TW200426767A - Generation of compensatory DATARAMPs in LSSH liquid crystal displays - Google Patents

Description

200426767 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭露係關於使用液晶之投影顯示器。 【先前技術】 顯示器使用者持續需求來自各種來源，精確且合意之影 像顯示。例如，電腦圖像、視訊、以及靜影像全都應該提 供適當之顏色予以顯示。為了提供可令人接受之顯示，大 邵分顯7F器係經設計而展現明確之轉移函數，該明確之轉 移函數說明一般為類比或數位電壓之视訊信號位準與顯示， 亮度之間的關·係。該轉移函數通常係以一輸入灰階‘和一 幸則出灰階g〇ut 丁以表不’其中?為一常數。灰階通常 是介於0與1之間。γ值可基於要顯示之影像予以選擇。例如， 對於NTSC廣播影像所選擇之值通常約為222，而對於電腦顯 示所選擇之值通常為2·5。用於量測光電響應並配置液晶顯 示器以產生一基於該等量測到之響應所選擇之響應的方法 和裝置是有必要的。 【發明内容】 遵目關申請案之交互引用 本申睛案主張2002年8月9日收錄之美國臨時性專利申請案 第60/402,212號之優先權，且係合併引用於本文中。 決定一液晶顯示器（LCD)中光電（E0)響應之方法包含供應 複數個與該液晶顯示器中複數個對應之灰階相關之資料斜 坡波形、以及記錄LCD中與該複數個波形相關之光學特性 值。在某些代表性實施例中，該光學特性為lcd透光率 87226 200426767 (transmission)。在其它實施例中，該等資料斜坡波形中至少有 一波形具有一個比一與LCD黑值（black vabe)相關之值還大之 最大值。 用於決定LCD光電響應之量測系統包含—經配置用以將 照明光束導向-LCD之照明器以及—經配置用以自該咖接 收該照明光束之光學接收器。一LCD驅動器係經配置而供應 -串資料斜坡電壓予㈣，其中該等資料斜坡電壓與灰值相 關。在代表性實施例中，資料斜坡電壓包含與對應之灰值 相關之線性部分。 顯示驅動器·包含一經配置用以接收一影像信號之視訊輸 入以及一經配置用以儲存一組與一合成轉移函數相關之值 的記憶體。一資料斜坡產生器係經配置而基於儲存在記憶 體内之合成轉移函數值產生一資料斜坡波形並將該資料斜 坡波开/傳送至一顯不器。在另外之實施例巾，一顯示驅動 為知入係經配置以接收一伽瑪值，且一記憶體係經配置以 儲存一 LCD光電響應。一處理器係經配置而產生以所儲存之 光電響應和伽瑪值為基礎之合成轉移函數。 液晶顯示系統至少包含一液晶顯示器（LCD)以及一經配置 用以供應一資料斜坡波形予該LCD之顯示驅動器，其中該顯 不驅動器基於儲存在一記憶體内之轉移函數值而產生該資 料斜坡波形。 顯π處理器包含一經配置用以儲存與一液晶顯示器之合 成轉移函數相關之值的記憶體以及一經配置而以該等儲存 值為基礎產生一資料斜坡波形之波形產生器。在另外之實 87226 200426767 一施例：’-輸入係經配置以接收一伽瑪， 孩纪憶體係經配置以儲存與一伽瑪校正人《曰不，且 之值。在又其它之代表 -成轉移函數相關 置以選擇—伽巧值且 —伽瑪選擇器係經配 一瑪校正處理器係經配置以產生與 ‘”、又正合成#移函數相關之值並將該等 體。在其它實施例中，該記悻 (E〇)m m 組係氬配置以儲存一LCD光電

