TWI491972B - 投影顯示裝置與驅動方法 - Google Patents

Description

投影顯示裝置與驅動方法

本發明是有關於一種投影顯示裝置，且特別是有關於一種使用暗畫面插入技術的投影顯示裝置與其驅動方法。

隨著影像解析度的提升，對於影像的顯示品質之要求也越來越高。造成顯示影像模糊的成因有許多，例如顯示器像素的反應時間過慢、影像放大縮小時解析度補點或移除、影像壓縮造成失真或是人眼對於快速移動的視覺追造成動態影像顯示模糊。

請參照第1圖，第1圖係依照先前技術繪示一種暗畫面插入的示意圖。在先前技術中，對於動態影像的顯示品質的改善的其中一種方式為插入暗畫面(black frame insertion)。如第1圖所示，一般而言，插入暗畫面的方式通常是以固定比例的時間來對影像資料100插入黑畫面資料102，使得影像資料100具有影像期間Ta與暗態期間Tb。若顯示裝置中的背光源亮度固定(如光源驅動信號120 所示)，暗態期間Tb設置越長，則影像顯示的實際輸出亮度越低。再者，實際上在暗態期間Tb中顯示裝置實際上是不輸出任何影像，故顯示裝置的背光源產生的功率等效地形成額外的功率浪費，亦會造成顯示裝置的動態對比下降。

因而，迄今為止，熟悉此領域者無不窮其努力找尋其解決之道，以改善上述之問題癥結。

為了解決上述的問題，本揭示內容提供了一種投影顯示裝置。投影顯示裝置包含影像處理模組與光源驅動器。影像處理模組用以接收影像資料並產生顯示信號，其中前述的顯示信號包含影像期間與暗態期間。光源驅動器用以產生光源驅動信號以驅動投影光源，其中前述的光源驅動信號在暗態期間內具有第一區段與第二區段，且光源驅動信號在第二區段之信號平均振幅低於光源驅動信號在影像期間內之信號平均振幅。

根據本發明之一實施例，其中前述的光源驅動信號在第一區段的信號平均振幅大於光源驅動信號在第二區段的信號平均振幅與光源驅動信號在影像期間內的信號平均振幅。

根據本發明之一實施例，其中當前述的光源驅動信號處於正半週時，光源驅動信號在第一區段的電流準位高於光源驅動信號在第二區段的電流準位。

根據本發明之一實施例，其中當前述的光源驅動信 號處於負半週時，光源驅動信號在該第二區段的電流準位高於光源驅動信號在第一區段的電流準位。

根據本發明之一實施例，其中前述的光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅大約為該光源驅動信號在該影像期間內之信號平均振幅的30%。

根據本發明之一實施例，其中前述的光源驅動信號在該第一和該第二區段之信號平均振幅為零。

本發明之另一態樣系在於提供一種投影顯示裝置。投影顯示裝置包含影像處理單元、顯示單元、微控制器、光源驅動器以及投影光源。顯示單元電性連接影像處理單元，且顯示單元用以產生一影像信號，其中影像信號包含影像期間與暗態期間。微控制器電性連接影像處理單元。光源驅動器電性連接微控制器與顯示單元。投影光源電性連接光源驅動器，並用以投射影像信號至一投影屏幕，其中光源驅動器用以產生一光源驅動信號以驅動前述的投影光源，且光源驅動信號在暗態期間具有第一區段與第二區段，光源驅動信號在第二區段之信號平均振幅不大於光源驅動信號在影像期間內之信號平均振幅。

本發明之又一態樣係在提供一種用以驅動投影顯示裝置以顯示影像資料的驅動方法。驅動方法包含下列步驟：接收並調整影像資料，使影像資料具有一影像期間與一暗態期間；以及調整投影顯示裝置的投影光源之光源驅動信號，使光源驅動信號在暗態期間具有第一區段與第二區段，且光源驅動信號在第二區段之信號平均振幅低於該 光源驅動信號在影像期間內之信號平均振幅。

