。
具体实施方式
参照图1，显示系统100包括沿一行或多行和一列或多列排列的像素。图1仅示出了包括代表性像素160、161的列165和行150、151，而其他的像素，以及这些像素的行和列未示出。典型的显示系统包括200-2000行和200-2000列的像素。像素160、161分别包括FET(场效应晶体管)135、138、像素电容器136、139、以及像素电极137、140。将像素电极137、140进行定位以相对于施加于为某些或所有的像素所共用的背板电极170的电压向液晶或其他显示元件提供图像依赖型像素电压。
DATARAMP源102向缓冲器104提供DATARAMP电压，例如时间依赖型电压103。可将DATARAMP电压基于由DATARAMP控制器105提供的控制信号或已存储的显示值进行配置。经过缓冲的DATARAMP电压随后被输送给一系列的列FET，例如作为示例的列FET 106。显示系统100通常包括与像素的每一列相对应的附加的列FET。RAMP源110向比较器111提供RAMP电压，例如时间依赖型(time-dependent)电压109，该比较器还从取样保持(S/H)模块112接收与图像像元(像素)相关的电压。S/H模块112包括取样电容器114、115，这两个取样电容器经由取样输入开关116、117从来自视频源或其他的图像源(图1中未示出)的视频输入端118接收图像电压。模块112还包括与取样电容器114、115相对应的取样输出开关119、120。通常将开关116、117、119、120进行配置，以使得电容器114、115中的一个分别经由相应的开关116、117而充电到与像素电压相对应的取样电压，同时存储在电容器114、115中的另外一个上的像素电压经由相应的开关119、120而输送到比较器111。作为一个特定体实施例，将开关116闭合以允许电容器114充电，并且闭合开关120而使得电容器115上的电压输送到比较器111。开关117、119处于打开状态。在对电容器114充电以及将电容器115上的电压输送到比较器111完成之后，将开关状态反转，使得电容器115充电到与另一像素相对应的像素电压，并且电容器114上的取样电压被输送到比较器111。模块112包括获取并存储位于一列的像素的像素电压的取样电容器114、115，并且可为剩余的列提供附加的模块。在具有代表性的实施例中，将显示列分为八个组，并且八个视频输入端(例如视频输入端118)按顺序切换到与列相关的取样保持模块。例如，第一视频输入端依次切换到用于列1、9、17、...的取样保持模块，第二视频输入端依次切换到用于列2、10、18、...的取样保持模块，而其他的视频输入端以类似的方式进行切换。为了方便起见，图1中仅示出了一个取样保持模块。可将图1的结构称为行扫描、取样保持(LSSH)系统，因为将基于输入视频信号的一行(a row，一行)像素的像素值存储在相应的取样电容器中，随后利用DATARAMP波形而传送到像素中。
DATARAMP波形可基于作为施加电压的函数的液晶传输进行选择，在本文中也被称作电光(EO)响应。EO响应通常依赖于照明波长，并且针对特定装置的EO响应利用合适的照明波长进行测定。通常来说，测定在一个或多个红色、绿色、或蓝色波长范围中进行。传输同样依赖于起偏器的选择和取向，而起偏器效应通常被涵盖中本文中所用的EO响应曲线中。
所选定的液晶显示面板(LCD)的EO响应可采用图2中示出的装置进行测定。LCD驱动器202用来控制LCD 204，通常以驱动电压和定时进行控制，使得显示器闪烁得以降低或最小化。该LCD驱动器还与用来输送与如列与列(column-to-column)一致性校正相关的校正值的个人计算机206或其他装置进行通信(连通)。在EO响应测定之前的列校正通常使得EO响应能够更为准确地测定。照明源208和光学系统210用来以光束211照亮LCD 204，而光学接收器系统212用来从LCD 204接收照明光束。光学系统210可包括用于光束成形的透镜和滤色器、起偏器、或其他光学元件。该光学接收器可以是单个的检测器或检测器阵列。还可以包括积分球或类似的装置。
