專利名稱：用后伽瑪校正轉(zhuǎn)換速率限制減少閃耀的人工產(chǎn)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用液晶顯示器(LCD)的視頻系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及在硅成像器上使用普通白色液晶的視頻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
硅液晶(LCOS)可認為是一種形成于硅片上的大規(guī)模液晶。該硅片被分割成微型平板電極的增量陣列。液晶的微小增量區(qū)域受到由每個微型平板和公共平板產(chǎn)生的電場的影響。每一個這樣的微型平板和相應(yīng)的液晶區(qū)域被稱為成像器的一個單元。每個單元對應(yīng)于一個獨立的可控像素。公共平板電極暴露在液晶的另一側(cè)。每個單元或像素以同樣的亮度保持被點亮，直到改變了輸入信號，由此被作為一個取樣并保持。如陰極射線管中的磷光體的情形一樣，象素不發(fā)生衰減。每組公共和可變平板電極形成一個成像器。為每種顏色提供一個成像器，在這種情況下，為紅色、綠色和藍色各提供一個成像器。
通常使用雙倍幀(frame-doubled)信號，即通過響應(yīng)給定的輸入圖像首先發(fā)送正常幀(正片)和然后發(fā)送反相幀(負片)來驅(qū)動LCOS顯示器的成像器，以消除30赫茲閃爍。正片和負片的產(chǎn)生確保每個像素都是由后面跟隨有一個負電場的一個正電場寫入。由此得到的驅(qū)動場有一個零直流(DC)分量，該分量是避免成像器的圖像趨穩(wěn)性(image sticking)和最終永久退化所必需的。已經(jīng)確定人眼響應(yīng)由這些正片和負片所產(chǎn)生的像素的亮度平均值。
將驅(qū)動電壓提供給LCOS陣列每一側(cè)上的平板電極。在本發(fā)明配置所附屬的當(dāng)前優(yōu)選的LCOS系統(tǒng)中，公共平板總是處于大約8伏的電位。這一電壓是可調(diào)的。微型平板陣列中其它平板的每一個在兩個電壓范圍內(nèi)工作。對于正片，電壓在0伏到8伏之間變化。對于負片，電壓在8伏到16伏之間變化。
提供給成像器，并由此而提供給成像器的每個單元的光被場極化。個液晶單元響應(yīng)于由所述平板電極施加到所述單元的電場的均方根值，對輸入光的極化進行旋轉(zhuǎn)。一般來講，各單元不對所施加的電場的極性(正或負)做出響應(yīng)。相反的，每個像素單元的亮度一般只是該單元的入射光的極化旋轉(zhuǎn)的函數(shù)。但實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于光的同一極化旋轉(zhuǎn)，亮度可以在正負場極性之間稍作變化。這種亮度的變化會在所顯示的圖像中引起不希望的閃爍。
在本實施例中，在正片或負片的任一情況下，隨著用于驅(qū)動各單元的場接近對應(yīng)于8伏的零電場強度，靠近的各單元轉(zhuǎn)為白色，這對應(yīng)于條件“全部”(full)。其它系統(tǒng)也是可能的，例如公共電壓設(shè)為0伏的系統(tǒng)。很明顯，此處講授的本發(fā)明的配置可應(yīng)用于所有這樣的正電場和負電場LCOD成像器驅(qū)動系統(tǒng)。
當(dāng)施加于微型平板電極的可變電壓小于施加于公共平板電極的電壓時，將圖像規(guī)定為正片，因為微型平板電極電壓越高，像素越亮。相反的，當(dāng)施加于微型平板電極的可變電壓大于施加于公共平板電極的電壓時，將圖像規(guī)定為負片，因為微型平板電極電壓越高，像素越暗。對圖像正或負的指定，不應(yīng)當(dāng)與用于區(qū)分交錯的視頻格式中的場類型的術(shù)語相混淆。
LCOS現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀況要求對共模電極電壓、指示的VITO的調(diào)整精確位于用于LCOS的正場和負場驅(qū)動之間。下述的ITO涉及物質(zhì)銦錫氧化物(indium tin oxide)。為了將閃爍減到最小，也為了防止被稱為圖像趨穩(wěn)性的現(xiàn)象，平均補償是必需的。
具有LCOS成像器的光引擎在顯示變換函數(shù)中有嚴重的非直線性，其可通過被稱為伽瑪表的數(shù)字查尋表進行校正。伽瑪表校正在變換函數(shù)中的增益差異。雖然進行了這一校正，但用于正常白色LCOS成像器的LCOS成像變換函數(shù)中強大的非直線性意味著暗區(qū)有非常低的光對電壓增益。從而，在較低亮度級別，需要由非常不同的電壓級別驅(qū)動在亮度上僅有適度不同的相鄰像素。這制造出一個具有與希望的場正交的分量的彌散電場(fringing electrical field)。這一正交電場產(chǎn)生比所希望更亮的像素，該像素又能在物體邊緣產(chǎn)生所不希望的明亮。這種正交電場的出現(xiàn)是所述的旋轉(zhuǎn)位移(disclination)。由旋轉(zhuǎn)位移引起并由觀察器覺察的圖像人工產(chǎn)物(artifact)是表示的閃耀(sparkle)。在基礎(chǔ)圖像上其中發(fā)生旋轉(zhuǎn)位移的圖像區(qū)域出現(xiàn)光的閃耀。實際上，受到旋轉(zhuǎn)位移影響的暗像素太亮了，經(jīng)常是它們所應(yīng)有的亮度的5倍。對于由成像器產(chǎn)生的每種顏色，出現(xiàn)紅色、綠色、和藍色的閃耀。但是，當(dāng)發(fā)生該問題時，綠色閃耀是最明顯的。因此，由旋轉(zhuǎn)位移引起的圖像人工產(chǎn)物也稱為綠色閃耀問題。
