TWI239213B - Display device - Google Patents

Description

寺月曰 修正

T239213 案號 93116250 五、發明說明（1) (一）.、【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種顯示裝置，特別係指一種能夠辦加 動態範圍的顯示裝置。 3 ° (二）、【先前技術】 由於多媒體時代的來臨，顯示裝置的應用領域亦隨之 擴大，同時顯示裝置的型態亦趨於多樣化，例如：映&管 顯示裝置、液晶顯示裝置、電漿顯示裝置、電致發光顯^ 裝置以及投影顯示裝置等等。 ' ^

於投影系統中，又可分為CRT投影裝置、液晶投影裝 置或是數杈光學處理投影裝置（DLP)等等。其中，由 晶投影裝置與數位光學處理投影裝置具有較高的明亮度以 及較高的晝質，更是新一世代顯示裝置的趨勢。

然而，液晶投影裝置與數位光學處理投影裝置的動態 範圍並不大，以液晶投影裝置為例，實際動態範圍係約為 3 0 0 - 4 0 0 : 1，而以數位光學處理投影裝置為例，實際動態 範圍係約為5 0 0 - 6 0 0 · 1。（於此，較大的動態範圍係指顯 示的影像具有高對比度與多色彩層次）。若顯示裝置的動 態範圍不夠大，在顯示較暗的晝面時（例如夜晚的影像）， 使用者的眼睛會無法清楚判別影像，於使用上造成困擾。

為解決此一問題，美國專利第6，6 8 3，6 5 7號揭示了一 種投影顯示系統3 ’此投影顯示系統3係設置有一光量調整 益（illumination-light amount modulating means)，用 以"周正射至一光學调整器（optical modulator)的光量。 如圖1所示’光源3 1發射之光線經由反射器32的反射形成 1239213 案號 93116250 曰 修正 五、發明說明（2) 一平行光束，平 器（PS converte (1i near 1y-po 1 a 化光束進 轉的極化 光束射至 一影像。 於極化板 改變。於 晶面板3 8 度’進而 然而 僅整體裝 襞置輕、 3周整角度 發明 以解決上 此項嘉惠 動 入光學 板。接 液晶面 其中， 持績地 此，係 ，接著 驅動馬 ，上述 置的體 薄、短 ’此方 人爰因 述問題 世人之 發明内 於上述 的顯示 ’為逵 行光束 r) 34 中 r i zed 裝置35 著，再 板38 〇 極化板 旋轉， 利用輸 ，再利 達轉至 的投影 積變大 、小的 式係為 於此， 之「顯 發明。 容】 課題，本發明之目的袼 裝置。 的係棱供一種能夠增加 穿射光整 ，以將非 light be 中，於此 利用複數 最後’液 係利用馬 使得進入 入影像訊 用光量來 計算的角 顯示系統 ，而且重 趨勢。另 機械調整 本於積極 示裝置， 合器3 3後並進入 極化光束轉為線 am)光束。接著 ，光學裝置3 5中 個反射層3 6以及 晶面板38控制光 達（未視於圖中） 液晶面板3 8的光 號來決定須射多 計算極彳匕板需偏 度。 必須外加光量調 里亦加重，並不 外’極化板係利 ’其精準度亦有 發明之精神，亟 ’幾經研究實驗 極化轉換 性極化 ，線性極 係具有旋 稜鏡3 7將 束以形成 帶動，由 量亦隨之 少光至液 轉多少角 整器，不 符合電子 用馬達來 限制。 思一種可 終至完成 含 ασ 早 有鑑 態範圍 緣是 一光源 元，其 上述目的，依本發明一 - 巧乃之一種顯示奘詈，白 盈影像處理模組、一 ％卷丁衣置包 -影像訊號A並產