根據本發明之一實施例，其中前述的調整投影裝置的投影光源之光源驅動信號之步驟中更將光源驅動信號在第一區段的信號平均振幅設置為大於光源驅動信號在第二區段的信號平均振幅與光源驅動信號在影像期間內的信號平均振幅。

根據本發明之一實施例，其中當前述的光源驅動信號處於正半週時，將光源驅動信號在第一區段的電流準位設置為高於光源驅動信號在第二區段的電流準位。

根據本發明之一實施例，其中當前述的光源驅動信號處於負半週時，將光源驅動信號在第二區段的電流準位設置為高於光源驅動信號在第一區段的電流準位。

根據本發明之一實施例，其中將光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅設置為光源驅動信號在影像期間內之信號平均振幅的30%。

根據本發明之一實施例，其中在調整該投影裝置的一投影光源之一光源驅動信號之步驟中更將前述的光源驅動信號在第一和第二區段之信號平均振幅設置為零。

綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值，本揭示內容提供了一個投影顯示裝置與其驅動方法，可改善影像品質並同時降低功率消耗。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並 對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。

100‧‧‧影像資料

102‧‧‧黑畫面資料

120‧‧‧光源驅動信號

200‧‧‧投影顯示裝置

220‧‧‧影像處理模組

222‧‧‧影像處理單元

224‧‧‧顯示單元

240‧‧‧光源驅動器

260‧‧‧投影光源

280‧‧‧微控制器

282‧‧‧輸入介面

284‧‧‧記憶體

420‧‧‧亮度控制模組

440‧‧‧調光模組

460‧‧‧電源轉換模組

500‧‧‧驅動方法

510、520‧‧‧步驟

Ta‧‧‧影像期間

Tb‧‧‧暗態期間

T1‧‧‧第一區段

T2‧‧‧第二區段

Vimage‧‧‧影像資料

Vdata‧‧‧顯示信號

Vdrive‧‧‧光源驅動信號

Vctrl1‧‧‧電流控制信號

Vctrl2‧‧‧調光控制信號

Vdimm‧‧‧調光信號

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依照先前技術繪示一種暗畫面插入的示意圖；第2圖係依照本發明之一實施例繪示一種投影顯示裝置的示意圖；第3圖係依照本發明之一實施例繪示光源驅動信號之波形圖；第4A圖係依照本發明又一實施例繪示光源驅動信號之波形圖；第4B圖係依照本發明實施例繪示一種如第2圖所示之光源驅動器之示意圖；以及第5圖係依照本發明之一實施例繪示一種驅動方法之示意圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作 圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

關於本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』一般通常係指數值之誤差或範圍於百分之二十以內，較好地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，例如可如『約』、『大約』或『大致』所表示的誤差或範圍，或其他近似值。

另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

請參照第2圖，第2圖係依照本發明之一實施例繪示一種投影顯示裝置的示意圖。如第2圖所示，投影顯示裝置200包含影像處理模組220以及光源驅動器240。影像處理模組220用以接收影像資料Vimage並產生顯示信號Vdata，其中前述的顯示信號Vdata具有影像期間Ta與暗態期間Tb。換句話說，影像資料Vimage透過影像處理模組220進行影像處理，藉此對影像資料Vimage使用前述的暗畫面插入技術，使得顯示信號Vdata的波形具有影像期間Ta與暗態期間Tb。光源驅動器240用以產生光源驅動信號 Vdrive以驅動投影顯示裝置200內的投影光源260，且光源驅動信號Vdrive在前述的暗態期間Tb內具有第一區段與第二區段，光源驅動信號Vdrive在第二區段的信號平均振幅低於光源驅動信號Vdrive在影像期間Ta內的信號平均振幅(如下述第3圖所示)。簡言之，在顯示信號Vdata的暗態期間Tb內，藉由降低或關閉光源驅動信號Vdrive的信號平均振幅來減少投影顯示裝置200的功率消耗，並同時將暗態期間Tb內的背景亮度降低以增加了整體的動態對比。

