CN100433126C - 可加强图像对比的显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种可加强图像对比的显示装置包含微处理器，该微处理器预设有多个分布条件，例如低亮度分布条件及高亮度分布条件，当微处理器判断图像的亮度低于低亮度分布条件时，微处理器降低光源的发光程度，当微处理器判断图像的亮度高于高亮度分布条件时，微处理器提高光源的发光程度。一种可加强图像对比的显示方法包含下列步骤：接收图像数据；判断图像的亮度是否低于低亮度分布条件，若是，则降低光源的发光程度；以及判断图像的亮度是否高于高亮度分布条件，若是，则提高光源的发光程度。

Description

可加强图像对比的显示装置及方法

技术领域

本发明涉及一种加强图像对比的显示装置及方法，且特别涉及一种通过多个亮度分布条件调整光源的发光程度，达到加强图像对比的显示装置及方法。

背景技术

近年来显示装置市场蓬勃发展，各式显示装置的功能日益精进，其中图像对比度的提升已成为各家厂商技术开发的重点之一。具有高对比的显示装置较能表现出高质量的图像，即对比越高，显示画面的亮度差异越大，反之对比越低则画面的亮度差异越小。因此，对比度的高低也是显示装置功能优劣的考虑关键之一。

美国专利第6,867,834以及6,831,722号各自提供了一种增加对比的方法，如说明书所披露的，两者均需要使用多种光学材料与元件来匹配光输出的极性，达到调整亮度及增加对比的目的。除了需要复杂的光学技术与工艺技术外，此已知技术也仅能用于液晶显示装置而无法用于数字光源处理(Digital Light Processing；DLP)的显示系统上。

美国专利第6,683,657号使用了光学调制器(optical modulator)来改变照明亮度并用以增加对比，该光调制器是将超声波电机(ultrasonic motor；USM)置于照明及光学模块间，增加了投影机的复杂度与制造成本。另外，美国专利第5,467,146号也使用光调制器来改变照明亮度并增加对比，除了光调制器外，还需要光闸(optical shutter)来达成增加对比的目的，同样增加了投影机的复杂度与制造成本。

美国专利第6,873,742号也提供一种增加对比的信号处理技术，是以一种算法将数字图像数据的亮度值加以处理，以提高亮部的信号并降低暗部的信号。虽然对比得以增加，但数字图像数据的原始内容也因信号处理而变质失真了。

综上所述，公知技术用来增加图像对比的方法或装置会导致显示装置的成本与制造复杂度的提高，或是导致输出图像失真。因此要如何经济地提升对比实为开发显示装置相关技术中仍待解决的一环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可加强对比的显示装置，包含的光源、图像数据缓冲区及微处理器。图像数据缓冲区用以暂存图像数据，该图像数据包含图像的亮度。微处理器预设有多个分布条件，其包含低亮度分布条件及高亮度分布条件，当微处理器判断该图像的亮度低于低亮度分布条件时，微处理器降低光源的发光程度，当微处理器判断该图像的亮度高于高亮度分布条件时，微处理器提高光源的发光程度。

该光源包含多个发光模式，例如低发光模式、正常发光模式及高发光模式，当微处理器判断该图像的亮度低于低亮度分布条件，且光源处于正常发光模式及高发光模式中的一个时，微处理器调整光源至低发光模式；当微处理器判断该图像的亮度高于高亮度分布条件，且光源处于低发光模式及正常发光模式中的一个时，微处理器调整光源至高发光模式，由此达到加强图像的对比的目的。

本发明的另一目的在于提供一种可加强图像对比的显示方法，该图像对比是由光源所决定，此显示方法包含下列步骤：(a)接收图像信号，并将该图像信号加以处理成图像数据，该图像数据包含图像的亮度；(b)暂存该图像数据；(c)判断该图像的亮度是否低于低亮度分布条件，若是，则执行步骤(d)，若否，则执行步骤(e)；(d)降低光源的发光程度；(e)判断该图像的亮度是否高于高亮度分布条件，若是，则执行步骤(f)，若否，则执行步骤(g)；(f)提高光源的发光程度；以及(g)维持该光源的发光程度。

