CN1924695A - 控制投影显示设备的方法以及使用该方法的投影显示设备 - Google Patents

控制投影显示设备的方法以及使用该方法的投影显示设备 Download PDF

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Abstract

一种控制投影型显示设备的方法以及使用该方法的投影型显示设备，优化了屏幕的对比度而无论环境亮度状况如何。具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备包括：用于检测相对于投影型显示设备的环境亮度的传感器；用于根据所检测的环境亮度生成孔径控制信号的发生器；以及用于根据所生成的孔径控制信号调节孔径的打开/闭合范围的控制器。

Description

控制投影显示设备的方法以及使用该方法的投影显示设备
本申请要求了于2005年8月29日提交的韩国专利申请No.10-2005-0079562的权益，其通过引用结合于此，如同在此完全阐明一样。
技术领域
本发明涉及显示设备，更具体地，涉及控制投影型显示设备的方法以及使用该方法的投影型显示设备。
背景技术
投影型显示设备通过使用反射镜和透镜的系统将图像投影而实现大屏幕，且可以根据其画面显示系统来分类，该系统包括光学单元。例如，投影型显示系统的光学单元可采用投影CRT、液晶显示器或数字光处理器，其中的每个可采用视频发生器向脉宽调制(PWM)控制器供给输入，用于可调节地控制PWM信号的数据范围。可替换地，投影型显示系统可采用硅基液晶(LCoS)光学单元，在此情形中，LCoS驱动器和LCoS现场可编程门阵列可分别代替视频发生器和PWM控制器。
同时，投影型显示设备的一个重要特征是它的对比度，其极大地影响图像质量。屏幕的对比度是系统能够产生的最亮的和最暗的颜色的相应发光度(luminosity)的比。因而，高的对比度使得能够在屏幕上显示更清晰且更生动的图像。
图1示出了普通的投影型显示设备，其包括DBA驱动器101，DBA驱动器101用于控制(调节)“动态黑”孔径或DBA的操作范围，DBA是投影视频设备的一个特征，且用于增强对比度。动态黑孔径的控制(其被设置的打开程度)基于从PWM控制器102输出的PWM信号的数据范围，PWM控制器102通过视频发生器103即输入信号源接收输入信号。PWM控制器102调节PWM信号的数据范围，且DBA驱动器101根据PWM信号的被调节的数据范围即0％到100％来调节(设置)孔径的打开/闭合状态，该范围对应于允许通过孔径的光的量。例如，当PWM信号数据是100％时，DBA驱动器101将动态黑孔径控制在完全打开状态，且当PWM信号数据是0％时，将动态黑孔径控制在完全闭合状态。
在如上所述的投影型显示设备中，DBA驱动器101仅基于所检测的视频信号的平均照度(luminance)来调节孔径即光量。因而，对比度可由于环境亮度状况而显著地减小，从而使图像质量劣化，因为以低的对比度难以显示清晰、鲜艳的图像。例如，屏幕在亮光照的房间中可能变得较暗或在暗光照的房间中可能变得较亮，这阻碍了低灰度的操作并因而降低对比度。此外，在如上述的控制孔径操作中，没有提供诸如通过用户选择的辅助调节方法，该选择通过屏幕上显示(用户界面)菜单来改变亮度控制值。
发明内容
因而，本发明指向一种投影型显示设备控制方法以及使用该方法的投影型显示设备，其基本上消除了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种控制投影型显示设备的方法以及使用该方法的投影型显示设备，其优化了屏幕的对比度而无论环境亮度状况如何。
本发明的另一个目的是提供一种控制投影型显示设备的方法以及使用该方法的投影型显示设备，其改进了图像质量。
本发明的另一个目的是提供一种控制投影型显示设备的方法以及使用该方法的投影型显示设备，通过该方法和设备，屏幕可通过补偿亮度控制值和优化对比度来显示增强质量的图像。
本发明的另一个目的是提供一种控制投影型显示设备的方法以及使用该方法的投影型显示设备，其使得用户能够选择亮度控制值而无论环境亮度状况如何。
本发明的其他优点、目的和特征将部分地在下面的描述中阐明，且部分地通过检查下面内容而对于本领域普通技术人员显而易见，或可从本发明的实践中习知。本发明的目的和其他优点可通过在书面的描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现依照本发明目标的这些目的和其他优点，如在此实施和宽泛描述的，提供了一种具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备。该投影型显示设备包括：传感器，用于检测相对于投影型显示设备的环境亮度；发生器，用于根据所检测的环境亮度生成孔径控制信号；以及控制器，用于根据所生成的孔径控制信号来调节孔径的打开/闭合范围。在一可替换的实施例中，投影型显示设备包括：存储器，用于存储根据用户选择设置的亮度控制值；发生器，用于根据所存储的亮度控制值来生成孔径控制信号；以及控制器，用于根据所生成的孔径控制信号来调节孔径的打开/闭合范围。又一个实施例将以上两个实施例的概念相组合。