LCOS成像是一項新技術(shù)并且由旋轉(zhuǎn)位移引起的綠色閃耀是一種新問題。各種由他人提出的解決方案包括對圖像的整個發(fā)光分量進行信號處理，并且這樣做，使得整個圖像的質(zhì)量退化。減少旋轉(zhuǎn)位移和由此得到的閃耀的折衷方案是實際上根本沒有水平清晰度的圖像。在那種方式下，不能簡單地以犧牲圖像細節(jié)和清晰度為代價。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會盼望在成像器中處理和徹底解決歸因于旋轉(zhuǎn)位移的閃耀人工產(chǎn)物問題，即在哪里發(fā)生了旋轉(zhuǎn)位移。但是，在諸如LCOS的顯現(xiàn)技術(shù)中，除了LCOS成像器的制造商之外的參與者沒有在成像器中定位所述問題的機會。此外，沒有跡象表明基于成像器的解決方案將會適用于所有的LCOS成像器。因此，急需為該問題提供一種解決方案，其能夠不用修改LCOS成像器而得以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
此處講授的本發(fā)明的配置解決了在液晶成像器中因旋轉(zhuǎn)位移而引起的閃耀問題，而不降低結(jié)果顯示的高清晰度。此外，缺少通過修改成像器而處理該問題的機會，本發(fā)明性的配置通過在伽瑪校正之后修改視頻驅(qū)動信號有利地解決了閃耀問題，因而有利地提出了一種可被應(yīng)用于包括LCOS成像器的所有液晶成像器的解決方案。轉(zhuǎn)換速率限制有利的沒有不可接受的降低高清晰顯示的細節(jié)。此外，可根據(jù)成像器的操作，調(diào)整或校準轉(zhuǎn)換速率限制形式的信號處理，并且因此，可在不同的視頻系統(tǒng)中使用該信號處理和為不同的成像器進行細微的調(diào)整。
在當(dāng)前優(yōu)選的實施例中，可在伽瑪校正之后對諸如R、G和B的視頻驅(qū)動信號中的一個和多個進行轉(zhuǎn)換速率限制，以限制鄰近像素間亮度級別上的差異。轉(zhuǎn)換速率是可調(diào)的。調(diào)整有利的相互獨立，并可以有利的被涉及到成像器的操作。可以期望閃耀減少的處理以便顯著地減少閃耀問題。
閃耀減少處理以減少LCOS成像器中旋轉(zhuǎn)位移的方法，來限制鄰近像素間的亮度級別。轉(zhuǎn)換速率限制是可選的并可以表示為數(shù)值，例如1023數(shù)字步長范圍中的數(shù)值60(60/1023)。由于導(dǎo)致閃耀人工產(chǎn)物的旋轉(zhuǎn)位移是成像器工作的函數(shù)，因此從正和負轉(zhuǎn)換速率中選擇的限制值涉及成像器的工作特性。
附圖簡述

圖1是用于液晶成像器的視頻顯示系統(tǒng)的方框圖，所述液晶成像器具有根據(jù)本發(fā)明配置的閃耀減少處理。
圖2是用于解釋圖1中轉(zhuǎn)換速率限制器的操作的方框圖。
具體實施例方式
圖1示出了諸如LCOS視頻系統(tǒng)的視頻顯示系統(tǒng)，并且通常用參考數(shù)字10指示，所述視頻顯示系統(tǒng)10包括減少歸因于液晶視頻系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)位移誤差的閃耀人工產(chǎn)物的信號處理。視頻系統(tǒng)10包含具有亮度和色度分量的分量視頻信號。亮度和色度分量是彩色空間變換器或矩陣14的輸入。彩色空間變換器產(chǎn)生諸如R、G和B的視頻驅(qū)動信號。幀速率乘法器15按慣例剛好放置在伽瑪表16之前，并且就圖1而言，緊接在彩色空間變換器14之后。來自幀速率乘法器的R、G和B信號是各伽瑪表16的輸入。伽瑪表產(chǎn)生伽瑪校正的視頻驅(qū)動信號Rγ、Gγ和Bγ。伽瑪校正的視頻驅(qū)動信號中的一個或多個是各個轉(zhuǎn)換速率限制器22的輸入，該轉(zhuǎn)換速率限制器產(chǎn)生伽瑪校正的、轉(zhuǎn)換速率限制的視頻驅(qū)動信號R’γ、G’γ和B’γ。在當(dāng)前優(yōu)選的實施例中，所有伽瑪校正的視頻驅(qū)動信號都受轉(zhuǎn)換速率限制，以減少歸因于液晶顯示器24中的旋轉(zhuǎn)位移誤差的閃耀人工產(chǎn)物，其中，對所述旋轉(zhuǎn)位移誤差進行伽瑪校正，并為其提供轉(zhuǎn)換速率限制的視頻驅(qū)動信號。在當(dāng)前優(yōu)選的實施例中，成像器是硅液晶成像器。伽瑪校正的視頻驅(qū)動信號是諸如10比特或11比特信號的數(shù)字信號，并且每個伽瑪校正的視頻驅(qū)動信號的波形是代表亮度級別的數(shù)字取樣的連續(xù)。輸出信號R’γ、G’γ和B’γ具有相似的數(shù)字格式。