$ 8頁 Ϊ239213 五 t 號 9311咖(1 、發明說明（3) 益值，且依據增益 像Λ號A ;調整模組係分 性連接’調整模組係依據 光源所發射之光線的亮度 ^倍，作為一調整後之光 才果組電性連接，且增益影 A 並藉由調整後之光源 、 為達上述目的，依本 、贵、 影像増益模組、一 一顯像單元，其中，影像 產生一增益值；調整模組 性連接’調整模組係依據 光源所發射之光線的亮度 數七’作為一調整後之光 模組電性連接，影像處理 產生一增益影像訊號A，； 達· ^ ’且顯像單元係接收 之光源，形成一影像。 承上所述，本發明之 求知增益值，接著將輸入 =1成原來亮度的增益值 態範圍。與習知技術相比 極化板以及馬達等元件， 出之外’裝置的體積以及 電子方式來增加動 月 曰 修正 生 值與該 別與光 增ϋ值 成為原 源、；顯 像處理 ’形成 發明之 调整模 增益模 係分別 増益值 成為原 源“影 模組係 顯像單 増益影 影 像訊號Α產生一增益影 源及 產生 來光 像單 模組 一影 一種 組、 組係 與光 產生 來光 像處 依據 元係 像訊 增益影像處 一控制訊號 線亮度之增 元係與增益 係接收增益 理模組電 ，以控制 盈值的倒 影像處理 影像訊號 像。 顯示裝置，包含一光 一影像處理 接收一影像 源及影像增 一控制訊號 線亮度之增 理模組係與 增益值與影 與影像處理 號A’ ，並藉 模組以及 訊號A並 益模組電 ，以控制 益值的倒 影像增益 像訊號A 模組電性 由調整後 顯示裝置係利用外部輸入訊號以 訊號乘上增益值，並將光源亮度 倒數倍’藉以增力σ顯示裝置的動 ’本發明無需外加極化轉換器、 除了可以減少額外元件成本的支 重里亦無需改變。再者，本發明 態範圍，精準度亦較習知技術中 mm

的機械方式高。 (四）、【實施方式】 說明依據本發明較佳實施例之 以下將參照相關圖式 顯不裝置。

第一實施H 圖2Λ示’本發明第一實施例的顯示裝置1，包含- 衫像增益模組1 2、一調整模組1 3、一影像處JJ 模組14以及一題德留^ ς 〜 〜1豕/地^ 收

分別盥来75U R θ皿值吖以111 value);調整模組13孫 刀別”先源1 1及影像增益模組12電性 依據增益值G產生m轳r，m挺13係 、本的:度β成為原來光線亮度B之增益值的倒數倍（i/g)， 整後之光源；影像處理模組14係與影像增益模組 I，丨連接，影像處理模組14係依據增益值G與影像訊號A 產生厂增盃影像訊號A’ ；顯像單元丨5係與影像處理模組i 4 電性連接，且顯像單元1 5係接收增益影像訊號A，，並藉由 調整後之光源，形成一影像。

於本實施例中，光源丨丨係發射出一光線，以供顯示影 像之用。於此，光源11係為一數位控制光源或是一類比控 制光源。舉例而言，光源u可以是發光二極體（LED)、燈 泡、雷射光（例如：半導體雷射）、有機發光二極體、極高 壓水銀燈管（11^!^1211-?]：6^111打(：111^1_1))、金屬|||化 物燈管（metal halide lamp)、氙氣燈（xen〇n iamp)或是 鹵素燈管（halogen lamp)。

第10頁 1239213 案號 93116250 五、發明說明（5) 再者，本實施例之影像增益模組丨2係藉由外部輸入之 影像訊號產生增益值G。於此，輪入影像訊號4係由一影 像源（未不於圖中）提供，舉例而言，影像源可以是電腦輪 入端、NTSC輸入端、LVDS輸入端、TMDS輸入端或是D —32端 等等。本實施例之影像源可以是數位影像源。當然，影像 源亦可以是類比影像源。當影像源為類比影像源時，顯示 裝置1中更包含一類比/數位轉換器，可將類比訊號轉換成 數位訊號。 於本實施例中，影像增益模組丨2係判斷影像訊號A的 · 最大灰階度（Gray level )，再將顯像單元15的最大灰階度_ 除以影像訊號A的最大灰階度以得到增益值G。當麸，影像 增益模組，可判斷影像訊號A的最大強度(Int二 再將顯像单το 1 5的最大強度除以影像訊號A的最大強度以 得到增益值G。 由於影像訊號A係可以強度表現或是以灰階度表現之 :!重f ?方式’以下為方便說明，我們將以強度表現之影 二T稱為強度影像訊號A!，且將以灰階度表現之影像訊 號稱為灰階度影像訊號Ac。 轉換ί ί3/=’影像增益模組12亦可將灰階度影像訊號〜 Ϊ 號Al，再判斷強度影像訊號Μ的最大強 J強像單元15的最大強度除以強度影 大強度以得到增益值G。 號A灰P白度％像訊號Ag係'以下豸公式⑴轉換成強度影像訊

