TW200425049A - Swept illumination to reduce lcd lag in front and rear projection displays - Google Patents

Swept illumination to reduce lcd lag in front and rear projection displays Download PDF

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Description

200425049 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用照明光束掃描一液晶顯示面板之整 個顯示區域之方法，其目的係（1)改良此一面板顯示運動之 月b力以及（2)適應液晶材料在變化狀態中所產生之滯後。 【先前技術】 對於液晶面板，由於主動式矩陣像素元件在整個圖框過 私中保持’’電荷，因此不能如一 CRT那樣響應一脈衝，所以 存在一顯示運動之習知問題。例如，見美國專利第6,636，19〇 號（作爲於2002年3月28曰公開之美國專利申請公開案第 2002/0036608號），· 2002年 5 月 SID 02摘要，論文48·3 第 1284_1287 頁Furuhashi等人發表之”用於運動圖像之高品質tft_lcd，，；以 及 2002年 Eurodisplay 2002論文 P_41 第 533_535 頁 Fisek〇vic 等人 發表之”用於在AM LCD中實現最佳圖像品質之掃描背光參 數”。此尤其在體育運動圖像中係一項問題，例如，一個高 爾夫球可能出現模糊或甚至消失。 已提出解決該問題的幾種建議方法，包括過驅動以及插 入一減少亮度之’’黑圖框”。 本發明解決在採用液晶面板之投影顯示器（例如，後部投 影或前部投影電視或監視器）中顯示運動之問冑，並且在^ 佳實施例中提供了無論何時存在運動都能保持亮度之更^ 清晰之圖像。 【發明内容】 本發明涉及以更新所顯示之資訊調 在最大範圍概念上，
O:\89\89239.DOC -6 - 200425049 協欠…描照明投影顯示器。特別地，該照明被壓縮成一 ^文’然後該條紋以同步於更新LCD上之圖像方式（即以同 乂於圖框更新方式）拂掠該圖框上（通常從頂部到底部）。 較佳地’藉由爲μ縮照明提供合適之亮度，使之能夠在 不知耗亮度之情況下進行此掃描。例如，考慮照明顯示器 之-，之-條紋，然後在整個顯示器表面上拂掠該部分。 如果：區域的總亮度相同於照明顯示器整個區域時顯示器 的〜冗度’則將保存亮度。特別地，對於一個三分之一條 紋，該條紋的照明度最好是照明整個顯示器的照明度之三 f。對於尺寸不同之條紋，可用類似方式來確定相應亮度 、及別例如’―個四分之—條紋的照明度最好是照明整個 顯示器的照明度之四倍。如此之高照明度條紋拂掠整個顯 不器可保存亮度。 抑糟由在定義之時間週期期間照明顯示器區域，當該顯示 器達到其，大或最小明暗度時，則在最佳化時間週期期 間’顯不益之每-掃描線就能夠具有光線，這樣就能夠增 颂丁 之保真度。藉由增加黑暗週期，並且壓縮特定時 期之像素或像素列來産生輸出光線，就能夠減小或 晶滯後所產生之可察覺效果。 η某些由液晶顯示器所展示出之滯後歸因於液晶分子之緩 =移動，但是至少部分滞後歸因於像素元件之取樣保持功 =，並且部*滞後歸因於人類之視覺作用。ϋ由爲任何特 定像素、列或列群組產生”脈衝”光束，就能夠使液晶ac) 更快速呈現，並且更像一具有一更新飛點之CRT，其具有
O:\89\89239.DOC 200425049 一脈衝響應，而非一保持響應。 一快速響應LC和/或-增加之圖框率能夠進—步幫助去 除或完全消除滞後。但是即使利用響應較慢之顯示材料’ 以及典型之60赫兹更新速率，也可部分減小滯後。 