專(zhuān)利名稱(chēng)：彩色顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色顯示器件以及操作該器件的方法。
彩色顯示器件是公知的，例如用在電視機(jī)，監(jiān)視器，膝上型計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話(huà)，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和電子圖書(shū)。
國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO01/95544中描述了一種彩色顯示器件。該申請(qǐng)描述了一種用于顯示由六原色產(chǎn)生的擴(kuò)展的色域的投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)設(shè)置有單光源和布置在環(huán)形轉(zhuǎn)輪的連續(xù)片段上的六個(gè)濾色器，該濾色器與光源結(jié)合提供六原色紅色，綠色，藍(lán)色，青色，洋紅色和黃色。該結(jié)構(gòu)提供了彩色光束，并照明反射型數(shù)字反射鏡顯示器(DMD)。DMD面板用與所述光束的實(shí)際顏色對(duì)應(yīng)的圖象信息來(lái)調(diào)制所述光束。投影鏡頭在投影屏幕上投射被調(diào)制的光束。依照一種在引用的專(zhuān)利申請(qǐng)WO01/95544中描述的方法從視頻源中的紅色，綠色和藍(lán)色信號(hào)中得到用于六原色的圖象信息。該顯示器的缺點(diǎn)是在顯示具有高亮度的、快速移動(dòng)物體的圖象的情況下會(huì)發(fā)生色分散(color break-up)。
在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO02/052537中描述了一種用顏色連續(xù)背光操作的透射型LCD顯示器。但是，該顯示器件不是寬色域顯示器件，而具有與應(yīng)用在投影系統(tǒng)中的反射型顯示面板相似的缺點(diǎn)。這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不需要濾色器，從而降低了成本并提高了亮度。而且，像素僅由一個(gè)單一子像素組成，依次透射色彩。由于較高的像素開(kāi)口率，這也提高了亮度，因?yàn)槊總€(gè)像素僅應(yīng)用單個(gè)薄膜晶體管(TFT)，而不是對(duì)于RGB顯示面板應(yīng)用三個(gè)TFT。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種彩色顯示器件，其中減小了色分散。該目的通過(guò)依照本發(fā)明如權(quán)利要求1中詳細(xì)描述的顯示器件來(lái)獲得。本發(fā)明的構(gòu)思是，在顯示面板被選擇的具有相關(guān)光譜的光源連續(xù)照明，并用濾色器選擇光譜的預(yù)定部分以獲得顯示器件的原色的情況下，可以采用顯示器和/或光源的驅(qū)動(dòng)，以使連續(xù)圖象子幀的亮度和/或色度中可感知的差異最小化，并可以減小色分散。
對(duì)于其中排序不同原色的顏色連續(xù)顯示器來(lái)說(shuō)會(huì)發(fā)生色分散。當(dāng)顯示這樣一種圖象即該圖象顯示具有明亮的、不飽和顏色的移動(dòng)物體時(shí)，由于原色的時(shí)序，著色輪廓對(duì)于觀察者而變得可見(jiàn)的。例如，在顯示具有相等和較大分布的原色的明亮白色物體的圖象情形中，觀察者的眼睛追蹤該物體的運(yùn)動(dòng)，在其顯示時(shí)沒(méi)有補(bǔ)償該原色的貢獻(xiàn)，因此這些貢獻(xiàn)變?yōu)楠?dú)立可見(jiàn)的。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種操作彩色顯示器的方法，其中減小了色分散。該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求17中具體描述的方法來(lái)獲得。
