顯示器和投影儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種顯示器及投影儀。該顯示器包括雙調(diào)制架構(gòu)，該雙調(diào)制架構(gòu)包括：第一調(diào)制裝置，被配置為從多個(gè)照明集簇產(chǎn)生第一調(diào)制光，其中每個(gè)集簇包括被布置成陣列的多個(gè)照明元件，并且其中每個(gè)集簇及其照明元件陣列被配置成產(chǎn)生包括PSF的照明模式；第二調(diào)制裝置，其與第一調(diào)制裝置光學(xué)串聯(lián)布置，使得由第一調(diào)制裝置的照明集簇產(chǎn)生的多個(gè)PSF照射第二調(diào)制裝置的調(diào)制表面；以及控制器，被配置為根據(jù)圖像數(shù)據(jù)對(duì)第一調(diào)制裝置和第二調(diào)制裝置通電。其中，控制器被配置為對(duì)第一調(diào)制裝置通電，使得照明集簇的多個(gè)PSF在圖像的投影期間被動(dòng)態(tài)成形。
【專(zhuān)利說(shuō)明】顯示器和投影儀
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年11月9日、申請(qǐng)?zhí)枮?200980145231. 9"、發(fā)明名稱(chēng)為 "使用集簇光源的定制的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)"的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002] 交叉引用
[0003] 本申請(qǐng)請(qǐng)求2008年11月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)第61/114, 548號(hào)的優(yōu)先 權(quán)，其整體通過(guò)參考合并到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明涉及顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0005] 用于發(fā)光二極管（LED)背光的現(xiàn)有解決方案使用單獨(dú)控制的LED，或者使用被控 制為單個(gè)單元的LED集簇。在每種情況下，向每個(gè)LED提供與每個(gè)其它LED實(shí)質(zhì)上相同的 電壓和電流。
[0006] 各個(gè)LED的發(fā)射模式本質(zhì)上預(yù)先確定了漫射光輸出或點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF)。如圖1 所示，單個(gè)LED 100產(chǎn)生固定的光發(fā)射模式（LED光）110。LED光例如入射到光膜120上， 導(dǎo)致產(chǎn)生整形后的光輸出或PSF 130 (漫射光的模式）。PSF 130本質(zhì)上是恒定的，但是在 強(qiáng)度方面可根據(jù)對(duì)LED通電的亮度級(jí)或調(diào)制而變化。
[0007] 當(dāng)使用光源集簇時(shí)，發(fā)生類(lèi)似的結(jié)果。圖2是導(dǎo)致PSF 250的LED集簇200的示 例。此處，PSF 250由來(lái)自LED集簇200的光的聚合構(gòu)成。PSF 250具有不同的形狀，但是 本質(zhì)上還是隨變化的強(qiáng)度而保持恒定不變。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到生成經(jīng)濟(jì)可行的、單獨(dú)調(diào)制的LED背光的重大障礙，是從LED 發(fā)射以及照射到LCD面板背部的光的形狀。本發(fā)明提供了節(jié)省成本的對(duì)背光所發(fā)射的光進(jìn) 行整形的方式。
[0009] 概括而言，本發(fā)明提供了生成任意形狀的PSF。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括LED 集簇，該LED集簇包括利用電壓和/或電流的模式對(duì)LED通電以產(chǎn)生定制PSF的LED的陣 列。陣列能夠?qū)R到矩形點(diǎn)上，或?qū)R到其它任意布置，例如三角形或六邊形。集簇可被控 制為例如單個(gè)單元。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括顯示器，該顯示器包括背光，該背光包括布置成集簇 的光源的陣列，其中，集簇被配置成發(fā)射具有定制PSF的光模式。PSF包括例如經(jīng)由以下中 的至少之一的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)定制：集簇的光源之間的可變間隔，施加到集簇內(nèi)的光源的不同 量的通電，施加到集簇的光源的不同類(lèi)型的通電，集簇的不同光源尺寸。光源例如是LED。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)從可能的通電的組中選擇的通電來(lái)確定定制PSF光模 式，其中，該可能的通電的組中的每個(gè)提供不同的定制PSF。例如，可通過(guò)從可能的通電的組 中選擇的通電來(lái)確定定制PSF光模式，以及基于最接近地對(duì)應(yīng)于集簇的圖像的區(qū)域中的圖 像數(shù)據(jù)為每個(gè)集簇選擇定制PSF光模式，其中，該可能的通電的組中的每個(gè)提供不同的定 制 PSF。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，顯示器還包括布置成以便被集簇照射的光調(diào)制器，其中，光調(diào)制 器的調(diào)制數(shù)據(jù)包括基于照射各個(gè)像素的至少一個(gè)定制PSF而要被應(yīng)用到各個(gè)像素的偽影 減少（artifact reduction)。例如，然后用大致等于或接近于期望圖像的低分辨率版本的 光等級(jí)（light level)對(duì)光集簇通電，以及光調(diào)制器還調(diào)制從集簇發(fā)射的光，使得光接近于 期望圖像。另一調(diào)制包括例如，以使用定制PSF生成的偽影為目標(biāo)的偽影減少技術(shù)。