孩伽瑪校正合成轉移函數係基於所儲存之EO 液晶顯示系統包含一主動式矩陣 八矩陣，夜日日顯不器（LCD)以及一 、，至配置而基於_該主動式矩陣 p務、， 二 干1以纊不一影像之光學系統。 -=憶體係經配置以儲存該⑽之合成轉移函數且—波形產 生器係經配置而基於所儲存之合成轉移函數產生_資料斜 坡波形。在其它實施例中，該記憶體係經配置以儲存該㈣ 之光包θ底且一處理器係經配置而基於所儲存之光電響 應產生合成轉移函數值。在另外之實施例中，該處理器係 經配置以接收一伽瑪值並基於該伽瑪值產生合成轉移函 數。在另外之實施例中，提供與紅、、綠、及藍色通道相關 之LCD，且該記憶體係經配置以儲存與該紅、綠、及藍色通 道相關之合成轉移函數。該波形產生器係經配置以產生與 該紅、綠、及藍色通道相關之資料斜坡波形。在另外之實 施例中’该i己憶體係經配置以儲存與該紅、綠、及藍色通 道相關之光電響應。在其它之實施例中，該處理器係經配 置以接收一伽瑪值並基於該伽瑪值產生合成轉移函數值。 顯示方法包含取得一主動式矩陣液晶顯示器之光電響 87226 200426767 應。一資料斜坡波形係基於該光電響應而產生的。 這些及其它實施例係引用附圖在底下予以說明。 【實施方式】 引用圖1，一顯示系統100包含配置在一或多列以及一或 多行中之像素。圖1僅表示包含代表性像素160、161之行165 和列150、151，而未表示其它像素、及像素之列與行。一般 的顯示系統包含200-2000條像素列和200-2000條像素行。像素 160、161分別包含場效電晶體（FET)135、138、像素電容136、 139、以及像素電極137、140。像素電極137、140係經放置而 相關於一施加·至一背面電極170之電壓以提供與影像相關之 像素電壓予一液晶或其它顯示元件，其中該背面電極170對 某些或所有像素係共有的。 一資料斜坡源102供應一資料斜坡電壓，如一與時間有關 之電壓103，至一緩衝器104。該資料斜坡電壓可基於由一資 料斜坡控制器105所提供之控制信號或儲存之顯示值予以配 置。經過緩衝之資料斜坡電壓接著係送至一申行場效電晶 體，如實例性行場效電晶體106。顯示系統100對應於每一條 像素行通常包含額外之行場效電晶體。一斜坡源110提供一 斜坡電壓，如一與時間有關之電壓109，予一比較器111，該 比較器111亦從一取樣暨保持（S/Η)模組112接收與影像圖像元 件（像素）有關之電壓。該S/Η模組112包含取樣電容114、115， 該等取樣電容114、115經由取樣輸入切換器116、117從一來 自一視訊源或其它影像源（未示於圖1)之視訊輸入118接收影 像電壓。模組112對應於取樣電容1 14、1 15亦包含取樣輸出 87226 200426767 切換器119、120。切換哭以， 配置而使得電容114、115 7 119 通常係經分別 117充電至一與一像素心厂經由相對應之切換器Μ、 ‘、包£子應之取樣電壓，而電容114、115 中之另外一個雷交郎* /-it -Λ-, 斤储存又像素電壓係經由相對 器119、120予以送至“一 祁對應 < 切換 車乂态111。作為一特定實施 器116閉合而容許雷^η/ι、A 切換 私备114无電且切換器120閉合而容畔將兩 謂上之電壓送至比較器ln。切換器117、心 在冗成將電容U4充電並將電容115上之電壓送至比較：⑴ ::妾切換器之狀態反轉而使得電容出充電至一對應；另 電壓且電容114上之取樣電壓則傳送至比較器 ill 組112包含對單—行中之像素㈣並儲存像素電壓之 蝴容114、115且可對剩餘之行提供额外之模組。在一代 表㈣施例中，顯示行係分割成人組且人個視訊輸入（如視 Λ如入118)係經循序地切換以取樣並料與該等行相關之模 組。例如’一第-視訊輸入係對行1、9、17…予以循序切 換至取樣暨保持模組、一第二視訊輸入係對行2、1〇、Μ、· 予以循序切換至取樣暨保持模組、以及其它視訊輸入係類 ，地予以切換。4 了方便起見’圖1僅表示-取樣暨保持模 、、、、圖1之配置可視為一種線掃描、取樣暨保持（lssh)系統， 因為一像素線（或列）中基於一輸入視訊信號之像素值係儲存 在相對應之取樣電容中並接著使用資料斜坡波形予以轉移 至像素。 