在参阅附图及随后描述的实施方式后，所属技术领域的技术人员便可了解本发明的其它目的、本发明的技术手段及实施形式。

附图说明

图1为本发明第一实施例的示意图；

图2为本发明的图像特性曲线图；

图3为本发明利用OSD选单选择图像特性曲线的示意图；

图4为本发明第二实施例的流程图；

图5为本发明第二实施例调整光源至低发光模式的流程图；以及

图6为本发明第二实施例调整光源至高发光模式的流程图。

主要元件标记说明

10视频处理前级电路    11图像检测调制单元

12光学投影单元        13光源

14图像信号            15图像数据

100图像解码器         101模拟/数字转换器

102数字视频单元       103接口

110图像数据缓冲区     111微处理器

具体实施方式

本发明的第一实施例如图1所示，为一种可加强图像对比的投影显示器，此实施例包含视频处理前级电路10、图像检测调制单元11、光学投影单元12以及光源13。视频处理前级电路10用以接收各种不同格式的图像信号，其包含图像解码器100、模拟/数字转换器101、数字视频单元102及接103。图像解码器100用以接收AV信号、S端子信号以及YCbCr信号，模拟/数字转换器101用以接收RGB信号、HDTV信号及YPbPr信号，数字视频单元102用以接收DVI信号与HDMI信号，接103用以接收各种标准传输接口(如IEEE1394、USB、以太网络、无线网络、红外线、RS-232等)传来的图像或控制信号。视频处理前级电路10是选择上述信号中的一个，加以处理成图像数据，此图像数据包含于图像信号14中，其中此图像数据包含所欲显示的图像的亮度。

图像检测调制单元11可以是Pixelworks公司所生产的PW166、PW388或PW463芯片，或是TI所生产的DDP2000或DDP3020芯片。以PW166芯片为例，其包含图像数据缓冲区110及微处理器111。图像数据缓冲区110用来暂存图像信号14，微处理器111预设有多个分布条件，例如低亮度分布条件及高亮度分布条件。在欲投影图像信号14所包含的图像前，微处理器111判断该图像的亮度是否低于低亮度分布条件或高于高亮度分布条件，其中该图像的亮度采该图像的平均亮度。若该图像的亮度低于低亮度分布条件，微处理器111通过降低光源13的功率，以降低其发光程度；若该图像的亮度高于高亮度分布条件，微处理器111通过提高光源13的功率，以提高其发光程度。如此当图像检测调制单元11将图像信号14所包含的图像数据15传送至光学投影单元12时，光学投影单元12将图像数据15转换成图像，光源13可利用适当的发光程度将图像投射至投影屏幕，以达到增加对比的目的。

在第一实施例中，低亮度分布条件及高亮度分布条件为预设值。例如，若亮度的灰度为0至31，则低亮度分布条件可设为5，高亮度分布条件可设为26，因此当图像的亮度低于灰度5时，光源13降低其发光程度，当的亮度高于灰度26时，光源13提高其发光程度，当图像亮度介于灰度5及26间时，光源13之发光程度维持正常。

更详细来说，光源13预设有多种发光模式，其包含低发光模式(eco mode)、正常发光模式(normal mode)及高发光模式(boost mode)。当微处理器111判断该图像的亮度低于低亮度分布条件，且光源13正处于正常发光模式或高发光模式时，微处理器111调整光源13至低发光模式。而当微处理器111判断该图像的亮度低于低亮度分布条件，且光源13正处于低发光模式时，由于光源13的发光程度无法再降低，故光源13维持在低发光模式。当微处理器111判断该图像的亮度高于高亮度分布条件，且光源13正处于低发光模式或正常发光模式时，微处理器111调整光源13至高发光模式。而当微处理器111判断该图像的亮度高于高亮度分布条件，且光源13正处于高发光模式时，由于光源13的发光程度无法再提高，故光源13维持在高发光模式。

当光源13由正常发光模式或高发光模式调整至低发光模式时，光源13分N阶段调整至低发光模式，其中N为正整数。例如N设定为8时，则光源13由正常发光模式或高发光模式调整至低发光模式时，将分8阶段依次降低发光程度，以避免光源13突然间的亮度差异而造成人眼的不适，以达到平缓调整画面亮度的目的。同样地，当光源13由低发光模式或正常发光模式调整至高发光模式时，也分N阶段调整。

第一实施例也可根据多个图像特性曲线中的一个，以调整光源13处于低发光模式、正常发光模式及高发光模式的发光特性曲线。如图2所示，图像特性曲线包含PC图像特性曲线、MAC图像特性曲线、VIDEO图像特性曲线、CHART图像特性曲线及B&W图像特性曲线。其中PC图像特性曲线的Gamma值约2.2，MAC图像特性曲线的Gamma值约1.8，VIDEO图像特性曲线的Gamma值约2.4，CHART图像特性曲线的Gamma值约2.2，B&W图像特性曲线的Gamma值约2.4。以PC图像特性曲线为例，当输入图像亮度较低时，输出图像(即投影的图像)的亮度变化不大，但当输入图像亮度较高时，输出图像的亮度将急剧提高。再以B&W图像特性曲线为例，当输入图像亮度小于A时，输出图像亮度变化极小，当输入图像亮度大于B时，输出图像也变化极小。如图3所示，使用者可通过OSD选单，手动选择上述多个图像特性曲线中的一个，微处理器111是根据使用者所选择的图像特性曲线来加强调整光源13处于低发光模式、正常发光模式及高发光模式之发光程度。