[0013] 以上實(shí)施例可包括例如，被配置成接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)以及將可變通電模式應(yīng)用到每個(gè) 集簇內(nèi)所選擇的光源組以實(shí)現(xiàn)基于接收到的圖像數(shù)據(jù)選擇的定制PSF的處理器。例如為過(guò) 渡到暗的圖像區(qū)域選擇的所選擇的定制PSF包括窄的PSF，而為對(duì)應(yīng)于亮區(qū)域的圖像區(qū)域 選擇的所選擇的定制PSF包括平的PSF。
[0014] 本發(fā)明可被實(shí)施為一種方法，包括步驟：接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，評(píng)估圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域以確 定圖像區(qū)域的質(zhì)量（quality)，以及將定制PSF應(yīng)用到對(duì)應(yīng)于每個(gè)區(qū)域的光源的集簇，其 中，定制光源最適于照射對(duì)應(yīng)于區(qū)域的光調(diào)制器的范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，最適合的光源包 括用于暗過(guò)渡區(qū)域的窄的PSF，和用于更亮區(qū)域的平的PSF。在另一實(shí)施例中，所選擇的定 制PSF是從定制PSF的組中選擇的。
[0015] 在各個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括為集簇照射的空間調(diào)制器確定調(diào)制的步驟，其中， 所確定的調(diào)制包括基于照射調(diào)制器的集簇的PSF而選擇的偽影減少技術(shù)。
[0016] 可在通用計(jì)算機(jī)、或網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)上以編程方式來(lái)傳統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)設(shè)備中的部分和方 法中的部分，以及可將結(jié)果顯示在連接到通用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算中的任一個(gè)的輸出設(shè)備 上，或者將結(jié)果傳送到用于輸出或顯示的遠(yuǎn)程設(shè)備。另外，以計(jì)算機(jī)程序、數(shù)據(jù)序列和/或 控制信號(hào)呈現(xiàn)的本發(fā)明的任何組件可被實(shí)施為用任何媒介以任何頻率廣播（或發(fā)送）的電 子信號(hào)廣播，其中，該電子信號(hào)廣播包括但不限于無(wú)線廣播、以及在銅線、光纖光纜和同軸 電纜上的傳送等。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017] 通過(guò)與附圖有關(guān)地進(jìn)行考慮時(shí)參考下面的詳細(xì)說(shuō)明，隨著本發(fā)明及其許多伴隨 的優(yōu)點(diǎn)變得更好理解，將容易獲得對(duì)本發(fā)明及其許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)的更完整的理解，在附圖 中：
[0018] 圖1描繪單個(gè)LED PSF ;
[0019] 圖2描繪LED集簇PSF ;
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的集簇中的LED的布置的示意圖；
[0021] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED集簇和PSF的示意圖；
[0022] 圖5是另外根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例可被利用或定制的若干替換PSF的圖；
[0023] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)具有變化大小和可變調(diào)制的各個(gè)光源的集簇的 示意圖；
[0024] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的不同定制PSF所照射的IXD屏上的圖像的圖；
[0025] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)程的流程圖；
[0026] 圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 再次參考附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分或?qū)?yīng)的部分，以及更具體 地參考附圖中的圖3，描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的集簇300中的LED的布置的示意圖。集簇 300是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的例示性集簇，并且集簇300包括3X5陣列的LED(例如，位于陣 列對(duì)角處的LED Rl、C1和LED R3、C5)。在其它實(shí)施例中，具體的行和列可不明顯，而且集 簇可呈現(xiàn)除行列陣列以外的形狀。
