專利名稱：用于驅(qū)動圖像投影用發(fā)光元件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過至少三個發(fā)光元件順序地發(fā)光來投影圖像的方法 和裝置，每個所述發(fā)光元件發(fā)出不同的原色光。
背景技術(shù)：
圖像投影裝置使用發(fā)射原色光(通常為紅、綠和藍(lán)，但不限于此) 的至少三個發(fā)光元件以用于顯示圖像。圖像可以為靜態(tài)圖像或者由一 系列(靜態(tài))圖像構(gòu)建的動態(tài)圖像(視頻)。為創(chuàng)建對人眼而言足夠 質(zhì)量的視頻，序列頻率必須足夠高，其中根據(jù)相關(guān)市場上所采用的標(biāo) 準(zhǔn)通常采用24Hz(電影)、25Hz (PAL標(biāo)準(zhǔn)的電影，以及一些視頻)、 30Hz (轉(zhuǎn)換為NTSC標(biāo)準(zhǔn)的電影)、50Hz (PAL視頻，經(jīng)常隔行掃描)、 60Hz (NTSC標(biāo)準(zhǔn)視頻，經(jīng)常隔行掃描，頻繁使用于計算機制圖)的動 態(tài)圖像的圖像序率。顯示設(shè)備或者計算機中的一些圖像處理還采用更 高頻率以通過提高動態(tài)圖像的性能而改進(jìn)視頻質(zhì)量。
從現(xiàn)有技術(shù)例如US 2006/0203204可知，根據(jù)序列頻率，在用于 構(gòu)建一副圖像的時間幀(圖像幀周期)內(nèi)，依次驅(qū)動紅色發(fā)光元件、 綠色發(fā)光元件、和藍(lán)色發(fā)光元件以照亮(非彩色)顯示器面板，所述 面板為待構(gòu)建圖像的每個象素調(diào)制所述光。從該公開進(jìn)一步可知發(fā)光 元件例如發(fā)光二極管(LED)的光輸出(亮度)可作為其溫度的函數(shù)而 變化。隨著發(fā)光元件的溫度提高，其光輸出減少。光輸出減少的程度 取決于發(fā)光元件的類型及其具體結(jié)構(gòu)。已知特別是紅色發(fā)光元件受高 溫度敏感度的影響，并且可能在隨著溫度升高光輸出降低方面最嚴(yán)重 的顏色。綠色和藍(lán)色發(fā)光元件的溫度敏感度較低。
如果不采取特別措施，發(fā)光元件的溫度敏感度將使得圖像顏色隨時 間變化，當(dāng)發(fā)光元件加熱時對不同顏色的發(fā)光元件而言光輸出(亮 度)的下降程度不同，因此由不同發(fā)光元件所產(chǎn)生的各顏色組合而形 成的顏色隨著時間變化。這一點是不期望的。
才艮據(jù)US2006/0203204，可通過4艮據(jù)發(fā)光元件的溫度改變驅(qū)動相應(yīng) 發(fā)光元件的脈沖的脈沖幅度和/或脈沖寬度從而保持所產(chǎn)生圖像的白
4平衡來解決該問題。但是，這一點需要發(fā)光元件驅(qū)動裝置的反饋控制 和存儲關(guān)于所述發(fā)光元件光輸出的溫度依存度的數(shù)據(jù)。另外，因為顯 示設(shè)備的最大光輸出受到其最弱光源的最大亮度限制，所以該控制必 須降低其它顏色的亮度，并降低總體性能。
發(fā)明目的
本發(fā)明旨在提供一種用于提供簡單的發(fā)光元件驅(qū)動方案而得到穩(wěn) 定的圖像顏色質(zhì)量的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種在圖像產(chǎn)生過程中驅(qū)動光源 順序地發(fā)出由至少三個發(fā)光元件所產(chǎn)生光的方法，每個發(fā)光元件發(fā)出
不同的原色光。所述發(fā)光元件包括第一發(fā)光元件R，第二發(fā)光元件G, 和第三發(fā)光元件B。每個發(fā)光元件在發(fā)光周期例如圖像幀周期內(nèi)具有一 占空比。所述方法包括提供用于交替驅(qū)動多個發(fā)光元件中不同發(fā)光 元件的順序方案；以及在所述發(fā)光周期中根據(jù)所述順序方案驅(qū)動所述 發(fā)光元件至少兩次，同時維持每個發(fā)光元件的所述占空比。這里，占 空比凈皮定義為表示施加驅(qū)動脈沖的時間周期和重復(fù)該驅(qū)動脈沖的時間 周期的比值的百分比。借助該發(fā)光元件的這種驅(qū)動，每個發(fā)光元件可 在驅(qū)動脈沖期間被接通一短的周期以使其不被完全加熱。與發(fā)光元件 的熱時間常數(shù)相比驅(qū)動脈沖持續(xù)時間被選擇得較小，這減小了溫度對 發(fā)光元件所發(fā)出光的亮度的影響。