顯示器和投影儀的制作方法
【專利摘要】公開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，被配置為從多個照明集簇產(chǎn)生第一調(diào)制光，其中每個集簇包括被布置成陣列的多個照明元件，并且其中每個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，控制器被配置為對第一調(diào)制裝置通電，使得照明集簇的多個PSF在圖像的投影期間被動態(tài)成形。
【專利說明】顯示器和投影儀
[0001] 本申請是申請日為2009年11月9日、申請?zhí)枮?200980145231. 9"、發(fā)明名稱為 "使用集簇光源的定制的點擴散函數(shù)"的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002] 交叉引用
[0003] 本申請請求2008年11月14日提交的美國臨時專利申請第61/114, 548號的優(yōu)先 權(quán)，其整體通過參考合并到本文中。

【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控制的LED，或者使用被控 制為單個單元的LED集簇。在每種情況下，向每個LED提供與每個其它LED實質(zhì)上相同的 電壓和電流。
[0006] 各個LED的發(fā)射模式本質(zhì)上預(yù)先確定了漫射光輸出或點擴散函數(shù)（PSF)。如圖1 所示，單個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 強度方面可根據(jù)對LED通電的亮度級或調(diào)制而變化。
[0007] 當(dāng)使用光源集簇時，發(fā)生類似的結(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)識到生成經(jīng)濟可行的、單獨調(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)省成本的對背光所發(fā)射的光進 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。在一個實施例中，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 制為例如單個單元。
[0010] 在一個實施例中，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)用來實現(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型的通電，集簇的不同光源尺寸。光源例如是LED。
[0011] 在一個實施例中，可通過從可能的通電的組中選擇的通電來確定定制PSF光模 式，其中，該可能的通電的組中的每個提供不同的定制PSF。例如，可通過從可能的通電的組 中選擇的通電來確定定制PSF光模式，以及基于最接近地對應(yīng)于集簇的圖像的區(qū)域中的圖 像數(shù)據(jù)為每個集簇選擇定制PSF光模式，其中，該可能的通電的組中的每個提供不同的定 制 PSF。
[0012] 在一個實施例中，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)包括基于照射各個像素的至少一個定制PSF而要被應(yīng)用到各個像素的偽影 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（light level)對光集簇通電，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] 以上實施例可包括例如，被配置成接收圖像數(shù)據(jù)以及將可變通電模式應(yīng)用到每個 集簇內(nèi)所選擇的光源組以實現(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 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)明可被實施為一種方法，包括步驟：接收圖像數(shù)據(jù)，評估圖像數(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)用到對應(yīng)于每個區(qū)域的光源的集簇，其 中，定制光源最適于照射對應(yīng)于區(qū)域的光調(diào)制器的范圍。在一個實施例中，最適合的光源包 括用于暗過渡區(qū)域的窄的PSF，和用于更亮區(qū)域的平的PSF。在另一實施例中，所選擇的定 制PSF是從定制PSF的組中選擇的。
[0015] 在各個實施例中，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] 可在通用計算機、或網(wǎng)絡(luò)化計算機上以編程方式來傳統(tǒng)地實現(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算機、網(wǎng)絡(luò)化計算中的任一個的輸出設(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，以計算機程序、數(shù)據(jù)序列和/或 控制信號呈現(xiàn)的本發(fā)明的任何組件可被實施為用任何媒介以任何頻率廣播（或發(fā)送）的電 子信號廣播，其中，該電子信號廣播包括但不限于無線廣播、以及在銅線、光纖光纜和同軸 電纜上的傳送等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 通過與附圖有關(guān)地進行考慮時參考下面的詳細(xì)說明，隨著本發(fā)明及其許多伴隨 的優(yōu)點變得更好理解，將容易獲得對本發(fā)明及其許多伴隨的優(yōu)點的更完整的理解，在附圖 中：
[0018] 圖1描繪單個LED PSF ;
[0019] 圖2描繪LED集簇PSF ;
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的集簇中的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)明的各個實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)明實施例的實現(xiàn)具有變化大小和可變調(diào)制的各個光源的集簇的 示意圖；
[0024] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的不同定制PSF所照射的IXD屏上的圖像的圖；
[0025] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的過程的流程圖；
[0026] 圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[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 列對角處的LED Rl、C1和LED R3、C5)。在其它實施例中，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] 可以以可變等級對集簇內(nèi)的LED通電。例如，在示例性實施例中，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)動各LED的電流。所提供的不同電壓和電流的數(shù)量僅受集簇中的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 有較小的強度，并且會趨向于使PSF變平。
[0031] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的包含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LED L2和L3通電，其中， 12 < II)更高的等級（Vfl、Il)對LED L1和L4通電。由于不同的通電等級，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)明各實施例的可被利用或定制的若干可替換PSF的圖。例 如，通過集簇中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、在邊緣具有相對更急劇的下降的PSF?？商孢x地，能夠比邊緣更劇烈地驅(qū)動集簇的中央， 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 現(xiàn)通過修改LED之間的亮度交疊的量而實現(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 類型的LED。
[0035] 更具體地，可與表1中所指定的一樣來生成所描繪的和示例性的定制PSF中的每 個：
[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，被配置為從多個照明集簇產(chǎn)生第一調(diào)制光，其中每個集簇包括被布置 成陣列的多個照明元件，并且其中每個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所述第一調(diào)制裝置通電，使得所述照明集簇的所述多個 PSF在圖像的投影期間被動態(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，所述控制器通過以下操作針對每個要投影的 集簇確定PSF :對要顯示的圖像的區(qū)域進行平均，以及針對每個區(qū)域選擇滿足一組預(yù)定條 件的PSF，并且對所述第一調(diào)制裝置通電，使得對應(yīng)于每個區(qū)域的所述集簇產(chǎn)生針對該區(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，通過開啟或關(guān)閉所述元件來設(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)由實時可變PSF特性的動態(tài)定制來產(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，實時可變特性的所述定制包括亮度，并且其 中，在一個時間段內(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啟，并 且在接下來的時間段內(nèi)，不同的照明元件組被開啟或關(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行所述實時 定制，并且其中所述實時定制將對應(yīng)于圖像的暗部分的照明元件集簇與對應(yīng)于所述圖像的 亮部分的照明元件集簇有不同的對待。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示器，其中，所述PSF是經(jīng)由對每個集簇應(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，并且其中基于對應(yīng)于所述部分的集簇的PSF來調(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 以從多個照明集簇產(chǎn)生第一調(diào)制光，其中每個照明集簇包括被布置成陣列的多個可控元 件，并且其中每個照明集簇及其相應(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 多個照明集簇產(chǎn)生的多個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)來對所述第二調(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對所述第二調(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)來對所通電的區(qū)域進行通電。
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) 制器的一個位置到另一個位置變化的偽影減少。
【文檔編號】G09G3/34GK104282275SQ201410543207
【公開日】2015年1月14日 申請日期: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 申請人:杜比實驗室特許公司