一資料斜坡波形可以所施加之電壓為函數而基於液晶透 光率予以選擇，在本文中亦可視為光電（EO)響應。EO響應 87226 200426767 通常取決於照明波長，且一特定裝置之EO響應係用一適當 之照明波長予以量測。一般而言，量測係於一或多個紅、 綠、或藍光波長範圍予以實施。透光率亦取決於極化器之 選擇和方向’且極化器效應通常係包含在如本文所用之E〇 響應中。 所選擇之液晶顯示面板(LCD)中的E0響應可用一種圖2所 描繪之裝置予以量測。一 LCD驅動器202係經配置以控制一 LCD 204，所使用之驅動電壓和時序通常使顯示閃爍得以減 少或達到最小。LCD驅動器亦接通一個人電腦206或其它裝 置，其中該其·它裝置係經配置以送出與例如行對行均勾性 校正相關之校正值。E0響應量測之前的行校正通常容許更 精確地量測EO響應。一照明源208和一光學系統210係經配置 而以一光束211照明LCD 204，且一光學接收系統212係經配置 而從LCD 204接收照明光束。光學系統210可包含用於光束成 开;^之棱鏡以及彩色滤光器、極化器、或其它光學元件。光 學接收器可為一個單一偵測器或一個偵測器陣列。亦可包 含一整合球（integrating sphere)或類似裝置。 在一代表性實施例中，LCD驅動器202係經配置以提供一 由0伏特線性斜升至一最大測試電壓之資料斜坡波形，其中 该取大測試電壓係大於一與名義黑色顯示值相關之電壓。 該資料斜坡波形中一主動部分之持續期間大約與一斜坡波 形中一主動部分相同，致使一與所選擇之灰階相關之電壓 可予以供應至一或多個像素。LCD驅動器係經配置以寫入一 或多個具有複數個視訊灰階之顯示像素，且一般而言，整 87226 •10- 200426767 個LCD或其貪質邵分係予以寫至lcd中量測到之相同灰階和 透光率。一些灰階可基於LCD響應予以選擇，且通常並非所 有灰階皆用於特徵化一顯示器。例如，在—個8位元顯示器 有256個灰階，但這些灰階中常用到的只有一些。灰階可基 於資料斜坡波形而與電壓相關。透光率可經調整而使得最 大透光量測與值”1”相關且最小透光量測與值，，〇，,相關。其它 透光調整亦是可行的。 一 LCD光電曲線亦可藉由改變資料斜坡波形予以量測而改 變最大（黑色）電壓，且送至LCD之視訊資料係與該最大（黑色） 電壓相關。對於每一個灰階，施加一適當之"最大黑色"資 料斜坡電壓’量測LCD透光率。藉由改變資料斜坡波形，可 使用-與單-灰階相關之視訊電壓。圖3表示一串可搭配一 固疋灰階視訊訊號（一般為最大"黑色”電壓）予以使用之資料 斜坡波形301-307。亦顯示-線性資料斜坡波形31〇。 量測到之赠應曲線可用於選擇—資料斜坡波形。對於 多重彩色顯示器，—資料斜坡波形通常係對每一個彩色通 迢作選擇’-般為紅 '綠 '及藍色通道。例如，一量測到 《EO響應係表示在圖則。料電壓小於產生—最大透光 率《電壓的透光率之值係經截短而示於圖4B中。圖4B之EO 響應可予以倒轉而產生—條騎以透光率為函數之電壓曲 L 1圖4C所不。例如’若一顯示器意圖Y=1，則該倒轉曲 :了一接用於產生資料斜坡波形。對於其它γ值，倒轉曲線 气…轉移函數結合，其中該轉移函數係與所選擇之丫值相 細例如，Y=2·5之轉移函數係示於圖4D中。一以圖4〇4D之 87226 -11 - 200426767 曲線為基礎之合成函數v(丁(g))係示於圖狃中。該合成函數可 用於產生資料斜坡波形。 在一般使用一或多個LCD之顯示器中，LCD之資料斜坡波 形係藉由使用一數位對類比轉換器以產生資料斜坡波形之 相關任意波形產生器（AWG)予以產生，與合成轉移函數，如 圖4E所示之代表性轉移函數，相關之值係提供至該等任意 波形產生器而得以產生適當之資料斜坡波形電壓。