本發(fā)明的有利實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中有詳細(xì)描述。
參照此后描述的實(shí)施方案，本發(fā)明的這些和其它方面將變得顯而易見(jiàn)，并將得到闡明。
在附圖中

圖1示出了顯示器件的顏色連續(xù)操作，圖2示意性示出了顯示器件，該顯示器件包括三個(gè)子像素濾色器排列和兩個(gè)光源，圖3示意性示出了顯示器件，該顯示器件包括n個(gè)光波導(dǎo)和m個(gè)具有不同輻射光譜的光源，圖4示意性示出了濾色器和光源光譜的組合，用于獲得一組預(yù)定的原色，圖5示出了由四原色產(chǎn)生的寬色域的例子，圖6示出了顯示器的光譜連續(xù)操作的驅(qū)動(dòng)方案，圖7示意性示出了顯示器件，該顯示器件包括兩個(gè)光源和兩個(gè)子像素濾色器排列，圖8示出了由包括兩個(gè)濾色器和兩個(gè)光源的第一個(gè)實(shí)施方案獲得的四原色，圖9示出了依照?qǐng)D7描述的實(shí)施方案而獲得的色域的例子，圖10示出了2×2像素結(jié)構(gòu)的例子，圖11示出了由包括兩個(gè)濾色器和兩個(gè)光源的第二個(gè)實(shí)施方案獲得的三原色，圖12示出了由包括兩個(gè)濾色器和兩個(gè)光源的第三個(gè)實(shí)施方案獲得的三原色，圖13-16示出了顯示器件的濾色器排列的各種例子，圖17示出了對(duì)于一組原色，由包括兩個(gè)可選擇的光源和兩個(gè)濾色器的顯示系統(tǒng)獲得的色域，圖18示出了對(duì)于一組原色，在兩個(gè)連續(xù)的子幀中產(chǎn)生具有相等色度和亮度的色域，圖19示出了對(duì)于一組原色，在兩個(gè)連續(xù)的子幀中產(chǎn)生具有相等亮度的色域，以及圖20示出了對(duì)于一組原色，在兩個(gè)子幀中的全色域。
在所引用的專(zhuān)利申請(qǐng)WO01/95544中描述了一種投影系統(tǒng)。
所述投影系統(tǒng)包括具有顏色連續(xù)操作的數(shù)字反射鏡顯示器(DMD)面板，其中通過(guò)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)色盤(pán)而排序多個(gè)原色。該顯示器件的缺點(diǎn)是對(duì)于適當(dāng)?shù)牟僮餍枰叩?子)幀頻。所有原色(每子幀一個(gè)原色)不得不在50Hz顯示頻率的20ms和60Hz顯示頻率的16.7ms的常規(guī)幀周期中顯示。對(duì)于常規(guī)RGB操作，當(dāng)前使用的幀頻在該情況中接近150/180Hz。對(duì)于超過(guò)三原色的，這種類(lèi)型的連續(xù)操作甚至要求超過(guò)150/180Hz幀頻的面板。
此外，這種類(lèi)型的顏色連續(xù)操作會(huì)發(fā)生色分散。對(duì)于具有高亮度和顯示快速移動(dòng)物體的圖象來(lái)說(shuō)，不同原色的貢獻(xiàn)會(huì)作為輪廓被看見(jiàn)。而且，色盤(pán)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，并需要更多的濾色器。