每個發(fā)光元件可在驅(qū)動脈沖期間被 接通一短的周期以使其不被完全加熱的事實還可用于實現(xiàn)更高的驅(qū)動 電流而不超過發(fā)光元件的光生成區(qū)域的最大溫度。當(dāng)然，還可能在維 持亮度的同時節(jié)省電流。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述的順序方案中，至少一個發(fā)光元 件被驅(qū)動的次數(shù)比另一個發(fā)光元件多。因此，溫度敏感度相對較高的 所述一個或多個發(fā)光元件(例如紅色發(fā)光元件)接收數(shù)量相對較多的、 具有相對較短持續(xù)時間的脈沖，從而在保持平均光輸出的同時進(jìn)一步 減少發(fā)光元件的加熱。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述順序方案包括驅(qū)動第一、第二、第 一和第三發(fā)光元件RGRB的順序，或者其循環(huán)互換GRBR、 RBRG或者
5BRGR，從而第一 (例如紅色)發(fā)光元件比第二 (例如綠色)發(fā)光元件 或者第三(例如藍(lán)色)發(fā)光元件接收更多驅(qū)動脈沖。在另一個實施例 中，所述預(yù)定的順序方案包括驅(qū)動第一、第二、第一、第二、第一和 第三發(fā)光元件RGRGRB的順序，或者其循環(huán)互換GRGRBR、 RGRBRG、 GRBRGR、 RBRGRG或者BRGRGR，從而第一 (例如紅色)發(fā)光元件比第二 (例如綠色)發(fā)光元件接收更多驅(qū)動脈沖，第二 (例如綠色)發(fā)光元 件又比第三(例如藍(lán)色)發(fā)光元件接收更多驅(qū)動脈沖。另外，可根據(jù) 發(fā)光元件數(shù)量和其它因素設(shè)計包含驅(qū)動發(fā)光元件的其它順序的順序方 案。例如根據(jù)待產(chǎn)生的圖像，可在后續(xù)的發(fā)光周期之間對順序方案進(jìn) 行不同的選擇。
在本發(fā)明的一個實施例中，所迷順序方案在所述發(fā)光周期內(nèi)被重復(fù) n次，其中n為至少等于2的整數(shù)。在一個實施例中，n可以為16。
在本發(fā)明的一個實施例中，驅(qū)動其中一個發(fā)光元件的全部持續(xù)時間 在所述發(fā)光周期上被平均劃分以得到所述發(fā)光元件的最佳(最小)熱 負(fù)荷。
在本發(fā)明的另 一個實施例中，提供了 一種用于依次發(fā)射不同原色光 的光源設(shè)備。該光源設(shè)備包括第一發(fā)光元件R，第二發(fā)光元件G，和第 三發(fā)光元件B，以及用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的驅(qū)動器電路，每個發(fā)光元 件在發(fā)光周期內(nèi)具有一占空比。該驅(qū)動器電路被設(shè)置為提供用于交替 驅(qū)動多個發(fā)光元件中不同發(fā)光元件的順序方案；以及在所述發(fā)光周期 內(nèi)根據(jù)所述順序方案驅(qū)動所述發(fā)光元件至少兩次，同時維持每個發(fā)光 元件的所述占空比。
在本發(fā)明的一個實施例中，驅(qū)動器電路被設(shè)置為按照所述順序方案 驅(qū)動至少一個發(fā)光元件的次數(shù)比另一個更多。
在本發(fā)明的一個實施例中，每個發(fā)光元件為發(fā)光二極管LED, LED 的光生成區(qū)域為LED中所包括的結(jié)點。
應(yīng)當(dāng)注意，可采用用于指代發(fā)出不同原色光的不同發(fā)光元件的標(biāo)志 R、 G、 B分別表示紅色、綠色和藍(lán)色原色光，但也可用于表示其它原色 光。而且在本發(fā)明的實施例中可采用多于三個的發(fā)出原色光的發(fā)光元 件。


現(xiàn)在將僅僅通過實例的方式參考所附的示意圖描述本發(fā)明的實施
例，其中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，并且其中 圖1示意性描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的投影系統(tǒng)； 圖2描述了作為不同發(fā)光元件溫度的函數(shù)的相對亮度的特征； 圖3描述了發(fā)光元件的電流脈沖和相應(yīng)的光輸出脈沖相對于時間
的曲線圖4描述了發(fā)光元件的兩個電流脈沖和相應(yīng)的光輸出脈沖相對于 時間的曲線圖5描述了發(fā)光元件的四個電流脈沖和相應(yīng)的光輸出脈沖相對于 時間的曲線圖6a示意性示出了投影系統(tǒng)中的發(fā)光周期(例如圖像幀周期)上 電流脈沖常規(guī)序列的時序；