[0028] 可以以可變等級(jí)對(duì)集簇內(nèi)的LED通電。例如，在示例性實(shí)施例中，LED R2、C2/C3/ C4/C5各自被示為以Vf = x2V，I = j2mA充電；而包括Rl、Cl的剩余LED被示為根據(jù)大約 Vf = xlV，I = Y mA充電。此處，" xl"和"x2"表示施加到LED的不同電壓。"jl"和"j2" 表示驅(qū)動(dòng)各LED的電流。所提供的不同電壓和電流的數(shù)量?jī)H受集簇中的LED的數(shù)量約束。
[0029] 替選地或附加地，任意的LED對(duì)或LED組（例如行、列或子集簇）之間的間隔不必 恒定不變，以允許另外的光整形可能性。在描繪的示例性陣列實(shí)施例中，LED可包括例如行 的可變間隔和列的可變間隔。利用LED之間的可變間隔、或行之間的指示可變間隔和/或 列之間的指示可變間隔來(lái)定制從集簇中最終投射的PSF。
[0030] 該靈活配置的目標(biāo)是為了增加背光的光整形能力。通電等級(jí)的不同或另外本質(zhì)上 相同的LED的可變間隔導(dǎo)致產(chǎn)生了不同的PSF。在這種情況下，內(nèi)部的LED和中間的LED具 有較小的強(qiáng)度，并且會(huì)趨向于使PSF變平。
[0031] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包含LED L1、L2、L3和L4以及產(chǎn)生PSF 450的LED集 簇400的圖。如所描繪的，以比LED L2和L3(例如以Vf2、12對(duì)LED L2和L3通電，其中， 12 < II)更高的等級(jí)（Vfl、Il)對(duì)LED L1和L4通電。由于不同的通電等級(jí)，LED L2和L3 產(chǎn)生比LEDL1和L4更少的光。結(jié)果為具有定制形狀的漫射的PSF。
[0032] 圖5是另外根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的可被利用或定制的若干可替換PSF的圖。例 如，通過(guò)集簇中LED的可變間隔、集簇內(nèi)LED的可變通電、集簇內(nèi)可變的LED尺寸、集簇內(nèi)可 變的LED屬性、或使所發(fā)出的PSF發(fā)生改變或變化的背光的任意其它變型，可創(chuàng)建所描繪的 PSF。
[0033] 例如，減少集簇的中央處的LED的電壓或電流能夠產(chǎn)生在頂部具有更平的照明輪 廓、在邊緣具有相對(duì)更急劇的下降的PSF。可替選地，能夠比邊緣更劇烈地驅(qū)動(dòng)集簇的中央， 以創(chuàng)建在集簇的中央上方具有比通常亮度更高的PSF。調(diào)整集簇內(nèi)部LED的間隔能用于實(shí) 現(xiàn)通過(guò)修改LED之間的亮度交疊的量而實(shí)現(xiàn)的相似效果。
[0034] 可想到以上變型和其它變型的所有組合。例如，LED集簇發(fā)出定制PSF，其中，集 簇內(nèi)的LED具有不同屬性，這些屬性包括LED之間的可變間隔、不同的通電（例如，電流、電 壓、調(diào)制差異中的任一個(gè)或全部）、不同的自然發(fā)光度、不同的自然顏色、不同的尺寸、不同 類(lèi)型的LED。
[0035] 更具體地，可與表1中所指定的一樣來(lái)生成所描繪的和示例性的定制PSF中的每 個(gè)：
[0036] 表 1
[0037]
【權(quán)利要求】
1. 一種顯示器，其包括雙調(diào)制架構(gòu)，所述雙調(diào)制架構(gòu)包括： 第一調(diào)制裝置，被配置為從多個(gè)照明集簇產(chǎn)生第一調(diào)制光，其中每個(gè)集簇包括被布置 成陣列的多個(gè)照明元件，并且其中每個(gè)集簇及其照明元件陣列被配置成產(chǎn)生包括PSF的照 明模式； 第二調(diào)制裝置，其與第一調(diào)制裝置光學(xué)串聯(lián)布置，使得由所述第一調(diào)制裝置的所述照 明集簇產(chǎn)生的多個(gè)PSF照射所述第二調(diào)制裝置的調(diào)制表面；以及 控制器，被配置為根據(jù)圖像數(shù)據(jù)對(duì)所述第一調(diào)制裝置和所述第二調(diào)制裝置通電， 其中，所述控制器被配置為對(duì)所述第一調(diào)制裝置通電，使得所述照明集簇的所述多個(gè) PSF在圖像的投影期間被動(dòng)態(tài)成形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述第一調(diào)制裝置包括被窄帶光源照射的可 通電調(diào)制裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述第一調(diào)制裝置包括被窄帶光源照射的可 通電調(diào)制裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示器，其中，所述窄帶光源包括LED。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述第一調(diào)制裝置包括被窄帶光源照射的可 通電調(diào)制裝置，并且所述第二調(diào)制裝置包括投影儀調(diào)制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示器，其中，所述顯示器包括投影系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示器，其中，所述控制器通過(guò)以下操作針對(duì)每個(gè)要投影的 集簇確定PSF :對(duì)要顯示的圖像的區(qū)域進(jìn)行平均，以及針對(duì)每個(gè)區(qū)域選擇滿(mǎn)足一組預(yù)定條 件的PSF，并且對(duì)所述第一調(diào)制裝置通電，使得對(duì)應(yīng)于每個(gè)區(qū)域的所述集簇產(chǎn)生針對(duì)該區(qū)域 選擇的所述PSF。