圖1是示出了操作擴(kuò)展為六原色紅色R，綠色G，藍(lán)色B，黃色Y，青色C和深藍(lán)色DB的常規(guī)彩色連續(xù)透射型LCD顯示器件的圖。這種布置的缺點(diǎn)是顯示圖象的幀不得不分成對(duì)應(yīng)于六原色的6個(gè)子幀，且不得不對(duì)顯示面板提供對(duì)應(yīng)于所述原色的圖象信息，其要求較高的數(shù)據(jù)速率和快速響應(yīng)的LCD面板。為了減輕該缺點(diǎn)，給透射型或反射型顯示器件提供原色的空間-時(shí)間選擇。另外，該顯示器件被一組能發(fā)射不同光譜的光的光源連續(xù)照明。濾色器和/或光波導(dǎo)用于選擇形成顯示器件的原色的那些部分光譜。根據(jù)通過(guò)選擇的光源結(jié)合濾色器和/或光波導(dǎo)產(chǎn)生的原色來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示器件的光閥，從而形成圖象，所述濾色器和/或光波導(dǎo)給每個(gè)原色提供適當(dāng)?shù)募訖?quán)。通過(guò)適當(dāng)選擇光源的光譜和顯示器驅(qū)動(dòng)的方法從而避免了色分散現(xiàn)象。與由常規(guī)三RGB原色操作顯示所提供的色域相比，通過(guò)多原色方式，該操作能使顯示器提供非常寬的色域。
該新的顯示器件設(shè)置有多個(gè)濾色器和/或光波導(dǎo)，以及光源的光譜的多重性。對(duì)于具有連續(xù)不同的光譜，具有n個(gè)濾色器和m個(gè)光源的顯示器件，最多可以有n×m個(gè)原色。
圖2示意性示出了透射型顯示器件20，該顯示器件包括三個(gè)濾色器24，25，26，能發(fā)射不同光譜的光的兩個(gè)可選擇的光源22，23，顯示器的三個(gè)子像素27，28，29以及控制器21。圖2僅顯示了顯示器的單個(gè)像素。光源21，22例如可以是一組一個(gè)或多個(gè)具有預(yù)定光譜的發(fā)光二極管(LED)，冷陰極熒光燈(CCFL)或熱陰極熒光燈(HCFL)。在操作時(shí)，控制器21交替選擇光源22，23中的一個(gè)，并用對(duì)應(yīng)于通過(guò)濾色器24，25，26和選擇的光源22，23產(chǎn)生的原色的圖象信息分別驅(qū)動(dòng)子像素27，28，29。
根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的另一個(gè)實(shí)施方案，顏色選擇裝置包括光波導(dǎo)和光源，光源的光譜的分量是分別可得到的；例如用具有多個(gè)彩色LED的背光。圖3示意性示出了透射型顯示器30，該顯示器包括六個(gè)光波導(dǎo)39，40，41，42，43，44和兩個(gè)能分別發(fā)射不同光譜的光的光源31，32。每個(gè)光源都由許多個(gè)具有預(yù)定光譜分量的LED33，34，35，36，37，38組成。各個(gè)的LED的光譜共同形成了光源的完整光譜。替代混合LED的這些光，每個(gè)LED的光保持分離并且用一個(gè)光波導(dǎo)39，40，41，42，43，44將其導(dǎo)向給像素的適當(dāng)光閥。所述光波導(dǎo)可以再用于其它光源的光譜分量。兩個(gè)變量的組合也是可能的。所描述的原理可以用于反射型光閥，例如數(shù)字反射鏡顯示器(DMD)面板和硅上液晶(LCOS)顯示面板，以及用在投影顯示器中。
在圖4中示出了用濾色器選擇原色的原理。圖4示出了由選擇的光源發(fā)射的光譜與濾色器的組合，用于獲得一組預(yù)定的原色。濾色器24，25，26是分別具有透射光譜48，49，50的常規(guī)的紅色，綠色和藍(lán)色濾色器。第一光源22能發(fā)射在紅色、綠色和藍(lán)色波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別具有三個(gè)不同峰值的光譜分布51的光。第二光源23能發(fā)射在黃色、青色和深藍(lán)色波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別具有三個(gè)不同峰值的光譜分布52的光。在本申請(qǐng)中，深藍(lán)色是指具有低于常規(guī)藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的波長(zhǎng)范圍的輻射，但仍是可見(jiàn)的。