因此本發明提供一種用於照明液晶顯示面板之方法以及 相關裝置，該液晶顯示面板具有一顯示區域並且包括在一 圖框更新循環期間被順序定址之複數個列，該圖框更新循 U週期為Τ’並且在圖框更新循環期間内，該等複數個列 中每-列皆具有-預定更新時間，每_列之連續更新時間 之間（每-狀循環更新)之時間週㈣於了，該方法包 括： 0)從一光源提供照明光（典型係白光）· /b)將照明光㈣成—具有小於顯示區域之區域之條纹， 4條紋平行於該等複數個列（例 使该條紋區域與該顯 不£域之比率R小於或等於三分之一之區域），· ⑷利用-移動光學元件（例如，_移動柱面透鏡或 棱鏡)使照明光之條紋往垂直於該等複數個列之方向二 整個顯示區域，該方向相對應於在_圖框更新° “ 序定址複數個列之方向；及 ’衣功間順 ⑷使該照明光之條紋之掃描同步於圖框 使得對於顯示器之每一列，作爲掃描結果，在—:’從而 循環更新週期之後半部分期間（或作爲替代，列之該 期間)，g照明光之大部分照射在該列1。取'二分之- 應當注意，前述之用於照明顯 為面板之方法與捲動彩色
O:\89\89239.DOC 200425049 系統不同’在捲動彩色系統中係同步於該照明顏色變化， 而非同步於顯示之更新循環。配合單一面板LC〇s系統之捲 動彩色使用實例可以在下述文獻中找到：2〇〇丨年SID 〇 j摘 要，娜文40.1第1072-1075頁Shimizu，J. A.發表之"用於 HDTV後部投影影之彩色LCOS捲動”；2002年SID 02摘要， 論文頁Brennesh〇ltz，M s發表之"具有旋 轉鼓之彩色連續LCoS投影機”；1993年Eurodisplay 1993, 論文LCiM第249_256頁Janssen，p發表之„ 一新穎之單一 光閥高亮度HD彩色投影機”；以及美國專利第^从⑷號。 以此方式，可解決與顯示運動相關之問題以及與改變液 晶分子之狀態之相關問題。當該光源縮系、统組合所產生 的亮度大約爲應產生亮度（如果整個顯示器被照明）之㈣立 時，其中R被上述定義爲小於W，還可解決減小亮度之^ 本發明之另一實施例係一種用於照明一顯示面板之方 !，該顯示面板具有-顯示區域並且包括在-圖框更新循 %期間被順序定址之複數個列。該圖框更新循環的週期為 Τ’並且在該圖框更新循環期間内，該等複數個列 歹 二具有-就更新時間，每—列之連續更新 間= 間週期係該列之循環更新週期並且等於Τ。該方法包^之時 (a)從一光源提供照明光； I枯· ⑻將該照明光壓縮爲_具有小於顯示區域之 紋平行於該等複數個列； ”、、' "亥條 (c)在圖框更新週期鄭p 』間，用該照明光之條紋順序掃描該
O:\B9\89239.DOC 200425049 等複數個列之每一列；以及 ,()吏’、、月光蝕紋之掃描同步於圖框更新週期，從而使得 對於顯示器之每—列，作爲掃描結果，在每一列之該循環 更新週期之後半部分期間，該照明光之大部分照射在該列 上。 本七月之$ Λ靶例係一顯示器’該顯示器包括一光 源、-顯示面板、一可移動光學元件以及一處理器。該顯 不面板包括一顯示區域以及複數個列。該可移動光學元件 能夠將來自於光源之光壓縮成一具有一小於顯示區域之區 域之照明光條紋。將該處理器組態並配置成，在__圖框更 新循環期間順序定址複數個列，從而顯示一圖像，其中該 圖框更新循環的週期為Τ，並且在圖框更新循環期間内，該 等複數個财每-列皆具有—預定更新時間，每—列之連 續更新時間之間之時間週期，係該列之循環更新週期並且 等於Τ。還可將該處理器組態並配置成，以同步化方式移動 該光學元件，藉此用該照明光之條紋順序掃描該等複數個 列之每-列’從而使得在該狀循環更新週期之後半部分 期間，照明光線之大部分照明該列。該處理器可選擇地包 括兩個或兩個以上子處理器。 下文中的詳細說明中將闡述本發明之附加特徵，並且根 據該描述，熟習此項技術者某種程度上容易理解該等特 徵，或藉由實行此處所述本發明而識別該等特徵。所附圖 式用於提供對本發明之進一步理解，並且被包含在本說明 書中，作爲該說明書之一部分。應當理解，前面一般性描 O:\89\89239.DOC -10- 200425049 述以及後面更爲詳細之描述都僅僅係本發明之示例，並且 都旨在提供一個用於理解本發明之本質和特徵之概觀或架 【實施方式】 本發明在隨附之圖式描述，其中： (a) 圖1表明先前技術之靜態照明方法； (b) 圖2表明拂掠照明方法，其中在此情況下，條紋係由一 柱面透鏡産生’該柱面透鏡被垂直移動從而使該條紋，，拂掠 ”整個顯不平面（參看美國專利第5,398,082號，其中討論了 利用移動光學系統以拂掠照明，該光學系統包括折射和反 射系統）； (c) 圖3表明利用旋轉棱鏡以産生所需要之拂掠（參看，美 國專利弟5,548,347號以及上述shimizu，Brennesholtz和