值得注意的是，前述的光源驅動信號Vdrive可為電壓信號或電流信號，亦可泛指流經投影光源260之驅動電流，本發明並不以此為限，熟習此項領域者可視實際應用相應設置。

另一方面，如第2圖所示，影像處理模組220可進一步包含影像處理單元222與顯示單元224。影像處理單元可用以對影像資料Vimage運算並執行暗畫面插入的操作，而顯示單元224電性連接影像處理單元222，顯示單元224用以產生並顯示前述的顯示信號Vdata，顯示單元224可為具有光閥的面板或相應的液晶面板等等。再者，投影顯示裝置亦可進一步的包含微控制器280以及記憶體284。微控制器280用以接收輸入介面282以輸入的控制信號以進行調光操作，而記憶體284電性連接影像處理單元222，記憶體284可用以提供影像處理單元222執行運算時所需的緩衝空間。舉例來說，輸入介面282可為鍵盤或是 紅外線遙控器等等。而在結構上，微控制器280電性連接輸入介面282，光源驅動器240電性連接微控制器280與顯示單元224，而投影光源260則電性連接光源驅動器240之間，來完成相應的調光控制，並將顯示單元224顯示之圖像(例：顯示信號Vdata)投射於投影屏幕。

以下將描述本發明內容中不同的實施例，以完成上述調整光源驅動信號Vdrive。請參照第3圖，第3圖係依照本發明之一實施例繪示光源驅動信號之波形圖。如第3圖所示，在顯示信號Vdata的暗態期間Tb內，光源驅動信號Vdrive具有第一區段T1與第二區段T2，且光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的信號平均振幅低於光源驅動信號Vdrive在影像期間Ta內的信號平均振幅。在此實施例中，光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的信號平均振幅大於光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的信號平均振幅與光源驅動信號在影像期間Ta內的信號平均振幅。舉例而言，投影顯示裝置200的的投影光源260可為高壓放電燈(UHP lamp)。高壓放電燈的驅動特性係透過驅動電流(亦即光源驅動信號Vdrive)通過燈具內的電極時，透過電極的高壓尖端放電來達成發光的特性。

操作上，當驅動電流通過電極時，我們可以將光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的信號平均振幅增加以瞬間提升亮度，來降低驅動電流換相時所產生的閃爍現象，如此可增加高壓放電燈的電極形狀設計與燈具的使用壽命。而在第二區段T2時，可將光源驅動信號Vdrive的信 號平均振幅降低，以節省不必要的功率消耗。例如，如第3圖所示，當光源驅動信號Vdrive處於正半週時，光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的電流準位高於光源驅動信號Vdrive在第二區段的電流準位。反之，當光源驅動信號Vdrive處於負半週時，光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的電流準位高於光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的電流準位。實際應用上，在投影光源260為高壓放電燈的情況下，由於高壓放電燈的特性不允許在短時間內可以快速的開啟或關閉，故前述的光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的信號平均振幅大約可設置為光源驅動信號Vdrive在影像期間Ta內之信號平均振幅的30%，但本發明並不以此為限，熟習此領域者可視實際應用彈性調整之。

請參照第4A圖，第4A圖係依照本發明又一實施例繪示光源驅動信號之波形圖。如第4A圖所示，在此實施例中，前述的投影光源260可為固態照明燈源(solid state illumination,SSI)或發光二極體燈具，由於其固態照明燈源或發光二極體燈之光源特性允許時間內快速的開啟或關閉，故在本實施例中可將光源驅動信號Vdrive在第一區段T1和第二區段T2之信號平均振幅為零，來完全消除在暗態期間Tb內的功率浪費。