光源22，23的光譜51，52和常規(guī)紅色，綠色和藍(lán)色濾色器24，25，26的組合產(chǎn)生兩組原色。第一組分別由紅色R，綠色G和藍(lán)色B組成；第二組分別由黃色Y，青色C和深藍(lán)色DP組成。交替選擇第一和第二光源51，52的具體方案結(jié)合用對(duì)應(yīng)于所選擇的第一光源51的原色紅色R、綠色G或藍(lán)色B或者所選擇的光源52的原色黃色Y、青色C或深藍(lán)色DB的圖象數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)顯示面板的子像素27，28，29，能獲得寬色域的顯示器件。通過(guò)多個(gè)原色方式獲得的色域比常規(guī)EBU色三角形的色域?qū)捄芏?。圖5示出了四個(gè)原色顯示器件的色域的例子，該色域用四邊形53，54，55，56表示，EBU三角形57，58，59用于對(duì)比。用五個(gè)或六個(gè)原色顯示器件，甚至可以獲得更寬的色域，或?qū)崿F(xiàn)在色域與具有有效光譜的可利用光源之間較好的折衷。
圖6示意性示出了根據(jù)該方法操作顯示器件的單個(gè)像素。常規(guī)圖象用Y，U和V或紅色，綠色或藍(lán)色信息表示。該信息被轉(zhuǎn)換為顯示器件的子像素的適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)。在操作時(shí)，將要被顯示的圖象的幀分為兩個(gè)周期，即子幀T1、T2，其中一個(gè)子幀對(duì)應(yīng)于一個(gè)周期，在該周期中驅(qū)動(dòng)兩個(gè)光源中的一個(gè)并且發(fā)射具有第一或第二光譜的光。在子幀T1中，選擇光源LS1，LS2中的一個(gè)來(lái)照明顯示面板，以對(duì)應(yīng)于子幀T1和選擇的光源LS1的已轉(zhuǎn)換的灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)顯示面板的像素的子像素并至關(guān)于濾色器的布置的子像素位置。使用相同的子像素，在另一個(gè)子幀T2的時(shí)序中，對(duì)于其它原色的調(diào)制是相似的方式。
一般地，在第一子幀T1中以灰度值V1.1，V2.1，V3.1尋址子像素LV1，LV2，LV3。在該子幀T1中，通過(guò)第一光源LS1并結(jié)合濾色器照明該顯示器件的像素，這產(chǎn)生原色p1.1，p2.1，P3.1的選擇。在第二子幀T2中，以灰度值V1.2，V2.2，V3.2尋址顯示器件的子像素LV1，LV2，LV3，并通過(guò)第二光源LS2結(jié)合濾色器對(duì)其照明，這產(chǎn)生原色p1.2，p2.2，P3.2的選擇。以灰度值V11，V2，1，V31驅(qū)動(dòng)子像素LV1，LV2，LV3導(dǎo)致原色的加權(quán)貢獻(xiàn)。像素的顏色遵循總的加權(quán)和，由下式給出Σi=1nΣj=1m(pi,j×Vi,j)]]>選擇光源的光譜以實(shí)際呈現(xiàn)“白色”是很有利的，其允許產(chǎn)生白顏色，且可以將光源的白點(diǎn)選擇成彼此接近?？刂破鞅辉O(shè)置成對(duì)于與連續(xù)子幀對(duì)應(yīng)的原色，調(diào)整顯示面板的像素的調(diào)制電平，將其照度和/或色度中可感覺(jué)到的差別最小化。可選擇地，控制器可以適用于驅(qū)動(dòng)光源，以使照明顯示器的光源的白點(diǎn)和照度在連續(xù)子幀過(guò)程中彼此相等。
光源隨時(shí)間照明顯示面板的方式可以自由選擇。為了形成例如閃爍背光顯示器，掃描背光顯示器或滾動(dòng)彩色顯示器，結(jié)合光源照明面板的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示面板。在滾動(dòng)彩色顯示器中，兩個(gè)光源同時(shí)照明顯示面板的不同部分。