圖2示出了各個轉(zhuǎn)換速率限制器22的細節(jié)。轉(zhuǎn)換速率限制器22確保來自轉(zhuǎn)換速率限制器的連續(xù)輸出信號不會變化至大于預(yù)定轉(zhuǎn)換速率。伽瑪校正的視頻驅(qū)動信號是代數(shù)單元221的輸入。代數(shù)單元221的另一輸入是存儲于鎖存器232中的轉(zhuǎn)換速率限制器的在先輸出233。從輸入值中減去最后一個伽瑪校正的輸出值，即轉(zhuǎn)換速率受到限制的值，以確定差值。輸出線路222上的差值是標示為MIN的第一比較器224的輸入和標示為MAX的第二比較器225的輸入。在MIN電路中測試差值以查看該差值是否大于正轉(zhuǎn)換限制S，和也在MAX電路中測試差值以查看該差值是否比負轉(zhuǎn)換限制-S更負。盡管在如圖2所示的實施例中使用了相同的絕對值，但正轉(zhuǎn)換限制和負轉(zhuǎn)換限制并不需要具有相同的絕對值。
所述差值信號222的最高有效位(MSB)是多路復(fù)用器(MUX)228的控制輸入223。該差值的最高有效位指出所述差值的極性并選擇比較器224的輸出226或比較器225的輸出227。當(dāng)差值為正時，選擇MIN比較器的輸出，和當(dāng)差值為負時，選擇MAX比較器的輸出。線229上的多路復(fù)用器的輸出是轉(zhuǎn)換速率限制的差值，其在代數(shù)單元230中被加到前一個轉(zhuǎn)換速率限制的輸出像素的亮度級上，以生成下一個新像素。線231上的代數(shù)單元230的輸出被存儲在鎖存器232中。鎖存器232的輸出是經(jīng)過伽瑪校正后且轉(zhuǎn)換速率受到限制的像素流。為清楚起見，圖2中省略了時鐘信號。
即使轉(zhuǎn)換速率沒有受到限制，圖2示出的轉(zhuǎn)換速率限制器的實施例導(dǎo)致了對應(yīng)于一個像素延遲的一個時鐘周期延遲。因此，如果任何一個經(jīng)過伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號沒有受到轉(zhuǎn)換速率限制，則該伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號必須被延遲例如同一個時鐘周期進行匹配。有可能在某些環(huán)境中，轉(zhuǎn)換速率限制器導(dǎo)致的延遲可以超過一個時鐘周期，但是不需要對延遲匹配電路做相應(yīng)的調(diào)整。
盡管圖2示出的例子中的正和負轉(zhuǎn)換速率具有相同的絕對值，但這不是必須的。有利的，可獨立地將轉(zhuǎn)換速率的取樣值設(shè)置成大于在先的像素值和將取樣值設(shè)置成小于在先的像素值。例如，若正和負轉(zhuǎn)換速率都等于1，則轉(zhuǎn)換速率限制器的連續(xù)的輸出相互間相差不會大于1個數(shù)字值步長。若伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號具有10比特的值，則轉(zhuǎn)換速率限制器的連續(xù)的輸出相互間相差不會大于超出表示1023個步長的1024個狀態(tài)的一個步長。
此處說明的方法和裝置講授如何能在水平方向上約束或限制鄰近像素的亮度級別，并且這些方法和裝置的確能夠解決閃耀問題。然而，這些方法和裝置也可以被擴展到在垂直方向，或在水平和垂直方向兩者上約束或限制鄰近像素的亮度級別。
權(quán)利要求
1.一種用于減少液晶成像器中閃耀人工產(chǎn)物的方法，包含步驟對視頻驅(qū)動信號進行伽瑪校正；和對所述伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號的至少一部分進行轉(zhuǎn)換速率限制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述伽瑪校正步驟還包含產(chǎn)生輸出的步驟，所述輸出包含紅色伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量、藍色伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量和綠色伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量中的至少一個被進行轉(zhuǎn)換速率限制。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含步驟對所述視頻驅(qū)動信號進行去交錯，以提供去交錯的視頻信號；對所述去交錯的視頻信號進行彩色空間變換；和對所述彩色空間變換的視頻信號進行幀速率倍增，上述步驟是在對倍增的視頻驅(qū)動信號進行伽瑪校正之前執(zhí)行的。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，還包含獨立地選擇各個所述伽瑪校正后視頻驅(qū)動信號分量的轉(zhuǎn)換速率限制的步驟。