請參照第4B圖，第4B圖係依照本發明實施例繪示一種如第2圖所示之光源驅動器之示意圖。如第4B圖所示，在前述的實施例中，光源驅動器240可應用於第4A圖之實施例，並可進一步地包含亮度控制模組420、調光模組 440與電源轉換模組460。亮度控制模組420用以根據電流控制信號Vctrl1與調光控制信號Vctrl2產生調光信號Vdimm。調光模組440用以根據調光信號Vdimm調整投影光源260之亮度。電源轉換模組460用以轉換並輸出一驅動電壓源。舉例而言，亮度控制模組420可為PWM控制模組或定電流控制電路，可透過調光模組440底下的感測電阻進行回授控制，而調光模組440可為功率開關或多個可調式的限流開關陣列，藉由透過電流控制信號Vctrl1調整前述的光源驅動信號Vdrive的信號平均振幅，並透過調光控制信號Vctrl2來完成相應的調光控制。再者，請參照第2圖，在本實施例中投影顯示裝置200可更進一步地藉由微控制器280自輸入介面282接收前述的電流控制信號Vctrl1與調光控制信號Vctrl2。

本發明另一態樣係在提供一種用以驅動一投影顯示裝置以顯示影像資料的驅動方法。請參照第5圖，第5圖係依照本發明之一實施例繪示一種驅動方法之示意圖。如第5圖所示，驅動方法500包含步驟510與步驟520。在步驟510中，藉由接收並調整影像資料，以使影像資料具有一影像期間Ta與一暗態期間Tb。舉例而言，透過影音傳輸介面接收影像資料後，並對影像資料進行暗畫面插入的運算，藉此使影像資料具有影像期間Ta與暗態期間Tb。在步驟520中，可調整投影顯示裝置的投影光源之光源驅動信號Vdrive，使光源驅動信號Vdrive在暗態期間具有一第一區段T1與第二區段T2，且光源驅動信號Vdrive在第 二區段T2之信號平均振幅低於光源驅動信號Vdrive在影像期間Ta內之信號平均振幅。

在步驟520中，可進一步地將光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的信號平均振幅設置為大於光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的信號平均振幅與光源驅動信號Vdrive在影像期間Ta內的信號平均振幅。舉例而言，如第3圖所示，當投影顯示裝置200的投影光源260為高壓放電燈時，可依據高壓放電燈的特性將光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的信號平均振幅增加，而在第二區段T2時，可將光源驅動信號Vdrive的信號平均振幅降低，以節省不必要的功率消耗。例如，當光源驅動信號Vdrive處於正半週時，可將光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的電流準位設置於高於光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的電流準位。反之，當光源驅動信號Vdrive處於負半週時，可將光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的電流準位設置於高於光源驅動信號Vdrive在第一區段T1的電流準位。在此實施例中，可將前述的光源驅動信號Vdrive在第二區段T2的信號平均振幅設置為光源驅動信號Vdrive在影像期間Ta內的信號平均振幅的30%。

另一方面，在步驟520中，可進一步地將光源驅動信號Vdrive在第一區段T1和第二區段T2之信號平均振幅設置為零，來降低投影顯示裝置在暗態期間Tb內的功耗。舉例來說，如第4A圖所示，若投影顯示裝置200的投影光源260為固態照明燈源或發光二極體燈時，可在暗態期間 內Tb將光源驅動信號Vdrive完全關閉，藉此達到更高的功率節省與動態對比。

綜上所述，透過上述多種實施例可得知本發明內容所示的投影顯示裝置與其驅動方法可藉由降低或關閉光源驅動信號的信號平均振幅來減少投影顯示裝置的功率消耗，並同時將暗態期間內的背景亮度降低以增加了整體的動態對比之功效。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧投影顯示裝置

220‧‧‧影像處理模組

222‧‧‧影像處理單元

224‧‧‧顯示單元

240‧‧‧光源驅動器

260‧‧‧投影光源

280‧‧‧微控制器

282‧‧‧輸入介面

284‧‧‧記憶體

Vimage‧‧‧影像資料

Vdata‧‧‧顯示信號

Vdrive‧‧‧光源驅動信號

Claims (13)