對(duì)于顏色連續(xù)顯示器件，在排序不同原色的情形時(shí)可能發(fā)生色分散。在顯示由具有明亮的、不飽和色的移動(dòng)物體組成圖象的情形中，由于原色的時(shí)間連續(xù)顯現(xiàn)，因此彩色輪廓對(duì)于觀察者來(lái)說(shuō)而變得可見(jiàn)。例如，明亮的白色物體具有每個(gè)原色的相等且相對(duì)大的貢獻(xiàn)。在觀看顯示器的觀察者的眼睛追蹤物體運(yùn)動(dòng)和子幀的貢獻(xiàn)在其顯示時(shí)不是時(shí)間補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)時(shí)，子幀的貢獻(xiàn)變?yōu)榉蛛x可見(jiàn)的，從而導(dǎo)致了所述輪廓。
為了減小色分散，選擇光源的光譜，用每個(gè)所述光譜產(chǎn)生明亮的不飽和色；即光譜的每一個(gè)都具有產(chǎn)生白色，或接近產(chǎn)生白色的能力。用另外的視頻處理，選擇灰度級(jí)Vi，j，以在兩個(gè)連續(xù)的子幀中獲得最小的可感知的差異。完成該方案的一個(gè)方式是在每個(gè)子幀中設(shè)法獲得最可能的亮度和顏色，即對(duì)于子幀j和k的任何組合，以便優(yōu)化∀j,k F(Σi=1nVi,j×pi,j)≈F(Σi=1nVi,k×pi,k),]]>其中函數(shù)F是可感知的亮度、色度或它們的組合。
圖7示出了彩色顯示器件70的另一個(gè)實(shí)施方案，該彩色顯示器件設(shè)置有包括兩個(gè)能夠發(fā)射不同光譜的光的可選擇的光源71，72的背光、兩個(gè)濾色器73，74和顯示面板77及控制器78。圖8示意性示出了該顯示器件的操作。常規(guī)的圖像用Y，U和V或紅色，綠色或藍(lán)色信息表示。該信息被轉(zhuǎn)換為顯示器件的子像素的適當(dāng)?shù)幕叶燃?jí)。在操作中，將要被顯示的圖像的幀在連續(xù)的周期中被分成即子幀T1，T2，其中連續(xù)的子幀對(duì)應(yīng)于用兩個(gè)光源中的一個(gè)發(fā)射分別具有光譜SP1，SP3；SP2，SP4的光的周期。在子幀中，控制器78選擇光源71，72中的一個(gè)來(lái)照明顯示面板7的像素75，76，并以與通過(guò)一個(gè)選擇的光源71，72的光譜所獲得的原色對(duì)應(yīng)的已轉(zhuǎn)換的灰度級(jí)驅(qū)動(dòng)顯示面板77的子像素75，76并至濾色器布置中的適當(dāng)子像素的位置。對(duì)于在連續(xù)子幀中不同原色的調(diào)制，在時(shí)序中使用相同的子像素?？刂破髟诘谝蛔訋幸曰叶戎礦1.1，V2.1尋址像素75，76。在該第一子幀中，第一光源照明顯示器77的像素75，76。結(jié)合濾色器，這導(dǎo)致產(chǎn)生原色p1.1，p2.1。在第二子幀中，控制器以灰度值V1.2，V2.2尋址顯示器77的像素75，76，第二光源照明顯示器77的像素75，76。結(jié)合濾色器，這導(dǎo)致產(chǎn)生原色p1.2，p2.2。在該實(shí)施方案中，第一輻射光譜具有藍(lán)色和黃色光譜分量SP1，SP3，第二輻射光譜具有青色和紅色分量SP2，SP4。濾色器Tx和Ty的透射分別在青色和黃色、綠色區(qū)域之間具有交叉。
具有透射光譜Tx的第一濾色器在于幀1中透射藍(lán)色，在于幀2中透射青色。同樣地，具有透射光譜Ty的第二濾色器在子幀1中透射黃色，在子幀2中透射紅色。用所述光源的兩個(gè)光譜可以產(chǎn)生明亮的接近白點(diǎn)的不飽和色。背光79包括例如獨(dú)立可選的LED71，72。在該實(shí)施方案中，濾色器73，74僅吸收一半的光，而不是對(duì)于RGB方案中的三分之二。這在亮度方面提高了50％。此外，濾色器73，74在直視LCD中是最昂貴的部分，因此濾色器的減少可以節(jié)省成本。
在該顯示器件77中，每個(gè)像素僅需要兩個(gè)子像素75，76。這可以提高像素開(kāi)口率，從而導(dǎo)致更高的亮度或提高分辨率，以致導(dǎo)致像素結(jié)構(gòu)較低的可見(jiàn)性。