表一为公知的显示装置(台达电子投影显示器型号DP2601)的图像对比数据，表中以PC图像特性曲线及B&W图像特性曲线为例，其中亮度的单位为流明(lumen)。如表一所示，当选择PC图像特性曲线时，低发光模式的比例为 $\frac{718.9}{0.4}:\frac{0.4}{0.4}=1797.3:1,$ 正常发光模式的比例为 $\frac{892.6}{0.5}:\frac{0.5}{0.5}=1785.2:1,$ 高发光模式的比例为 $\frac{966.9}{0.6}:\frac{0.6}{0.6}=1611.5:1;$ 当选择B&W图像特性曲线时，低发光模式的比例为1977.8∶1，正常发光模式的比例为1963.6∶1，高发光模式的比例为1768.3∶1。若将本发明应用于相同的显示装置，微处理器111会自动调整发光模式，即在需要高亮度时调整至高发光模式，在需要低亮度时调整至低发光模式。因此当选择PC图像特性曲线时，应用本发明的显示装置的比例可高达 $\frac{966.9}{0.4}:\frac{0.4}{0.4}=2417.3:1,$ 当选择B&W图像特性曲线时，应用本发明的显示装置的比例可高达 $\frac{1061}{0.4}:\frac{0.4}{0.4}=2652.5:1.$ 换言之，本发明在不增加任何光学元件的情况下，可大幅提升图像的对比度，同时图像信号14也不需要经过额外的处理，避免了图像失真的问题。

表一

虽然第一实施例的分布条件仅包含低亮度分布条件及高亮度分布条件，但本发明并非以此为限。例如，分布条件还可包含中亮度分布条件或甚至其它更多的分布条件。同样地，发光模式也不限定仅包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式，更多的发光模式搭配适当数目的分布条件，可使投影显示器的对比表现更为丰富，而所属技术领域的技术人员依据第一实施例的描述便可轻易完成更多分布条件或发光模式的应用。

第一实施例虽以投影显示器为例，但所属技术领域的技术人员可通过上述的披露，轻易推及至其它显示装置，例如平面显示器，则上述光学投影单元12可类推为平面显示器上的每一个像素驱动电路，光源13则为每个像素的发光二极管或背光源。

本发明之第二实施例为一种可加强图像对比的显示方法，此图像对比由光源所决定，如第一实施例所述，此光源也包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式。如图4所示，第二实施例包含下列步骤：在执行步骤400时，接收图像数据，并将此图象数据暂存于图像数据缓冲区中，此图像数据包含图像的亮度；在执行步骤401时，根据此图像数据判断图像的亮度是否低于低亮度分布条件；若是，则表示此图像需要特别低的亮度，于是执行步骤402，降低光源的发光程度；若否，则执行步骤403，根据此图像数据判断图像的亮度是否高于高亮度分布条件；若是，则表示此图像需要特别高的亮度，于是执行步骤404，提高光源的发光程度；若否，则表示图像不需要特别低或特别高的亮度，于是执行步骤405，判断光源是否处于正常发光模式；若是，则执行步骤406，光源维持在正常发光模式；若否，则执行步骤407，调整光源至正常发光模式。

在执行步骤402时，还可进一步包含图5所示的步骤。在执行步骤500时，判断光源是否处于正常发光模式或高发光模式。若否，则表示光源已处于低发光模式，于是执行步骤501，光源维持在低发光模式。若是，则执行步骤502，调整光源至低发光模式。

在执行步骤404时，还可进一步包含图6所示的步骤。在执行步骤600时，判断光源是否处于低发光模式或正常发光模式。若否，则表示光源已处于高发光模式，于是执行步骤601，光源维持在高发光模式。若是，则执行步骤602，调整光源至高发光模式。

在执行步骤407、502及602时，光源可分N阶段调整，N为正整数。更详细来说，在执行步骤407时，光源分N阶段由低发光模式或高发光模式调整至正常发光模式。在执行步骤502时，光源分N阶段由正常发光模式或高发光模式调整至低发光模式。在执行步骤602时，光源分N阶段由低发光模式或正常发光模式调整至高发光模式。如此一来，人眼将不易察觉调整发光模式时的变化，因此不会因为突然间的亮度差异而产生不适感，以达到平缓调整画面亮度的目的。