1. 一種投影顯示裝置，包含：一影像處理模組，用以接收一影像資料並產生一顯示信號，其中該顯示信號包含一影像期間與一暗態期間；以及一光源驅動器，用以產生一光源驅動信號以驅動一投影光源，其中該光源驅動信號在該暗態期間內具有一第一區段與一第二區段，且該光源驅動信號在該第二區段之信號平均振幅低於該光源驅動信號在該影像期間內之信號平均振幅，其中當該投影光源為一高壓放電燈時，該光源驅動信號在該第一區段的信號平均振幅更設置以大於該光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅與該光源驅動信號在該影像期間內的信號平均振幅。
2. 如請求項1所述的投影顯示裝置，其中當該光源驅動信號處於正半週時，該光源驅動信號在該第一區段的電流準位高於該光源驅動信號在該第二區段的電流準位。
3. 如請求項1所述的投影顯示裝置，其中當該光源驅動信號處於負半週時，該光源驅動信號在該第二區段的電流準位高於該光源驅動信號在該第一區段的電流準位。
4. 如請求項2或3所述的投影顯示裝置，其中該光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅大約為該光源驅 動信號在該影像期間內之信號平均振幅的30%。
5. 如請求項1所述的投影顯示裝置，其中當該驅動光源為一固態照明燈源或一發光二極體燈具時，該光源驅動信號在該第一和該第二區段之信號平均振幅更設置為零。
6. 如請求項5所述的投影顯示裝置，其中該光源驅動器更包含：一亮度控制模組，用以根據一電流控制信號與一調光控制信號以產生一調光信號；以及一調光模組，用以根據該調光信號調整該投影光源之亮度。
7. 如請求項6所述的投影顯示裝置，其中該投影顯示裝置更包含一微控制器，用以自一輸入介面接收該電流控制信號與該調光信號。
8. 一種投影顯示裝置，包含：一影像處理單元；一顯示單元，電性連接該影像處理單元，用以產生一影像信號，其中該影像信號包含一影像期間與一暗態期間；一微控制器，電性連接該影像處理單元；一光源驅動器，電性連接該微控制器與該顯示單元； 以及一投影光源，電性連接該光源驅動器，並用以投射該影像信號至一投影屏幕，其中該光源驅動器用以產生一光源驅動信號以驅動該投影光源，且該光源驅動信號在該暗態期間具有一第一區段與一第二區段，該光源驅動信號在該第二區段之信號平均振幅不大於該光源驅動信號在該影像期間內之信號平均振幅，其中當投影光源為一高壓放電燈時，該光源驅動信號在該第一區段的信號平均振幅更設置以大於該光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅與該光源驅動信號在該影像期間內的信號平均振幅。
9. 一種驅動方法，用以驅動一投影顯示裝置以顯示一影像資料，該驅動方法包含：接收並調整該影像資料，使該影像資料具有一影像期間與一暗態期間；以及調整該投影顯示裝置的一投影光源之一光源驅動信號，使該光源驅動信號在該暗態期間具有一第一區段與一第二區段，且該光源驅動信號在該第二區段之信號平均振幅低於該光源驅動信號在該影像期間內之信號平均振幅，其中當投影光源為一高壓放電燈時，該光源驅動信號在該第一區段的信號平均振幅更設置以大於該光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅與該光源驅動信號在該影像期間內的信號平均振幅。
10. 如請求項9所述之驅動方法，其中當該光源驅動信號處於正半週時，將該光源驅動信號在該第一區段的電流準位設置為高於該光源驅動信號在該第二區段的電流準位。
11. 如請求項9所述之驅動方法，其中當該光源驅動信號處於負半週時，將該光源驅動信號在該第二區段的電流準位設置為高於該光源驅動信號在該第一區段的電流準位。
12. 如請求項10或11所述之驅動方法，其中將該光源驅動信號在該第二區段的信號平均振幅設置為該光源驅動信號在該影像期間內之信號平均振幅的30%。
13. 如請求項9所述的驅動方法，其中當該驅動光源為一固態照明燈源或一發光二極體燈具時，該光源驅動信號在該第一和該第二區段之信號平均振幅設置為零。