应理解，本发明的上面的概括描述和下面的具体描述都是示范性和解释性的，且旨在提供如权利要求的发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并被结合并构成本申请的一部分，附图示出本发明的实施例，连同描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据现有技术的投影型显示设备的框图；
图2是根据本发明的第一实施例的投影型显示设备的框图；
图3A是根据本发明的DBA驱动器的横截面图；
图3B是根据图3A的PWM信号的数据范围的曲线图；
图4A是根据本发明的DBA驱动器的另一个横截面图；
图4B是根据图4A的PWM信号的数据范围的曲线图；
图5是根据本发明的第二实施例的投影型显示设备的框图；
图6是根据本发明的另一PWM信号的数据范围的曲线图；
图7是根据本发明的第三实施例的投影型显示设备的框图；
图8是根据本发明的第一实施例的控制投影型显示设备的方法的流程图；
图9是根据本发明的第二实施例的控制投影型显示设备的方法的流程图；以及
图10是根据本发明的第三实施例的控制投影型显示设备的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示范性实施例，其实例在附图中示出。在所有附图中尽可能使用相同的参考标号指示相同或类似的部件。
由于位于投影型显示设备附近的光源的靠近或由于通过用户界面菜单导致的亮度变化，可使对比度变得劣化，本发明自动改进对比度，从而可以实现较高的(优化的)对比度，以便促进显示优化的屏幕图像。本发明可应用于采用投影CRT、液晶显示器或数字光处理器的投影型显示设备。如在普通的投影型显示设备的情形中，本发明的第一、第二或第三实施例的投影型显示设备可采用硅基液晶(LCoS)光学单元，如在LCoS投影电视中，在此情形中，LCoS驱动器和LCoS现场可编程门阵列可分别代替视频发生器和PWM控制器。
第一实施例
图2示出了根据本发明的第一实施例的投影型显示设备200。这里，DBA驱动器201控制孔径的操作范围，该孔径可以是动态黑孔径(DBA)。该孔径的设置基于从PWM控制器202输出的PWM信号的数据范围，PWM控制器202通过视频发生器203即输入信号源来接收输入信号。PWM控制器202确定PWM信号的数据范围，且DBA驱动器201控制孔径的打开/闭合状态。PWM控制器202根据如由亮度检测器205所检测的环境亮度来生成孔径控制信号，例如PWM信号。
亮度检测器205检测存在于投影型显示设备200的屏幕附近的光的水平，即亮度，作为环境亮度，该亮度作为信号(例如电压值)输出。该环境亮度值被施加到控制器204，控制器204通过将所检测的环境亮度值与可由亮度检测器205预设置的特定参考值进行比较，来确定是否存在亮的或暗环境状况。例如，其中安装了投影型显示设备200的房间或区域可能在任何时间变得相对亮或暗。如果当前所检测的亮度降到比方说50cd/m2以下，环境亮度状况则可被确定为“暗”，且如果当前所检测的亮度超过比方说200cd/m2，环境亮度状况则可被确定为“亮”，使得正常的环境亮度值可出现在以上特定的参考值之间。
针对如上被确定为“暗”的所检测的环境亮度，亮度检测器205将对应的信号输出到控制器204，控制器204又控制(设置)PWM控制器202，以将PWM信号的数据范围设置为比根据可以由制造商设置的正常(预设置)状况的数据范围更宽。相反地，针对如上被确定为“亮”的所检测的环境亮度，亮度检测器205将对应的信号输出到控制器204，控制器204又控制PWM控制器202，以将PWM信号的数据范围设置为比根据预设置的正常状况的数据范围更窄。PWM数据范围的上限可设置为与正常数据范围的上限大体相当或可比较。
如图3A和4A中所示，投影型显示设备200包括光闸301或401，用于打开和闭合用于向屏幕传送光的孔径302或402。光闸调节通过孔径传送的光的量。图3A和4A每个显示完全闭合状态，而图3B和4B显示对应于图3A或4A的光闸/孔径状态的示范性PWM数据范围。
同时，PWM数据范围可对应于孔径控制信号的范围。也就是，PWM信号的数据范围由控制器204和PWM控制器202来确定，使得DBA驱动器201相应地能够驱动孔径。例如，假设正常状况下的PWM数据范围是10～100％，则如图3B中所示，暗环境状况下的PWM数据范围可设置成0～100％。同时，也就是，假设正常状况下的相同PWM数据范围是10～100％，则如图4B中所示，亮环境状况下的PWM数据范围可设置成20～100％。