在具有代表性的实施例中，LCD驱动器202用来提供DATARAMP波形，该波形从0V到高于与标称黑色显示值相关的电压的最大测试电压呈线性斜线上升。DATARAMP波形的激活(active)部分的持续时间与RAMP波形的激活部分近似相同，使得与选定的灰阶相关的电压可以施加到一个或多个像素。LCD驱动器用来记录具有多个视频灰阶的一个或多个显示像素，通常来说，将整个LCD或其主要部分记录成相同的灰阶并测定LCD的传输。多个灰阶可以基于LCD响应进行选择，通常来说，不是所有的灰阶都用来表征显示器。例如，在8比特显示器中，有256个灰阶，但这些灰阶中只有一些通常被用到。灰阶可以与基于DATARAMP波形的电压相关联。可以将传输进行测量，以便大部分的传输测定都与值“1”相关，而少部分的传输测定与值“0”相关。其他的传输测量也是可能的。
LCD的EO曲线也可以通过改变DATARAMP波形进行测量，使得最大(黑色)电压发生改变，并且输送到LCD的视频数据与该最大(黑色)电压相关。对于每一个灰阶而言，施加合适的“最大黑色”DATARAMP电压，测得LCD传输。通过改变DATARAMP波形，可以使用与单个灰阶相关的视频电压。图3示出了可以与固定灰阶视频信号(通常为最大“黑色”电压)一起使用的一系列DATARAMP波形301-307。还示出了线性DATARAMP波形310。
测得的EO响应曲线可以用来选择DATARAMP波形。对于多色显示而言，通常为每一个彩色通道(通常为红色、绿色、和蓝色彩色通道)选定DATARAMP波形。例如，图4A示出了测得的EO响应。如图4B所示，对于小于产生最大传输的电压的电压的传输值被剪切掉。对图4B的EO响应进行倒转以产生如图4C所示的电压作为传输的函数的曲线。基于图4C中的反曲线，可以选定显示珈玛(γ)。例如，如果想获得γ＝1的显示，该反曲线可用来直接产生DATARAMP波形。对于γ的其他值而言，可将反曲线和与γ的选定值相关的传递函数相结合。例如，图4D中示出了针对γ＝2.5的传递函数。图4E中示出了基于图4C-4D的曲线的复合函数V(T(g))。复合函数可以用来生成DATARAMP波形。
在使用一个或多个LCD的典型显示中，用于LCD的DATARAMP波形由使用数模转换器来产生DATARAMP波形的相关的任意波形发生器(AWG)来生成。将与诸如在图4E中示出的具有代表性的传递函数这样的复合函数有关的值提供给AWG，从而产生适当的DATARAMP电压。通常来说，通过AWG生成的电压是这种输入值的线性函数。
不同的LCD结构可以使用其他排列的复合函数。例如，如果最大电压与最小传输相关联，则可将表列复合值倒转。
图5中示出了使用上述的校正值的具有代表性的显示系统。LCD 502-504与相应的LCD驱动器506、508、510通信，例如，这些LCD驱动器可向LCD提供DATARAMP波形和其他的电输入。LCD驱动器506、508、510与相应的存储器512、514、516通信，这些存储器用来接收EO响应数据或复合校正数据。LCD驱动器506、508、510通常包括基于所存储的数据产生DATARAMP波形的波形发生器。此外，设置了校正输入端518、520、522，用来接收如显示珈玛的选定值，而与珈玛的选定值相关的复合数据可以通过处理器产生并存储在存储器中。可供选择地，可以存储不同珈玛值的复合数据组，使得不必生成额外的复合数据。
虽然上面描述了具有代表性的实施例，但应该明白的是，这些实施例在安排和细节上可以进行修改，并且这些实施例的细节不应该用来限定所附权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种确定液晶显示器(LCD)的电光(EO)响应的方法，包括以下步骤：
向所述LCD施加预定的视频驱动电平；