圖6b示意性示出了發(fā)光周期(例如圖像幀周期)上根據(jù)本發(fā)明的 電流脈沖序列的時序的實施例；
圖6c示意性示出了發(fā)光周期(例如圖像幀周期)上根據(jù)本發(fā)明的 電流脈沖序列的時序的另一個實施例；以及
圖6d示意性示出了發(fā)光周期(例如圖像幀周期)上根據(jù)本發(fā)明的 電流脈沖序列的時序的實施例。
具體實施例方式
圖l示意性示出了采用不同原色的發(fā)光元件的投影系統(tǒng)10。圖像 數(shù)據(jù)輸入端12接收由驅(qū)動器電路14在投影系統(tǒng)中處理的圖像數(shù)據(jù)， 驅(qū)動器電路14提供用于產(chǎn)生不同原色光(例如紅、綠和藍(lán)色光)的不 同發(fā)光元件的驅(qū)動信號，以在包括所述不同發(fā)光元件和顯示器的投影 裝置16中生成一圖像或一系列圖像(視頻)。投影裝置16可包括一 個或多個透鏡、 一個或多個反射鏡、 一個或多個數(shù)控微反射鏡設(shè)備
(DMD)、 一個或多個液晶設(shè)備(LCD)或者薄膜晶體管(TFT)、硅設(shè) 備上的一個或多個液晶(LcoS)等等。
該投影系統(tǒng)的一個實例為Texas Instruments的數(shù)字光處理
(DLP )技術(shù)。
圖2示出了發(fā)出不同顏色光的發(fā)光元件的溫度(以T表示)與其相 對亮度(光輸出，基準(zhǔn)溫度L下額定值的百分比)之間的關(guān)系。B、 G和R表示的曲線可分別代表藍(lán)色、綠色和紅色發(fā)光元件。從圖2中的 曲線B、 G和R可知，發(fā)光元件特別是紅色發(fā)光元件的相對亮度對溫度 變化非常敏感，其中發(fā)光元件溫度的上升導(dǎo)致相對亮度下降。從圖2 中的曲線B、 G和R還可知，不同顏色的發(fā)光元件的相對亮度具有不同 的溫度敏感度，從而不同發(fā)光元件的相同溫度變化會導(dǎo)致發(fā)光元件所 產(chǎn)生的圖像的顏色不平衡。
圖3 (a)描迷了被提供給例如發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光元件的、 具有預(yù)定持續(xù)時間和幅度的電流脈沖I的時間曲線。例如，電流脈沖 的持續(xù)時間可以為lms，幅度為1.5A，且驅(qū)動紅色發(fā)光元件的重復(fù)頻 率為250Hz。電流脈沖可具有與圖3所示出的方波形狀不同的其它形 狀。
圖3 (b)描述了，由于電流脈沖被提供到發(fā)光元件而由所迷發(fā)光 元件產(chǎn)生的光通量或者輻射通量①(單位流明)的光脈沖的時間曲 線，該時間曲線與圖3(a)的時間曲線相關(guān)。似乎該光脈沖的持續(xù)時 間基本上等于電流脈沖的持續(xù)時間，并且其幅度隨時間下降(如d所 示)。該下降的原因在于發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域(例如LED中的結(jié)點) 的加熱。這種現(xiàn)象在上面參考圖2進(jìn)行了描述。
圖4 (a)描述了電流脈沖持續(xù)時間為圖3所示出的一半的電流脈 沖I的時間曲線，其幅度和圖3所示出的電流脈沖相同，并且頻率為 圖3所示出的電流脈沖的兩倍。例如，該電流脈沖的持續(xù)時間為0. 5ms、 幅度為1. 5A且驅(qū)動和圖3相同的發(fā)光元件的重復(fù)頻率為500Hz。因此， 圖4的電流脈沖的占空比等于根據(jù)圖3的電流脈沖的占空比。與圖3 的電流脈沖期間發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域的加熱相比，在圖4情況下的 電流脈沖期間的發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域的加熱將減弱，因而從圖4(b) 可以看出，造成光通量或者輻射通量①的幅度下降更小并且光脈沖的 平均幅度和占空比更高。
圖5 (a)描述了如圖3所示的電流脈沖持續(xù)時間的四分之一的電 流脈沖I的時間曲線，其幅度與圖3所示的電流脈沖相同、頻率為圖3 所示出的電流脈沖的四倍。例如，該電流脈沖的持續(xù)時間為0. 25ms、 幅度為1. 5A且驅(qū)動與圖3相同的發(fā)光元件的重復(fù)頻率為lkHz。因此， 圖5的電流脈沖的占空比等于根據(jù)圖3的電流脈沖的占空比。與圖3 或圖4的電流脈沖期間發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域的加熱相比，在圖5情況下的電流脈沖期間的發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域的加熱將減弱，因而從