一般而 吕，一由任意波形產生器所產生之電壓係該等輸入值之線 性函數。 不同之LCD架構可使用其它合成函數配置。例如，若一最 大電壓與一最小透光率相關，則製成表格之合成值可予以 倒轉。 一使用上述校正值之代表性顯示系統係描繪在圖5中。液 晶顯示器502-504分別接通舉例可提供資料斜坡波形和其它電 性輸入予該等液晶顯示器之液晶顯示驅動器5〇6、5〇8、51〇。 液晶顯示驅動器506、508、510係分別接通經配置用以接收e〇 響應資料或合成校正資料之記憶體512、514、516。液晶顯 示驅動器506、508、510通常包含基於所儲存之資料而產生 貝料斜坡波开》之波形產生器。另外，校正輸入 係經提供並配置而舉例接收一經選擇之顯示伽瑪值，且與 所選擇之伽瑪值相關之合成資料可藉由一處理器予以產生 並儲存在記憶體内。或者，對於各種伽瑪值之成套合成資 料可予以儲存，致使不需產生額外之合成資料。 儘管以上說明了代表性實施例，明顯可知這些實施例之 87226 -12- 200426767 配置和細節可作修改且該等實施例之細節不鹿 <應刼用來限制 附加申請專利範圍之範疇。 【圖式簡單說明】 圖1係一經配置而基於斜坡及資料斜坡提供像素值之液曰 顯示器中一部分概要圖。 圖2係一描繪一用於量測一 LCD中光電（E〇）響應之系統概 要圖。 圖3圖示一以時間為函數表示波形電壓之線性資料斜坡波 形和測試資料斜坡波形。 圖4A-4B描繪一於最大和最小透光率之前及之後所截取的 EO曲線。 圖4C描繪一與圖4B中γ=1對應之EO曲線倒轉相關之EO曲 線。 圖4D描繪一與γ=2.5相關之轉移函數。 圖4Ε描繪一基於圖4D之轉移函數和圖4C中倒轉ΕΟ曲線之 結合的合成轉移函數。 圖5係一經配置用以產生伽瑪校正影像之液晶顯示系統概 要圖。 【圖式代表符號說明】 100 顯示系統 102 資料斜坡源 103 與時間有關之電 104 緩衝器 105 貝料斜坡控制器 87226.doc -13- 200426767 106 行場效電晶體 109 與時間有關之電壓 110 斜坡源 111 比較器 112 取樣暨保持模組 114、115 取樣電容 116 、 117 取樣輸入切換器 118 視訊輸入 119 、 120 取樣輸出切換器 135 、 138 場效電晶體 136 、 139 像素電容 137 、 140 像素電極 150 、 151 列 160、161 像素 165 行 170 背面電極 202 液晶顯不驅動益 204 液晶顯不条 206 個人電腦 208 照明源 210 光學系統 211 光束 212 光學接收系統 301-307 資料斜坡波形 87226.doc -14- 200426767 310 502-504 506、508、 512 、 514 、 518 、 520 、 線性資料斜坡波形 液晶顯不益 510 液晶顯示驅動器 516 記憶體 522 校正輸入

87226.doc -15 -

Claims (1)

1. 200426767 拾、申請專利範園·· h 一種決定一液晶顯示器（LCD)中一光電（EO)響應的方法 其包含： 供應一預定視訊驅動位準予該液晶顯示器； 供應具有複數個振幅之資料斜坡波形予該液胃曰顧一 器；以及 Λ ’曰"、員π $己錄與該複數個資料斜坡振幅相關之該液晶顯示器、 一光學特性之值。 #'时之 2·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該等記綠值係言 示器透光率_值。 、’日曰頒 3·如申請專利範圍第巧之方法，其進一步包含以該 斜坡振幅和記錄之透光率值為基礎以建構所顯示^、 〜、不 < 灰階 4. -種用於決疋液晶顯示器光電響應之量測系統，其包含， 一經由配置用以將一照明光iI。