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述照明元件本質(zhì)上相同，但以不同的通電水 平通電，并且其中集簇中的照明元件被以不同的通電水平通電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述照明元件本質(zhì)上相同，但被設(shè)置成產(chǎn)生不 同的亮度水平，并且其中集簇中的照明元件被設(shè)置在不同的亮度水平。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示器，其中，通過(guò)開(kāi)啟或關(guān)閉所述元件來(lái)設(shè)置所述照明元 件的亮度水平。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中，經(jīng)由脈寬調(diào)制（PWM)來(lái)設(shè)置所述照明元件的 亮度水平。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，經(jīng)由實(shí)時(shí)可變PSF特性的動(dòng)態(tài)定制來(lái)產(chǎn)生所 選擇的PSF。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中，實(shí)時(shí)可變特性的所述定制包括亮度，并且其 中，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，集簇的第一組照明元件關(guān)閉，而所述集簇的第二組照明元件開(kāi)啟，并 且在接下來(lái)的時(shí)間段內(nèi)，不同的照明元件組被開(kāi)啟或關(guān)閉。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示器，其中，經(jīng)由脈寬調(diào)制（PWM)來(lái)設(shè)置所述亮度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中，能夠?qū)φ彰髟男辛嘘嚵羞M(jìn)行所述實(shí)時(shí) 定制，并且其中所述實(shí)時(shí)定制將對(duì)應(yīng)于圖像的暗部分的照明元件集簇與對(duì)應(yīng)于所述圖像的 亮部分的照明元件集簇有不同的對(duì)待。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中，所述PSF是經(jīng)由對(duì)每個(gè)集簇應(yīng)用定制調(diào)制方 案而定制的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中，所述定制調(diào)制方案包括基于圖像數(shù)據(jù)選擇 的通電方案。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中，所述第二調(diào)制裝置被配置成還調(diào)制從所述 第一調(diào)制裝置發(fā)出的光，并且其中基于對(duì)應(yīng)于所述部分的集簇的PSF來(lái)調(diào)制所述另外的調(diào) 制裝置的部分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中，全部所述照明元件彼此間的間隔恒定。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中，所述顯示器包括裝配有所述調(diào)制器和所述控 制器的投影儀。
21. -種投影儀，包括： 第一調(diào)制器； 控制器，被配置為根據(jù)圖像數(shù)據(jù)對(duì)所述第一調(diào)制器通電，其中所述第一調(diào)制器被通電 以從多個(gè)照明集簇產(chǎn)生第一調(diào)制光，其中每個(gè)照明集簇包括被布置成陣列的多個(gè)可控元 件，并且其中每個(gè)照明集簇及其相應(yīng)的可控元件陣列發(fā)射包括PSF的光；以及 第二調(diào)制器，其與所述第一調(diào)制裝置光學(xué)串聯(lián)布置，使得由所述第一調(diào)制裝置的所述 多個(gè)照明集簇產(chǎn)生的多個(gè)PSF照射所述第二調(diào)制裝置的調(diào)制表面， 其中，所述控制器還被配置成： 根據(jù)照射所述第二調(diào)制器的通電區(qū)域的PSF和所述圖像數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)所述第二調(diào)制器的 區(qū)域通電。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的投影儀，其中，所述控制器還被配置成：基于照射所述第二 調(diào)制器的不同區(qū)域的所述PSF，使用不同的偽影減少方案來(lái)對(duì)所述第二調(diào)制器的所述不同 區(qū)域通電。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的投影儀，其中，根據(jù)照射所述區(qū)域的PSF以及基于所述PSF 選擇的偽影減少技術(shù)來(lái)對(duì)所通電的區(qū)域進(jìn)行通電。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的投影儀，其中，所述第二調(diào)制器的通電包括從所述第二調(diào) 制器的一個(gè)位置到另一個(gè)位置變化的偽影減少。
【文檔編號(hào)】G09G3/34GK104282275SQ201410543207
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2008年11月14日
【發(fā)明者】達(dá)米爾·瓦勒納 申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司