Janssen之文章，其中討論了利用旋轉棱鏡來拂掠照明）；以 及 (d) 圖4至圖6表明如何藉由配合達到全開或全關值（即，藉 由將该照明條紋與該更新週期相配合）來照明一像素（或列 或列群組）’藉此提高顯示器之亮度和/或精確度。 在此等圖式中，參考數字U表示該投影機之光源（燈），13 表不一像素面板，1 5表示一移動光學元件，丨7表示照明光， 以及前頭19表示移動光學元件15之移動。儘管在此等圖式 中沒有表明，但是在光源u和面板13之間使用了光中繼器 (relay optics)和光均衡器（light h〇m〇genizer)。例如，參看
Magarill申請之美國專利第5,625,738號。該等圖式中也沒有
O:\89\89239.DOC -11- 200425049 表明被用於將形成於面板上之圖像投影到前部及後部投影 屏幕之投影鏡頭。儘管在該等圖式中僅示出了一面板，但 疋如果需要也可以使用多個面板。 如"亥專圖式所示，本發明之處理包括： Ο)將知明光壓縮成一小於整個顯示器之顯示區域，例 如，産生條紋照明， (b) 使用移動光學元件使該較小區域（例如，條紋照明） 知描或拂掠（例如，向下）該顯示裝置之表面，以及 (c) 使该拂掠同步於顯示刷新/更新（通常每次一列），即掃 4田照明同步於該顯示更新。 特別地，圖5表明了照明脈衝如何同步於顯示器之代表性 頁。Ρ ί中間列之驅動（更新），而圖6表明藉由圖$之該代表性 頂部列這種同步如何使提供給觀衆之圖像得到改良。作爲 明同步於更新循環之結果，相似之改良被運用至圖$之每 個中間列，以及顯示器之所有其它列（或列群組）。 例如，如圖5A/5C以及圖5D/5F所示，對於每一列，作爲 舨明光之掃描結果，在每一列之該循環更新週期之後半部 刀（例如最後二分之一）期間，該照明光之大部分照射在該 列上。如圖6D，_,6F所示，藉由照明光之掃描（拂掠）與 更新循環之配合，本發明之實際平均可察覺之亮度(圖卯） 比靜悲照明（圖6E)更接近於指定亮度（圖6D)。 儘管已經描述和說明瞭本發明之具體實施例，但是應當 理解’根據上述描述’熟習此項技術者可明白不背離本發 明之範圍和精神之各種修改。
O:\89\89239.DOC -12- 200425049 【圖式簡單說明】 圖1係一先前技術之照明系統之示意圖。 圖2和圖3係表明用於執行本發明之照明方 々法之谷個裝置 之示意圖。特別地，圖2表明使用一移動飪二、★社血 切往面透鏡實現拂 掠。而圖3表明使用一旋轉棱鏡來實現同樣目的。 —附圖4係一表明照明光線照射一像素面板之顯示區域之 每一頂部列以及每一中間列之示意圖。 圖5和圖6係表明根據本發明對於平面而言之照明光之婦 描與更新循環之間之時間關係之示意圖。特別地，圖5a(5d) 表明對於顯示器之一代表性頂部（中間）列，液晶分子 驅動信號，圖5B(5E)表明該代表性頂部（中間）列之lc光學 曰應以及圖5C(5F)表明根據本發明，該頂部（中間）列之代 表性照明時序，圖6A，犯和6(：分別重複圖5a，5_5C， 2及圖6D表明預計之亮度，圖6E表明利用先前技術之靜態 …月方法之貫際平均可察覺亮度，以及圖6F表明利用本發 月之拂掠照明技術之實際平均可察覺亮度。 【圖式代表符號說明】 11 光源 13 面板 15 光學元件 17 照明光
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Claims (1)

  1. 200425049 拾、申請專利範圍： 1· -種用於照明液晶顯示面板之方法，該 有-顯示區域並且包括在一圖框更新循環 址之硬數個列，該圖框更新循環的週期為τ，並且在.疋 更新循環期間内，該等複數個列中每一列 圖框 更新時間，每—狀連較新 /、有—預定 環更新週期）係等於丁，該方法包括：門之時間週期（該循 (勾從一光源提供照明光； ⑻耗照明錢縮成-具有小於顯示區域之區域之條 、、文’该條紋平行於該等複數個列； ⑷利用-㈣光學元件錢明光之條紋㈣直於該等複 數個列之方向掃描該整個顯示區域，該方向相對應於 在一圖框更新循環期間順序定址複數個列之方向以 及 ， wmj光之條紋之掃描同步於該圖框更新循環，從 而使得對於該顯示器之每一列，作爲掃描結果，在每 一列之該循環更新週期之後半部分期間，該照明光之 大部分照射在該列上。 