6.一種用于減少液晶成像器中的閃耀人工產(chǎn)物的裝置，包含用于對視頻驅(qū)動信號進行伽瑪校正，以提供伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號的設(shè)備；和用于對所述伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號進行轉(zhuǎn)換速率限制的轉(zhuǎn)換速率限制器。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包含用于具有減少所述液晶成像器中閃耀人工產(chǎn)物的電路的液晶成像器的視頻顯示系統(tǒng)，所述電路包括用于對所述視頻驅(qū)動信號進行彩色空間變換的彩色空間變換器，其中，所述伽瑪校正設(shè)備件對所述彩色空間變換后的視頻驅(qū)動信號進行伽瑪校正。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，所述電路還包括用于在所述幀速率倍增的視頻信號被伽瑪校正之前對所述彩色空間變換的視頻信號進行幀速率倍增的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號包含紅色伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量、藍色伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量和綠色伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，還包含用于獨立的選擇各個所述伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號分量的轉(zhuǎn)換速率限制的裝置。
11.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換速率限制器還包含用于確保來自所述轉(zhuǎn)換速率限制器的連續(xù)輸出信號不會變化超出預(yù)定轉(zhuǎn)換速率的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換速率限制器還包括代數(shù)單元，用于提供表示所述伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號和在先的伽瑪校正后的轉(zhuǎn)換速率限制的輸出之間的差值的差值信號；鎖存器，用于存儲所述在先的伽瑪校正后的轉(zhuǎn)換速率限制的輸出；至少一個比較器，用于確定所述差值是否超過了所述預(yù)定的轉(zhuǎn)換速率；和第二代數(shù)單元，用于將來自所述至少一個比較器的輸出加到前一個轉(zhuǎn)換速率限制的輸出像素的亮度級上，以產(chǎn)生下一個新像素。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述至少一個比較器包括確定所述差值信號是否大于一個預(yù)定正轉(zhuǎn)換速率的第一比較器，和確定所述差值信號是否比預(yù)定的負轉(zhuǎn)換速率更負的第二比較器。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述預(yù)定的正轉(zhuǎn)換速率的絕對值與所述預(yù)定的負轉(zhuǎn)換速率的絕對值相等。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)換速率限制器還包括一個多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器使用所述差值信號的最高有效位作為控制輸入以便從所述第一比較器和所述第二比較器中選擇輸出。
全文摘要
用于減少液晶成像器中的閃耀人工產(chǎn)物(sparkleartifacts)的裝置(10)，包括用于對視頻驅(qū)動信號進行伽瑪校正以提供伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號的設(shè)備(16)，和用于對伽瑪校正后的視頻驅(qū)動信號進行轉(zhuǎn)換速率限制的轉(zhuǎn)換速率限制器(22)。該裝置還包括去交錯器(12)和用于對去交錯的視頻驅(qū)動信號進行彩色空間變換的彩色空間變換器(14)，其中用于伽瑪校正的設(shè)備對彩色空間變換后的視頻驅(qū)動信號進行校正。在伽瑪校正之后，對諸如R、G和B的一個或多個視頻驅(qū)動信號進行轉(zhuǎn)換速率限制，以限制鄰近像素之間亮度級上的差異。
文檔編號H04N5/20GK1623181SQ02806374
公開日2005年6月1日 申請日期2002年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月12日
發(fā)明者唐納德·H·威利斯 申請人:湯姆森特許公司