圖9中示出了用該顯示器件獲得的四原色的色域，包括EBU色三角形，所以產(chǎn)生了所有常規(guī)(RGB)色。
在設(shè)置有彩色陰極射線(xiàn)管的監(jiān)視器上已經(jīng)模擬了與圖7相關(guān)的顯示器件，以研究色分散的可見(jiàn)性和在子幀之間的亮度閃爍。注意到不能獲得綠原色的范圍。在如與圖7相關(guān)描述的器件中使用了如圖10中示出的濾色器布置。此外，圖10示意性示出了原色的選擇。在第一子幀T1中，控制器78選擇發(fā)射具有藍(lán)色和黃色峰值B，Y的光譜的光的光源LS1，對(duì)應(yīng)的濾色器藍(lán)色-青色V/C，黃色-紅色Y/R和黃色-紅色Y/R，藍(lán)色-青色B/C與顯示器的子像素相關(guān)。光源LS2和濾色器配置的組合產(chǎn)生了藍(lán)色和黃色原色LB，LY。
在第二子幀T2中，控制器78選擇發(fā)射具有青色和紅色峰值C，R的光譜的光的光源LS2，對(duì)應(yīng)的濾色器B/C，Y/R和Y/R，B/C與顯示器的子像素相關(guān)。光源LS2和濾色器配置的組合產(chǎn)生了青色和紅色光原色LC，LR。該濾色器布置允許在兩個(gè)方向上的白/黑線(xiàn)的子像素精確分辨率。
實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示出在75Hz子幀頻時(shí)不能夠感知到亮度閃爍。
與圖11相關(guān)地提供了了另一個(gè)實(shí)施方案。涉及該實(shí)施方案的該顯示器件與關(guān)于圖7描述的顯示器件相似，然而第一光源71能夠發(fā)射具有紅色和藍(lán)色峰值R1，b1的光譜的光，第二光源72能夠發(fā)射具有綠色峰值G1的光譜的光。該濾色器布置具有綠色和洋紅色部分，其在與綠色峰值G1的光譜的波長(zhǎng)范圍相關(guān)的重疊區(qū)域中透射光。在第一子幀T1中，控制器78選擇能夠發(fā)射具有紅色和藍(lán)色峰值R1，B1的光譜的光的光源LS1，對(duì)應(yīng)的青色和洋紅色濾色器CY1和MA1與顯示器的子像素相關(guān)。光源LS1和濾色器配置的組合產(chǎn)生了紅色和藍(lán)色原色LR1，LB1。
在第二子幀T2中，控制器78選擇能夠發(fā)射具有綠色峰值G1的光譜的光的光源LS2。光源LS2和濾色器配置的組合產(chǎn)生了綠色原色LG1。
該布置使用都透射綠色的寬重疊濾色器。僅在連續(xù)子幀的僅其中一個(gè)中所述背光就產(chǎn)生了同時(shí)通過(guò)兩個(gè)子像素透射的綠色。
該布置對(duì)于直視LCD器件中的LED背光尤其有價(jià)值，因?yàn)榫G色LED不必具有足夠高的效率。與其他原色相比，目前的背光設(shè)計(jì)具有兩倍的大量綠色LED。該設(shè)計(jì)使背光變?yōu)?∶1∶1的比例。注意到該光譜的選擇沒(méi)有避免色分散。
在與圖12相關(guān)提供的另一個(gè)實(shí)施方案中可以進(jìn)一步減小色分散。與該實(shí)施方案涉及的顯示器件與關(guān)于圖7描述的顯示器件相似。然而第一光源71能夠發(fā)射具有紅色和綠色峰值R3，G3的光譜的光，第二光源72能夠發(fā)射具有藍(lán)色和綠色峰值B4，G4的光譜的光。該濾色器布置具有綠色和洋紅色部分，其在與綠色峰值G3，G4的光譜的波長(zhǎng)范圍相關(guān)的重疊區(qū)域中透射光。
當(dāng)綠色LED在100％時(shí)間處于開(kāi)啟時(shí)，該解決方案不太適合助推。所有的其它方案采用某些形式的助推以便補(bǔ)償更短的工作周期。本申請(qǐng)中的助推意味著在短的間隔期間用高于額定電流的電流給LED加脈沖，以便提高光輸出和維持功率消耗并且低于預(yù)定限制進(jìn)行加熱。