士申明專利|巳圍第i項之方法，其中作爲掃描結果，照射 在省歹]上之妝明光束係在該列之循環更新週期之最後三 分之一期間。 ★申明專利|& f (第1項之方法，其中該條紋區域與該顯示 區域之比率小於或等於三分之一。 4·種用於照明一顯示面板之方法，該顯示面板具有一顯 O:\89\89239.DOC 200425049 :區域並且包括在—圖框更新循環期間被順序定址之複 數個列，該圖框更新循環的週 , 巧屑馮T亚且在該圖框更新 2期心，該等複數個財每m有-預定更新 :二母一列之連續更新時間之間之時間週期係該列之 循核更新週期並且等於T，該該方法包括： (a)從一光源提供照明光； ⑻將該照明光I縮爲-具有—小於顯示區域之區域之條 紋，該條紋平行於該等複數個列，· (C)在該圖框更新循環期間，用該照明光之條紋順序掃描 該等複數個列之每一列；以及 ⑷使該照明光條紋之掃描同步於該圖框更新循環，從而 使得對於該顯示器之每一列，作爲掃描結果，在每一 列之該循環更新週期之後半部分期間，該照明光之大 部分照射在該列上。 5·如申請專利範圍第4項之方法，其中順序掃描照明光束條 文：括利用一移動光學元件使該照明光條紋在複數個列 之每一上順序掃描該條紋。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中該移動光學元件包括 一移動透鏡。 士申《月專利圍第5項之方法，其中該移動光學元件包括 一旋轉棱鏡。 8·如申請專利範圍第4項之方法，其中該照明光條紋之掃描 同V包括，使該照明光條紋之掃描同步於該圖框更新循 環’從而使得對於該顯示器之每—列，作爲掃描結果， O:\89\89239.DOC -2- 200425049 在每一列之該循環更新週期之最後三分之一期間，該照 明光之大部分照射在該列上。 如申請專利範圍第4項之方法，其中將該照明光壓縮成一 具有該顯示區域之二分夕 1, Λ , ^ r- 人一刀之一或更小之區域之條紋。 ’其中將該照明光壓縮成一 元件將該照明光壓縮成一條 10_如申請專利範圍第4項之方法 條紋包括，利用該移動光學 紋0 其中該顯示面板包括一液 % 11 ·如申請專利範圍第4項之方法 晶顯示面板。 12 · —種顯示器，包括： 一照明系統，其包括 一光源，以及 一可移動光學元件， 其中該照明系統能夠將來自於該光源之光壓縮成一具 有一小於該顯示區域之區域之照明光條紋； 、、…一、面板，、包έ 一顯示區域和複數個列；以及 一處理器，其被組態並配詈 ^ 〜工配置成，在一圖框更新循環期零 間順序定址該顯示面板之該等複數個列之每—列，從而 顯示一圖像’其中該圖框更新循環的週期為Τ，並且在圖 框更新循環期間内，該等複數個列中每一列皆具有一預 定更新時間，每-列之連續更新時間之間之時間週期， 係該列之循環更新週期並且等於Τ，該處理器被進一步也 態並配置成’以同步化方式以移動該光學元件，藉此用 該照明光之條紋順序掃描該等複數個列之每—列，從而_ O:\89\89239.DOC ::在每—列之該循環更新週期之後半部分期間，該照 月光之大部分照射在該列上。 h專利乾圍第12項之顯示器’其中該可移動光學元 件包括一可移動透鏡。 士申π專利乾圍第12項之顯示器，其中該可移動光學元 件包括一可旋轉之棱鏡。 士申明專利範圍第12項之顯示器，其中該處理器被組態 並配置成，以同步化方式以移動該光學元件，藉此用該 照明光之條紋順序掃描該等複數個列之每一列，從而使 得在每一列之該循環更新週期之最後三分之一部分期 間’該照明光之大部分照射在該列上。 16·如申請專利範圍第12項之顯示器，其中該可移動光學元 件能夠將來自於該光源之光壓縮成一具有該顯示區域之 三分之一或更小之區域之照明光條紋。 17·如申请專利範圍第12項之顯示器，進一步包括一從該顯 示面板接收光線之投影鏡頭。 18.如申請專利範圍第12項之顯示器，其中該顯示面板包括 一液晶顯示面板。 19·如申請專利範圍第12項之顯示器，其中該可移動光學元 件能夠將來自於該光源之光壓縮成一具有小於該顯示區 域之區域之照明光條紋。 O:\89\89239.DOC -4-
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