例如，如果在正常状况下完全闭合状态对应于10％孔径打开(90％闭合)，则暗环境状况下的完全闭合状态可对应于0％孔径打开(100％闭合)，且如图3A所示，孔径302的面积的90％被光闸301覆盖。此处，0％孔径打开表示完全覆盖了孔径302的整个面积。同时，再假设在正常状况下完全闭合状态对应于10％孔径打开，则亮环境状况下的完全闭合状态可对应于20％孔径打开，如图4A中所示。
因而，在确定为暗环境状况时，DBA驱动器201将DBA操作的完全闭合状态的闭合程度控制为比在预设置的正常状况下高，如图3A中所示，使得视频信号的正常显示特征可在暗环境状况下保持。相反地，在确定为亮环境状况时，DBA驱动器201将DBA操作的完全闭合状态的闭合程度控制为比在预设置的正常状况下低，如图4A中所示，使得视频信号的正常显示特征同样可在亮环境状况下保持。
图8示出根据本发明的第一实施例的控制投影型显示设备的方法。此处，投影型显示设备200具有用于检测环境亮度的装置，例如，位置相对于屏幕前方区域或紧靠近该投影型显示设备的传感器，以便感测(检测)相对于屏幕的当前亮度。
参考图8，检测环境亮度，即，由亮度检测器205感测投影型显示设备附近的光水平(S801)。基于该检测，确定环境状况是与亮光照房间一致还是与暗光照房间一致(S802，S803)。如果确定房间既不是异常的暗也不是异常的亮，则正常地控制DBA操作，即，根据可由制造商确定的预设置状况(S804)。另一方面，对于暗环境状况，PWM信号的数据范围设置为比预设置的正常状况的PWM数据范围宽(S805)，且相应地控制DBA操作。即，控制DBA操作的完全闭合状态使之比在预设置的正常状况下的完全闭合状态“闭合得更多”(S806)。换言之，控制DBA操作，使得完全闭合时的孔径闭合程度比在正常状况下高。
同时，对于亮环境状况，执行相反的DBA操作。此处，PWM信号的数据范围设置为比预设置的正常状况的PWM数据范围窄(S807)，且相应地控制DBA操作。即，控制DBA操作的完全闭合状态使之比在预设置的正常状况下的完全闭合状态“闭合得少”(S808)。换言之，控制DBA操作，使得完全闭合时的孔径闭合程度比在正常状况下低。
第二实施例
图5示出根据本发明的第二实施例的投影型显示设备500。此处，DBA驱动器501控制孔径(例如动态黑孔径)的操作范围。孔径的设置基于从PWM控制器502输出的PWM信号的数据范围，PWM控制器502通过视频发生器503即输入信号源来接收输入信号。PWM控制器502确定PWM信号的数据范围，且DBA驱动器501控制孔径的打开/闭合状态。PWM控制器502根据存储在存储器506中的亮度控制值来生成孔径控制信号，例如PWM信号。该亮度值可通过使用投影型显示设备500的用户输入单元(未示出)操作用户界面菜单来调节和设置(存储)。
一旦被设置，亮度控制值就存储在存储器506中，存储器506可包括能够存储一个范围的亮度控制值的任何器件，且所存储的值提供给控制器504，控制器504相应地控制(设置)PWM信号的数据范围。例如，如果所存储的值小于或等于(即，不大于)预设置的参考值，则控制器504将PWM信号的数据范围设置为比用于预设置的正常状况的数据范围窄，并控制PWM控制器502使得DBA操作的完全打开状态的打开程度比在预设置的正常状况下低。考虑到亮度控制值0～100％的可调节范围，预设置的参考值可设置为约50％。对应于比在正常状况下更暗地显示的图像的一范围可设置为小于或等于该参考值。
如果正常状况PWM数据范围是0～100％，则在PWM数据范围调节得比正常状态的数据范围窄的情况下，下限设置为等于或近似于正常状态的下限。上限可设置为正常状况的80％，如图6所示，因为当上限的数值显著减少时，可以较低的亮度水平实现易视图像的较暗显示。此处，由控制器504和PWM控制器502确定PWM信号的数据范围，使得DBA驱动器501能相应地驱动该孔径。
对于小于参考值的所存储的亮度控制值，DBA驱动器501能够将DBA操作的完全打开状态的打开程度控制为比在正常状况下低，使得视频信号的正常显示特征可在暗环境状况下保持。另一方面，对于大于预设置的参考值的所存储的亮度控制值，DBA驱动器501正常控制该孔径，因为当亮度控制值超过参考值时，图像被更亮地显示。所以，不必单独地操作该孔径。
图9示出根据本发明的第二实施例的控制投影型显示设备的方法。此处，投影型显示设备500具有用于通过例如操作用户界面菜单来设置亮度值的装置。