第11頁 案號 93116250 年 月 曰 1239213 修正 五、發明說明（6) 1〇係表不強度值，AG係為灰階度影像訊號，心係為強度 影像訊號，r可為任意數（以CRT為例，r等於2 · 2 )。 當然’影像增盈模組1 2亦可將強度影像訊號\轉換成 灰階度景> 像说號AG ’再判斷灰階度影像訊號~的最大灰階 度，並將顯像單元15的最大灰階度除以灰階度影像訊號、 的最大灰階度以得到增益值G。強度影像訊號\係以下述公 式（2 )轉換成灰階度影像訊號&，

AgKA^Io)1^ 公式（2) ,^係表示強度值，AG係為灰階度影像訊號，Αι係為強度 影像汛號，γ可為任意數（以CRT為例，r等於2· 2)。 階度影像訊號AG。於此 與式（2 )進行轉換。 另外，如圖2所示， 像增盈模組1 2電性連接 當然，如圖4所示，本實施例之顯示裝置丨更可 灰階處理模組16，《階處理模組16係將灰階度影像訊^ 轉換成強度影像訊號Αι，或是將強度影像訊號乂轉換成y 灰階處理模組1 6亦利用上述式（1 ) 调整模組1 3係分別與光源丨丨及影 ，调整模組1 3係依據i冑^ i & & & =訊號c ’以控制光源u所發射之光 -值= 之增益值的倒數倍（1/G)，亦即，k:。原來 係變為VG、。於時，經由調整後的光線亮度 然，調整模植"Uj 3係為數位調整模組。當 吴、、且1 d亦可以是類比調整模組。 另卜凋整模組1 3亦可以控制光源1 1開啟/ R夕秘、，#原11所發射之光線亮度Β，亦成為原來夹綠-洛 β之增盃值的倒數 屌木先線壳度

第12頁 1239213 五 月 曰 修正 發明說明（7) 組1 2 ί 如圖2所示，影像處理模組1 4係與影像增益模 號a產包生像處理模組14係依據增益值G與影像訊 辦;益衫像訊號A，。換言之，增益影像訊號A，等於 曰皿乘上^影像訊號Λ，亦即，A，=A*g。 增益L此，上=訊號"係為灰階度影像訊號〜時’當乘』 ms里衫像訊號A，係為以灰階度表現之增益影像 _ ’、、即，灰階度增益影像訊號ag，；另一方面，當影價 影像u訊號^強度表現之增益影像訊號，亦即，強度增益 A，& = f 3具體說明本實施例中增益值以及增益影像訊號 綠4、〔 Λ付方法，首先，將灰階度影像訊號AG轉換成強度影 Λ〜！，接著，影像增益模組丨2判斷強度影像訊號Αι的 最大強，（Intensity)，亦即0·0 2 9 0 Ι()，接著，再將顯像單 兀15的最大強度（亦即1{))除以強度影像訊號A!的最大強度 (〇· 0 29 0 IG)以得到增益值G( = 34 4 9 )。接著，影像處理模組 14係依據增益值G( = 34· 49)與強度影像訊號心產生強度增益 影像訊號八！，，最後，再將強度增益影像訊號轉換成灰 階度增益影像訊號Ae’ 。 再请參照圖3，於本實施例中，影像增益模組丨2係利 =下述之公式（3)將強度增益影像訊號Αι，轉換成灰階度增 分影像訊號Ae ’ ，