· 明器； 、月光束導向1晶顯示器之照 -經由配置用以接收來自該液晶顯示器之 光學接收器； 尤果又 -經由配置用以供應—具有複數個振幅之資 形予該液晶顯7F器之液晶顯示驅動器；以及 /皮 一經由配置以結合—相對應之液晶顯示器透光率佶 記錄該等資料斜坡振幅之控制器。 U千值以 5·如申請專利範圍第4項之量測系統， 丹中摄控制器伤奴< & 置而以Μ等記錄之資料斜坡振幅 〜、二配 相關（硬晶顯示器透 87226 426767 光率值為基礎決定一液晶顯示器轉移函數。 6· —種顯示驅動器，其包含： 一經配置用以接收一影像信號之視訊輸入； -經配置用以儲存一組與一合成轉移函數相關之數值 的記憶體；以及 經配置用以基於該等儲存在該記憶體内之合成轉耖 函數值來產生一資料斜坡波形並將該資料斜坡波形傳送 至一顯示器之資料斜坡產生器。 7·如申請專利範圍第6項之顯示驅動器，其進一步包含： 經配置·用以接收一伽瑪值之輸入； 經配置用以儲存一液晶顯示器光電響應之記憶體； 以及 經配置用以基於該儲存之光電響應和伽瑪值來產生 合成轉移函數之處理器。 8· —種液晶顯示系統，其包含： 液晶顯不器（LCD);以及 —如申請專利範圍第6項之顯示驅動器，其中該顯示驅 動咨係經配置以供應該資料斜坡波形予該液晶顯示器。 9· 一種液晶顯示系統，其包含： 一液晶顯示器（LCD);以及 —如申請專利範圍第7項之顯示驅動器，其中該顯示驅 動咨係經配置以供應該資料斜坡波形予該液晶顯示器。 10·—種顯示處理器，其包含： —經配置用以儲存與一液晶顯示器之合成轉移函數相 87226 200426767 關之值的記憶體；以及 一經配置而基於該等儲存值以 波形產生器。 生1料斜坡波形之 11_如申請專利範圍第10項之顯示處理器，、、 經配置以接收一伽瑪校正值指示之輸/、進步包含一 係經配置以儲存與一伽瑪校正合 其中孩記憶體 12.如申請專利範圍第㈣之顯示處理器，二數相關之值。 /、進一步向各· 一經配置用以選擇一伽瑪值之伽瑪選擇器；以及口· 一經配置用以產生與一伽瑪校 ，广 口成轉移函數相關之 值並將該等值導向該記憶體之伽瑪校正處理器。關〈 13·如申請專利範圍第12項之顯示處理哭 的 一 、 其中該記憶體係 經配置以儲存一液晶顯示器光電（E 普應，且孩伽瑪校 正合成轉移函數係基於該儲存之光電塑庶 14. 一種液晶顯示系統，其包含： • ^主動式矩陣液晶顯不器; 一經配置而基於該主動式矩陣液晶顯示器以顯示一影 像之光學系統； 抑 一經配置以儲存該液晶顯示器中一合成轉移函數之記 憶體；以及 一經配置而基於該儲存之合成轉移函數以產生資料斜 坡波形之波形產生器。 15·如申請專利範圍第14項之液晶顯示系統，其中該記憶體 係經配置以儲存該液晶顯示器中一光電響應，以及進一 步包含一經配置而基於該儲存之光電響應以產生合成轉 87226 200426767 移函數值之處理器。 6· ★申明專利範圍第15項之液晶顯示系統，其中該處理器 係經配置以接收-伽瑪值並基於該伽瑪值以產生合成轉 移函數值。 17. 如申请專利範圍第讨項之液晶顯示器，其進一步包含與 紅、綠、和藍色通道相關之液晶顯示器，以及該記憶體 係經配置以儲存與該紅、綠、和藍色通道相關之合成轉 移函數’且该波形產生器係經配置以產生與該紅、綠、 和藍色通道相關之資料斜坡波形。 18. 如申請專利範圍第17項之液晶顯示器，其中該記憶體係 經配置以儲存與該紅、綠、和藍色通道相關之光電響應。 19·如申請專利範圍第17項之液晶顯示系統，其中該處理器 係經配置以接收一伽瑪值並產生基於該伽瑪值之合成轉 移函數值。 20. —種顯示方法，其包含： 取得一主動式矩陣液晶顯示器之光電響應；以及 基於該光電響應以產生一資料斜坡波形。 87226 4-