第二实施例还可包含一步骤，以选择如图2所示的多个图像特性曲线中的一个。例如，使用者可通过OSD选单手动选择多个图像特性曲线中的一个，以决定图像的特性曲线。

第二实施例中虽先执行步骤401，再执行步骤403，但本发明并不限制此2步骤的先后顺序，简言之，可先执行步骤403，再执行步骤401。这样的改变并不影响本发明的实施。

惟上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种可加强图像对比的显示装置，其特征在于包括：

视频处理前级电路，用以接收图像信号，并将该图像信号加以处理成图像数据，该图像数据包含图像的亮度；

光源；

图像数据缓冲区，用以暂存该图像数据；以及

微处理器，预设有低亮度分布条件及高亮度分布条件，当该微处理器判断该图像的亮度低于该低亮度分布条件时，该微处理器降低该光源的发光程度，当该微处理器判断该图像的亮度高于该高亮度分布条件时，该微处理器提高该光源的发光程度。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于该光源包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式，当该微处理器判断该图像的亮度低于该低亮度分布条件且该光源处于该正常发光模式或该高发光模式时，该微处理器调整该光源至该低发光模式。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于当该光源由该正常发光模式或该高发光模式调整至该低发光模式时，该光源分N阶段调整至该低发光模式，N为正整数。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于该光源包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式，当该微处理器判断该图像的亮度高于该高亮度分布条件且该光源处于该低发光模式或该正常发光模式时，该微处理器调整该光源至该高发光模式。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于当该光源由该低发光模式或该正常发光模式调整至该高发光模式时，该光源分N阶段调整至该高发光模式，N为正整数。

6.根据权利要求2或4所述的显示装置，其特征在于该微处理器根据使用者通过OSD选单手动选择多个图像特性曲线中的一个，以调整该光源处于该低发光模式、该正常发光模式及该高发光模式的发光程度。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于该多个图像特性曲线包含PC图像特性曲线、MAC图像特性曲线、VIDEO图像特性曲线、CHART图像特性曲线及B&W图像特性曲线。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于该图像的亮度采该图像的平均亮度。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于该显示装置为投影显示器。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于：

该视频处理前级电路用以接收多个图像信号，并选择该多个图像信号中的一个加以处理成该图像数据；以及

光学投影单元，将该图像数据转换成该图像；

其中该光源将该图像投射至投影屏幕。

11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于该显示装置为平面显示器。

12.一种可加强图像对比的显示方法，其特征在于该图像对比由光源所决定，该显示方法包含下列步骤：

(a)接收图像信号，并将该图像信号加以处理成图像数据，该图像数据包含图像的亮度；

(b)暂存该图像数据；

(c)判断该图像的亮度是否低于低亮度分布条件，若是，则执行步骤(d)，若否，则执行步骤(e)；

(d)降低该光源的发光程度；

(e)判断该图像的亮度是否高于高亮度分布条件，若是，则执行步骤(f)，若否，则执行步骤(g)；

(f)提高该光源的发光程度；以及

(g)维持该光源的发光程度。

13.根据权利要求12所述的显示方法，其特征在于该光源包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式，步骤(d)执行后，则执行下列步骤：

(h)判断该光源是否处于该正常发光模式或该高发光模式，若是，则执行步骤(i)，若否，则执行步骤(j)；

(i)调整该光源至该低发光模式；以及

(j)维持该光源处于该低发光模式。

14.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于在执行步骤(i)时，该光源分N阶段调整至该低发光模式，N为正整数。

15.根据权利要求12所述的显示方法，其特征在于该光源包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式，步骤(f)执行后，则执行下列步骤：

(k)判断该光源是否处于该低发光模式或该正常发光模式，若是，则执行步骤(1)，若否，则执行步骤(m)；

(l)调整该光源至该高发光模式；以及

(m)维持该光源处于该高发光模式。

16.根据权利要求15所述的显示方法，其特征在于在执行步骤(1)时，该光源分N阶段调整至该高发光模式，N为正整数。

17.根据权利要求12所述的显示方法，其特征在于该光源包含低发光模式、正常发光模式及高发光模式，步骤(g)执行后，则执行下列步骤：

(n)判断该光源是否处于该正常发光模式，若是，则执行步骤(o)，若否，则执行步骤(p)；

(o)维持该光源处于该正常发光模式；以及

(p)调整该光源至该正常发光模式。

18.根据权利要求17所述的显示方法，其特征在于在执行步骤(p)时，该光源分N阶段调整至该正常发光模式，N为正整数。

19.根据权利要求12所述的显示方法，其特征在于还包含：(q)选择多个图像特性曲线中的一个。

20.根据权利要求19所述的显示方法，其特征在于步骤(q)系通过OSD选单手动选择该多个图像特性曲线中的一个。

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