圖5 (b)可以看出，造成光通量或者輻射通量①的幅度下降更小并且 光脈沖的平均幅度和占空比更高。
從圖3、 4和5可清楚，在保持電流脈沖序列的占空比的同時，電 流脈沖持續(xù)時間越低，發(fā)光元件所產(chǎn)生的(部分)圖像的顏色將越穩(wěn) 定，這是因為發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域的溫度將保持得更恒定。而且， 由于典型的發(fā)光設(shè)備的加熱和冷卻時間常數(shù)，平均溫度在延長的時間 周期上更低。
圖6a表示用于驅(qū)動投影裝置中三個不同發(fā)光元件的圖像幀時間周 期Tf,和驅(qū)動每個發(fā)光元件的相對持續(xù)時間，如發(fā)光(幀)時間周期 TF的各個后續(xù)部分B、 G和R的長度所示。對于不同的圖像，順序方案 BGR可在每個圖像幀周期上重復(fù)一次，其中可改變每個發(fā)光元件的驅(qū)動
脈沖的持續(xù)時間和/或幅度以產(chǎn)生所期望的顏色。例如，幀頻率可以為 2權(quán)z。
圖6b表示B、 G和R發(fā)光元件的驅(qū)動方案，其中每個不同發(fā)光元件 的驅(qū)動的占空比等于根據(jù)圖6a的驅(qū)動方案的占空比，但是頻率增加了 十六倍，從而每個圖像幀周期TV上基本順序方案BGR被重復(fù)十六次。 例如，BGR頻率可以為3. 8kHz，幀頻率為2WHz。
圖6c表示B、 G和R發(fā)光元件的另一個驅(qū)動方案，其中每個不同發(fā) 光元件的驅(qū)動的占空比等于根據(jù)圖6b的驅(qū)動方案的占空比，但是R脈 沖的持續(xù)時間減半，而其數(shù)量在順序方案BRGR中加倍。和圖6b類似， 每個圖像幀周期L上基本順序方案BRGR被重復(fù)十六次。例如，BRGR 頻率可以為3. 8kHz，幀頻率為240Hz。
圖6d表示B、 G和R發(fā)光元件的又一個驅(qū)動方案，其中每個不同發(fā) 光元件的驅(qū)動的占空比等于根據(jù)圖6b的驅(qū)動機制的占空比，但是R脈 沖的持續(xù)時間減至三分之一，而其數(shù)量在順序方案RGRGRB中增加三倍。 和圖6b類似，每個圖像幀周期TV上基本順序方案RGRGRB被重復(fù)十六 次。例如，RGRGRB頻率可以為3. 8kHz，幀頻率為240Hz。
在根據(jù)圖6b、 6c和6d的驅(qū)動方案中，在圖像幀周期內(nèi)發(fā)光驅(qū)動脈 沖的相同占空比下、以及以相同的驅(qū)動脈沖幅度，在圖#>幀周期內(nèi)可 獲得增加的平均光輸出。發(fā)光元件的光產(chǎn)生區(qū)域的峰值溫度以及一個 或多個圖像幀周期上的平均溫度減小。注意本發(fā)明利用所采用的高驅(qū)動脈沖頻率提供了減小甚至消除顏 色斷裂現(xiàn)象的額外優(yōu)點。
雖然在上面描述了本發(fā)明的特定實施例，但是將被理解的是本發(fā)明 可以以與如上所述的不同方式實施。例如，本發(fā)明的至少一部分可以 采取驅(qū)動器電路中的計算機程序的形式(該程序包括一個或多個描述 上面公開的方法(的一部分)的機器可讀指令序列)，或者采取在其 中存儲這類計算機程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲器、磁盤或 者光盤)的形式。程序、計算機程序、或者軟件應(yīng)用程序可包括子程 序、函數(shù)、步驟、目標(biāo)方法、目標(biāo)執(zhí)行、可執(zhí)行應(yīng)用程序、小應(yīng)用程 序、小服務(wù)程序、源代碼、目標(biāo)代碼、共享程序庫/動態(tài)加載庫和/或 設(shè)計用于在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的其它指令序列。
這里所使用的術(shù)語"一'，被定義為一個或多于一個。這里所使用的 術(shù)語多個被定義為兩個或多于兩個。這里所使用的術(shù)語另 一個被定義 為至少第二個或更多。這里所使用的術(shù)語包括和/或具有被定義為包含 (即開放式語言)。