参考图9，如上设置的亮度调节值(Vadj)存储在存储器506中(S901)。然后所存储的亮度调节值与可由制造商确定并预存储在存储器中的亮度参考值(Vref)比较(S902)。如果所存储的值大于该参考值，则正常地控制DBA操作，即，根据可由制造商确定的预设置的状况控制DBA操作(S903)。另一方面，如果所存储的值小于或等于(即，不大于)该参考值，则PWM信号的数据范围设置为比预设置的正常状况的PWM数据范围窄(S904)，且相应地控制DBA操作。即，控制DBA操作的完全打开状态使之比在预设置的正常状况下的完全打开状态“打开得更少”(S905)。换言之，控制DBA操作使得完全打开时的孔径打开的程度比在正常状况下小。
第三实施例
根据第三实施例的本发明的配置概括地将第一和第二实施例的配置相组合。因此，在以下说明中将省略重复的解释。
图7示出根据本发明的第三实施例的投影型显示设备700。此处，DBA驱动器701控制孔径(例如动态黑孔径)的操作范围。孔径的设置基于从PWM控制器702输出的PWM信号的数据范围，PWM控制器702通过视频发生器703即输入信号源来接收输入信号。PWM控制器702确定PWM信号的数据范围，且DBA驱动器701控制孔径的打开/闭合状态。
亮度检测器705检测相对于投影型显示设备700的环境亮度。存储器706存储通过投影型显示设备700的用户输入单元(未示出)设置的亮度控制值。控制器704通过控制PWM控制器702，根据所检测的环境亮度和所存储的亮度控制值来调节PWM信号的数据范围。DBA驱动器701能够根据在控制器704控制下调节的PWM信号数据范围，不同地操作孔径的完全闭合状态或完全打开状态的程度。如果当前所检测的环境亮度低于预设置的“暗状况”亮度，则DBA驱动器701控制DBA操作的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况下高，使得视频信号的正常显示特征可在暗环境状况下保持。另一方面，如果当前所检测的环境亮度高于预设置的“亮状况”亮度，则DBA驱动器701控制DBA操作的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况下低，使得视频信号的正常显示特征可同样在亮环境状况下保持。
同时，如果控制器704确定存储在存储器706中的亮度控制值小于或等于参考值，则控制器704向DBA驱动器701输出对应的控制信号，用于控制DBA操作的完全打开状态的打开程度使之比预设置的正常状况低。因此，视频信号的正常显示特征可在暗环境状况下保持。
图10示出根据本发明的第三实施例的控制投影型显示设备的方法。此处，投影型显示设备700具有如第一实施例中的用于设置亮度值的装置和如第二实施例中的用于检测环境亮度的装置。
参考图10，由亮度检测器705检测环境亮度，且亮度调节值存储在存储器706中(S1001)。基于该检测，确定环境状况是与亮光照房间一致还是与暗光照房间一致(S1002，S1003)，如果确定房间既不是异常的暗也不是异常的亮，则将所存储的值与参考值相比较(S1004)。相应地，控制DBA操作使得相对于预设置的正常状况，完全闭合状态在暗环境状况下闭合得更多且在亮环境状况下闭合得更少(S1005，S1006)。同时，对于环境亮度的中间水平，且当所存储的值不大于参考值时，控制DBA操作使得完全打开状态的打开程度比预设置的正常状况下低(S1007)；否则，即，如果所存储的值大于参考值，则再次确定环境亮度状况是否相对正常，例如，落在亮度水平的中间范围内(S1008)。相应地，如果确定房间既不是异常的暗也不是异常的亮，且所存储的值大于参考值，则正常地控制DBA操作，即，根据可由制造商确定的预设置的状况控制DBA操作(S1009)。
采用本发明，防止了投影型显示设备的屏幕的对比度的减小，该减小的发生是由于邻近光源或用户界面菜单导致的亮度变化所致。因此，根据本发明的投影型显示设备的屏幕的较高对比度促进了在屏幕上显示清晰、生动的图像并使投影型显示设备中可以实现优化的对比度。
显然，本领域技术人员可不背离本发明精神和范围对本发明做出各种修改。因此，只要它们在所附权利要求及其等同的范围内，本发明意欲涵盖这些修改。

Claims (21)

1.一种具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备，所述投影型显示设备包括：
用于检测相对于所述投影型显示设备的环境亮度的传感器；
用于根据所检测的环境亮度生成孔径控制信号的发生器；以及
用于根据所生成的孔径控制信号调节所述孔径的打开/闭合范围的控制器。
2.如权利要求1的投影型显示设备，其中，如果所检测的环境亮度低于对应于暗环境状况的预设置的亮度，则所述控制器控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度高。