曰 修正 ，士當然’若影像處理模組14係產生灰階度增益影像訊號 〜’時J影像增益模組12亦可利用上述之公式（4)再將灰階 度&分影像訊號乂 ’轉換成強度增益影像訊號&，， V/ L，* 公式（4) 1〇係表示強度值，Ag，係為灰階度增益影像訊號，係 ”’、5度增益影像訊號，^可為任意數（以crt為例，r等於 Z · 2 ) 〇 =外，灰階處理模組16亦可利用上述之公式（3)將強 二^ 了衫像汛唬Αι ’轉換成灰階度增益影像訊號^ ’或是利 增益影ίίίΐ4)再將灰階度增益影像訊號V轉換成強度 14 接再Ϊ參照圖2 ’顯像單元15係與影像處理模組 以^接/ 顯像皁兀15係接收增益影像訊號A，U，可 原來光m l ,、 光源11 (光線亮度8，為 内容係實質等於以輸人之影像内容$成〜像，此影像 μΪΪΓΓ列中，顯示裝置1係包含但不限定為數位* 子處理投影裝置（Digital丨· “ 光 透式液曰曰投衫裝置、反射式液晶投牙 等等。 4且4疋欣日日顯不器 於本實施例中，當gg千&罢，a & ”、員不裝置1係為一投影式顯示F罢 時’，員像早兀15係包含_顯示幕。如裝j 置1係為數位光學處理投影裝置時，顯像單元15^：：裝 數位微反射器（Dlgital Device)。 案號 93116250 曰 修正 1239213 五、發明說明（9) §顯示裝置1係為穿透式液晶投影裝置時，顯像單元1 5更 包含一液晶光閥。另外，當顯示裝置i係為反射式液晶投 衫I置4 ’顯像單元1 5更包含一液晶反射板。如圖6所 示’當然’顯示裝置1亦可以是液晶顯示器，於此，顯像 早元1 5係為一液晶面板。 另外，如圖5所示，本實施例中之顯示裝置}更包含一 ♦焦單元1 7，此聚焦單元1 7係將光源11所發射之光線聚 焦。於此，I焦單元1 7係位於光線之行經路徑，舉例而 言，聚焦單元1 7係可位於光源丨丨與顯像單元丨5之間。 另外，如圖5所示，本實施例中之顯示裝置1更包含一 導光單元1 8 ’導光單元1 8係位於光線之行經路徑，此導光 單π 1 8係將光源11所發射之光線均勻化。當然導光單元i 8 亦具有導光或是改變光行徑方向的功能，舉例而言，導光 單=18可以是光導管（iight tunnel)。再請參照圖5，導 光單元18係位於分色單元（色輪，c〇1〇：r wheel)19之兩 側。 复三复jfe例 另外’如圖7所示，本發明之第二實施例的顯示裝置 ’包含一光源21、一增益影像處理模組22、一調整模組 及一顯像單元24，其中，增益影像處理模組22係接收 衫像訊號A並產生一增益值g，且依據增益值g與影像訊 ^產生一增盈影像訊號A，；調整模組23係分別與光源21 增赶影像處理模組22電性連接，調整模組23係依據增益 產生一控制訊號c，以控制光源2 1所發射之光線亮度 〜益值的倒數倍（1/G)，作為一調

第15頁 1239213 案號 93116250__年月日 修正__ 五、發明說明（1〇) 整後之光源；顯像單元2 4係與增益影像處理模組2 2電性連 接’且顯像單元2 4係接收增益影像訊號A ’，並藉由調整後 之光源2 1，形成一影像。 於本實施例中，增益影像處理模組2 2係包含一影像增 益模組221與一影像處理模組222，影像增益模組221係產 生一增益值G，影像增益模組2 2 1係藉由外部輸入之影像訊 2 A產生增扭值G，影像處理模組2 2 2係與影像增益模組2 2 1 ，性連接，影像處理模組22 2係依據增益值G與影像訊號A 產生一增益影像訊號A，。

本κ施例之顯示裝置2更包含一灰階處理模组2 5。 “於本實施例中，光源21、影像增益模組22Γ、影像處 理模組2 2 2、調整模έ且2 3、顧德置士 9 /1、ώ 、 门主稞、、且“顯像早兀24以及灰階處理模詛 25的特徵與功能解與第一實施例中 V , 不再贅述。 々日丨J凡件相冋，在在 值i顯示裝置係利用外部輸入訊號以求得增只 值，接者將輸入訊號乘上增益值，並將 來亮度的1/增益值’藉以增加顯動;二：成 知技…’本發明無需外加 =動=。與 達等元件’除了可以減少額外元件：：二；化板以及 的體積以及重量亦無需改變。再者，狄支出之外，裝

式來增加動態範圍，精準度亦 ％明係利用電子 高。 早度方車又白知技術中的機械方式 以上所述僅為舉H而非為 本發明之精神舆範疇，而對其進行之室者任何未脫I j & &後附之申請專利範圍中。、效修改或變更’ j

Τ2392Π 丄厶案號93116250_年月曰 修正_ 圖式簡單說明 (五）、【圖式簡單說明】 圖1係為習知之投影顯示系統的一示意圖； 圖2係為第一實施例之顯示裝置的一系統示意圖； 圖3係為第一實施例之影像訊號Ae與影像訊號Αα ’的一 舉例運算示意圖； 圖4係為第一實施例之顯示裝置的另一系統示意圖； 圖5係為第一實施例之數位光學處理投影裝置的一示 意圖； 圖6係為第一實施例之液晶顯示器的一分解示意圖； 圖7係為第二實施例之顯示裝置的一系統示意圖。 元件符號說明： 1 顯 示 裝 置 11 光 源 12 影 像 增 益 模 組 13 調 整 模 組 14 影 像 處 理 模 組 15 顯 像 單 元 16 灰 階 處 理 模 組 17 聚 焦 單 元 18 導 光 單 元 19 分 色 單 元 2 顯 示 裝 置 21 光 源