向所述LCD施加具有多个振幅的DataRamp波形；以及记录与所述多个DataRamp振幅相关的所述LCD的光学性能的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所记录的值为LCD传输值。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述DataRamp振幅和所记录的传输值确定所显示的灰阶值。
4.一种用于测定LCD的EO响应的测量系统，包括：
照明器，用于将照明光束对准LCD；
光学接收器，用于接收来自所述LCD的所述照明光束；
LCD驱动器，用于向所述LCD施加具有多个振幅的DataRamp波形；以及
控制器，用于记录与相应的LCD传输值相关的所述DataRamp振幅。
5.根据权利要求4所述的测量系统，其中，所述控制器用来基于所记录的DataRamp振幅和所述相关的LCD传输值确定LCD传递函数。
6.一种显示驱动器，包括：
视频输入端，用于接收图像信号；
存储器，用于存储与复合传递函数相关的一组值；以及
DataRamp发生器，用来基于存储在所述存储器中的所述复合传递函数产生DataRamp波形，并将所述DataRamp波形输送给显示器。
7.根据权利要求6所述的显示驱动器，还包括：
输入端，用于接收珈玛值；
存储器，用于存储LCD电光响应；以及
处理器，用来基于所存储的电光响应和所述珈玛值生成复合传递函数值。
8.一种液晶显示系统，包括：
液晶显示器(LCD)；以及
根据权利要求6所述的显示驱动器，其中，所述显示驱动器用于向所述LCD提供所述DataRamp波形。
9.一种液晶显示系统，包括：
液晶显示器(LCD)；以及
根据权利要求7所述的显示驱动器，其中，所述显示驱动器用于向所述LCD提供所述DataRamp波形。
10.一种显示处理器，包括：
存储器，用于存储与液晶显示器的复合传递函数相关的值；以及
波形发生器，用来基于所存储的值产生data ramp波形。
11.根据权利要求10所述的显示处理器，还包括用于接收珈玛校正值的示值的输入端，其中，所述存储器用于存储与经过珈玛校正的复合传递函数相关的值。
12.根据权利要求11所述的显示处理器，还包括：
珈玛选择器，用于选择珈玛值；以及
珈玛校正处理器，用于生成与经过珈玛校正的复合传递函数相关的值，并将所述值导向所述存储器。
13.根据权利要求12所述的显示处理器，其中，所述存储器用于存储LCD的电光(EO)响应，并且所述经过γ校正的复合传递函数以所存储的EO响应为基础。
14.一种液晶显示系统，包括：
有源矩阵液晶显示器(LCD)；
光学系统，用来基于所述有源矩阵LCD显示图像；
存储器，用于存储所述LCD的复合传递函数；
波形发生器，用来基于所存储的复合传递函数生成dataramp波形。
15.根据权利要求14所述的液晶显示系统，其中，所述存储器用于存储所述LCD的电光响应，并且还包括用来基于所存储的电光响应生成复合传递函数值的处理器。
16.根据权利要求15所述的液晶显示系统，其中，所述处理器用于接收珈玛值，并基于所述珈玛值生成复合传递函数值。
17.根据权利要求14所述的液晶显示系统，还包括与红色、绿色、蓝色彩色通道相关的LCD，并且所述存储器用于存储与所述红色、绿色、蓝色彩色通道相关的复合传递函数，以及所述波形发生器用于生成与所述红色、绿色、蓝色彩色通道相关的data ramp波形。
18.根据权利要求17所述的液晶显示系统，其中，所述存储器用于存储与所述红色、绿色、蓝色彩色通道相关的电光响应。
19.根据权利要求17所述的液晶显示系统，其中，所述处理器用于接收珈玛值，并基于所述珈玛值生成复合传递函数值。
20.一种显示方法，包括以下步骤：
获取有源矩阵液晶显示器的电光响应；以及
基于所述电光响应生成data ramp波形。
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