3.如权利要求1的投影型显示设备，其中，如果所检测的环境亮度高于对应于亮环境状况的预设置的亮度，则所述控制器控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度低。
4.如权利要求1的投影型显示设备，其中所述投影型显示设备包括投影电视。
5.如权利要求1的投影型显示设备，其中所述孔径控制信号是脉宽调制信号。
6.如权利要求1的投影型显示设备，其中所述孔径是动态黑孔径。
7.一种具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备，所述投影型显示设备包括：
用于存储根据用户选择设置的亮度控制值的存储器；
用于根据所存储的亮度控制值生成孔径控制信号的发生器；以及
用于根据所生成的孔径控制信号调节所述孔径的打开/闭合范围的控制器。
8.如权利要求7的投影型显示设备，其中，如果所存储的亮度控制值不大于预设置的参考值，则所述控制器控制所述孔径的完全打开状态的打开程度使之比预设置的正常状况的完全打开状态的打开程度低。
9.一种具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备，所述投影型显示设备包括：
用于检测相对于投影型显示设备的环境亮度的传感器；
用于存储根据用户选择设置的亮度控制值的存储器；
用于根据所检测的环境亮度和所存储的亮度控制值生成孔径控制信号的发生器；以及
用于根据所生成的孔径控制信号调节所述孔径的打开/闭合范围的控制器。
10.如权利要求9的投影型显示设备，其中，如果所检测的环境亮度低于对应于暗环境状况的预设置的亮度，则所述控制器控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度高。
11.如权利要求9的投影型显示设备，其中，如果所检测的环境亮度高于对应于亮环境状况的预设置的亮度，则所述控制器控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度低。
12.如权利要求9的投影型显示设备，其中，如果所存储的亮度控制值不大于预设置的参考值，则所述控制器控制所述孔径的完全打开状态的打开程度使之比预设置的正常状况的完全打开状态的打开程度低。
13.一种控制具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备的方法，所述方法包括：
检测相对于投影型显示设备的环境亮度；
根据所检测的环境亮度生成孔径控制信号；以及
根据所生成的孔径控制信号调节所述孔径的打开/闭合范围。
14.如权利要求13的方法，其中，如果所检测的环境亮度低于对应于暗环境状况的预设置的亮度，则通过所述调节控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度高。
15.如权利要求13的方法，其中，如果所检测的环境亮度高于对应于亮环境状况的预设置的亮度，则通过所述调节控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度低。
16.一种控制具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备的方法，所述方法包括：
根据用户选择设置亮度控制值；
根据所设置的亮度控制值生成孔径控制信号；以及
根据所生成的孔径控制信号调节所述孔径的打开/闭合范围。
17.如权利要求16的方法，其中，如果所存储的亮度控制值不大于预设置的参考值，则通过所述调节控制所述孔径的完全打开状态的打开程度使之比预设置的正常状况的完全打开状态的打开程度低。
18.一种控制具有用于向屏幕传送光的孔径的投影型显示设备的方法，所述方法包括：
检测相对于投影型显示设备的环境亮度；
根据用户选择设置亮度控制值；
根据所检测的环境亮度和所设置的亮度控制值生成孔径控制信号；以及
根据所生成的孔径控制信号调节所述孔径的打开/闭合范围。
19.如权利要求18的方法，其中，如果所检测的环境亮度低于对应于暗环境状况的预设置的亮度，则通过所述调节控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度高。
20.如权利要求18的方法，其中，如果所检测的环境亮度高于对应于亮环境状况的预设置的亮度，则通过所述调节控制所述孔径的完全闭合状态的闭合程度使之比预设置的正常状况的完全闭合状态的闭合程度低。
21.如权利要求18的方法，其中，如果所存储的亮度控制值不大于预设置的参考值，则通过所述调节控制所述孔径的完全打开状态的打开程度使之比预设置的正常状况的完全打开状态的打开程度低。
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