第17頁 1239213 案號 93116250 年 月 曰 修正 圖式簡單說明 22 增益影像處理模組 221 影像增益模組 222 影像處理模組 23 調整模組 2 4 顯像單元 25 灰階處理模組 3 投影顯示系統 31 光源 32 反射器 33 光整合器 34 極化轉換器 35 光學裝置 36 反射層 37 稜鏡 38 液晶面板 A、Ag、八1 影像訊號 A，、V、k'， 增益影像訊號 B、B， 光線亮度 C 控制訊號 G 增益值

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Claims (1)

1. 案號93116250 年

   1239213 六、申請專利範圍 1 · 一種顯示裝置，包含： 一光源； ^ ϋ景> 像處理模組，係接收一影像訊號I產生一增益 值且依據该增盈值與該影像訊號產生二增益影像訊 號； 调整模組，係分別與該光源及該增益影像處理模組電性 連接，該調整模組係依據該增益值產^一控制訊號，以 ^制該光源所發射之光線亮度成為原來光線亮度之增 益值的倒數倍，作為一調整後之光源；以及 顯像單元，係與該增益影像處理模組電性連接’且該顯 像單元係接收該增益影像訊號，並藉由該調整後之光 源，形成一影像。

   2 ·如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益气 像處理模組係包含一影像增益模組與一影像處理模=: 影像增益模組係產生該增益值，該影像增益模組係藉^ = 影像汛號產生該增益值，該影像處理模組係與該影像心^ 模組電性連接，該影像處理模組係依據該增益值與忒w 訊號產生一增益影像訊號。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該光源係 為一數位控制光源。 4·如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該光源係

   第19頁 1239213 案號 93116250 年 月 修正 六、申請專利範圍 為一類比控制光源 雷射光或一有機發光二極 5.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該光源係 為一發光二極體、一燈泡、 體0 6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該調整模 組係為一數位調整模組。 7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該調整模 組係為一類比調整模組。 8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像訊號等於該增益值乘上該影像訊號。 9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像處理模組係判斷該影像訊號的最大灰階度，再將該顯像 單元的最大灰階度除以該影像訊號的最大灰階度以得到該 增益值。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像處理模組係判斷該影像訊號的最大強度，再將該顯像單 元的最大強度除以該影像訊號的最大強度以得到該增益 值0

   第20頁 1239213 案號 93116250 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 11.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像處理模組將以灰階度表現之該影像訊號轉換成以強度表 現之該影像訊號。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像處理模組將以強度表現之該影像訊號轉換成以灰階度表 現之該影像訊號。 1 3.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像處理模組將以灰階度表現之該增益影像訊號轉換成以強 度表現之該增益影像訊號。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該增益影 像處理模組將以強度表現之該增益影像訊號轉換成以灰階 度表現之該增益影像訊號。 1 5.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包含 一灰階處理模組，係將以灰階度表現之該影像訊號轉換成 以強度表現之該影像訊號。 1 6.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包含 一灰階處理模組，係將以強度表現之該影像訊號轉換成以 灰階度表現之該影像訊號。

   第21頁 1239213 案號 93116250 年月曰 修正 六、申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包含 一灰階處理模組，係將以灰階度表現之該增益影像訊號轉 換成以強度表現之該增益影像訊號。 1 8.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包含 一灰階處理模組，係將以強度表現之該增益影像訊號轉換 成以灰階度表現之該增益影像訊號。 1 9.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯像單 元係包含一顯示幕。 2 0.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯像單 元係包含一液晶光閥。 2 1 ·如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯像單 元係包含一液晶反射板。 2 2.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯像單 元係包含一數位微反射器。 2 3.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯像單 元係為一液晶面板。 * I

   第22頁 1239213 案號 9311625〇 _年月—修正 --- 六、申請專利範圍 2 4.如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示裝 置係為一投影式顯示裝置。 25. —種顯示裝置，包含： 一光源， 一影像增益模組，係接收一影像訊號並產生一增益值； 一調整模組，係分別與該光源及該影像增益模組電性連 接，該調整模組係依據該增益值產生一控制訊號，以控 制该光源所發射之光線冗度成為原來光線亮度之增益 值的倒數倍，作為一調整後之光源；

   一影像處理模組，係與該影像增益模組電 處理模組係依據該增益值與該影像=連接，該影j; 訊號；以及 〜產生—增益影$ 一顯像單元，係與該影像處理模組電 、 且該顯像 源，形 元接收該增益影像訊號，並藉由:性連接，且 一影像。 ^調整後之光

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