上面的描述旨在說明而非限制。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚可對 所描述的發(fā)明進(jìn)行更改而不偏離下面所列出的權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在圖像產(chǎn)生過程中驅(qū)動光源順序地發(fā)出由至少三個發(fā)光元件所產(chǎn)生光的方法，每個發(fā)光元件發(fā)出不同的原色光，所述發(fā)光元件包括第一發(fā)光元件R，第二發(fā)光元件G，和第三發(fā)光元件B，在圖像生成過程中，每個發(fā)光元件在發(fā)光周期內(nèi)具有一占空比，該方法包括提供一順序方案，用于交替驅(qū)動所述發(fā)光元件中的不同發(fā)光元件；在所述發(fā)光周期中根據(jù)所述順序方案驅(qū)動所述發(fā)光元件至少兩次，同時保持每個發(fā)光元件的所述占空比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在所述的順序方案中，至少 一個發(fā)光元件被驅(qū)動的次數(shù)比另一個發(fā)光元件多。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個發(fā)光元件為第一發(fā)光元件R。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個發(fā)光元件為所有發(fā)光元件中溫度敏感度最高的發(fā)光元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述至少一個發(fā)光元件為紅色發(fā)光元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中所述順序方案包括驅(qū)動第 一、第二、第一和第三發(fā)光元件的順序RGRB，或者其循環(huán)互換。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中所述順序方案包括驅(qū)動第 一、第二、第一、第二、第一和第三發(fā)光元件的順序RGRGRB，或者其 循環(huán)互換。
8. 根據(jù)前述任意權(quán)利要求的方法，其中所述順序方案在所述發(fā) 光周期內(nèi)被重復(fù)n次，其中n為至少等于2的整數(shù)。
9. 根據(jù)前述任意權(quán)利要求的方法，還包括 在所述發(fā)光周期上，將驅(qū)動其中一個發(fā)光元件的全部持續(xù)時間平均劃分。
10. 根據(jù)前述任意權(quán)利要求的方法，其中所述發(fā)光周期為顏色順 序操作的顯示系統(tǒng)的圖像幀周期。
11. 一種用于順序地發(fā)射不同原色光的光源設(shè)備，該光源設(shè)備包括第一發(fā)光元件R; 第二發(fā)光元件G;第三發(fā)光元件B;用于驅(qū)動所述發(fā)光元件的驅(qū)動器電路，每個發(fā)光元件在發(fā)光周期上具有一占空比，該驅(qū)動器電路被設(shè)置為提供一順序方案，用于交替驅(qū)動所述發(fā)光元件中的不同發(fā)光元件；在所述發(fā)光周期內(nèi)根據(jù)所述順序方案驅(qū)動所述發(fā)光元件至少兩次，同時保持每個發(fā)光元件的所述占空比。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的光源設(shè)備，其中驅(qū)動器電路被設(shè)置為在所述順序方案中驅(qū)動至少一個發(fā)光元件的次數(shù)比另一個更多。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的光源設(shè)備，其中每個發(fā)光元件包括發(fā)光二極管LED。
全文摘要
一種光源順序地發(fā)射由至少三個發(fā)光元件所產(chǎn)生的光，每個該發(fā)光元件發(fā)出不同的原色光以形成圖像。每個發(fā)光元件在發(fā)光周期中具有占空比，該周期可以為圖像幀周期。提供了一種用于交替驅(qū)動不同發(fā)光元件的順序方案。在發(fā)光周期中根據(jù)該順序方案至少驅(qū)動該發(fā)光元件兩次，同時保持每個發(fā)光元件的占空比。在該順序方案中，在所有發(fā)光元件中具有最高溫度敏感度的至少一個發(fā)光元件被驅(qū)動的次數(shù)比另一個發(fā)光元件多。
文檔編號G09G3/34GK101681598SQ200880019098
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者C·德佩, O·J·多伊爾盧, R·奧特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司