另一個(gè)實(shí)施方案是設(shè)置有熒光背光的直視LCD顯示器件。該背光具有兩組或更多組熒光燈，例如冷陰極熒光燈，熱陰極熒光燈，或蜂蠟光(ceralight)。每組都包含具有自身調(diào)色混合磷光體類(lèi)型的燈，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓庾V。該組燈是順序閃光。LCD面板可以是常規(guī)的RGB面板。
可選擇地，該背光可以設(shè)置有兩組或更多組LED。選擇每組LED，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓庾V。例如，如在與圖2相關(guān)描述的顯示器件中，由紅色，綠色和藍(lán)色LED組成的組和由青色，深藍(lán)色和黃色LED組成的組。LED的組順序閃光。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，該顯示器件設(shè)置有動(dòng)態(tài)背光控制裝置，其中組內(nèi)的LED根據(jù)圖像內(nèi)容而在亮度方面變化，或該顯示器件設(shè)置有動(dòng)態(tài)光譜控制裝置，其中根據(jù)圖像內(nèi)容動(dòng)態(tài)選擇組成具有特定光譜的組的LED選擇。
在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，使用專(zhuān)用的2-濾色器，而不是常規(guī)的RGB濾色器面板。這可以是本文中提出的兩個(gè)子域4原色方案、本文中提出的兩個(gè)子域3原色方案、或三個(gè)子域6原色方案。
對(duì)于不能在所有光譜中產(chǎn)生的較暗的不飽和色，可能會(huì)發(fā)生一些亮度閃爍，但不會(huì)發(fā)生色分散。這也是幾乎不可見(jiàn)的，因?yàn)榱炼炔皇悄敲锤?。?shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示出，該亮度閃爍在75Hz幀頻時(shí)消失。在上述實(shí)施方案中，可以使用反射型光閥面板，例如LCD，LCoS，DMD，而不是透射型LCD。
在設(shè)置有反射型光閥顯示面板的顯示器件中，前光系統(tǒng)設(shè)置有光源。例如，CCFL，HCFL，或LED。
此外，該顯示器件可以設(shè)置具有濾色器和光譜連續(xù)光源的半透反射型顯示面板，設(shè)置有背光的顯示器件提高了色域，然而對(duì)于亮度，低功耗反射模式得益于濾色器的光譜寬度。
在進(jìn)一步的例子中，該顯示器件可以設(shè)置具有濾色器和光譜連續(xù)光源的散射顯示面板，其中該散射顯示面板基于光散射光學(xué)開(kāi)關(guān)，例如散射光波導(dǎo)。
在具有不同獨(dú)立光譜的光源而不具備濾色器的如上所述的顯示器件的例子中，光學(xué)光波導(dǎo)將正確的原色傳送到正確的子像素。
此外，該顯示器件與空間-時(shí)間調(diào)制的背光組合，其中根據(jù)圖象信息基于片段控制背光的光譜、顏色和亮度。
所提出的顯示器件具有下述優(yōu)點(diǎn)該顯示器件基本上減小了色分散。這對(duì)于高亮度不飽和色尤其如此，所述高亮度不飽和色通常導(dǎo)致當(dāng)前的顏色連續(xù)顯示器的分散問(wèn)題。
用具有常規(guī)RGB或三原色的顯示器件可以獲得較寬的色域。
可以用設(shè)置有用于獲得紅色、綠色和藍(lán)色的常規(guī)馬賽克濾色器(mosaic filter)的常規(guī)LCD面板實(shí)現(xiàn)該顯示器件，所以只需對(duì)該LCD面板做很少的修改。
在明亮的環(huán)境光條件的情形中，關(guān)掉所述顏色連續(xù)開(kāi)關(guān)，以便用所有光源同時(shí)照明該顯示器件。由于存在濾色器，所以色域退回到當(dāng)前水平，但是具有很高的亮度。
用兩個(gè)濾色器方案可以獲得低成本。制作工序被簡(jiǎn)化。
用兩個(gè)濾色器方案可以獲得較高的像素開(kāi)口率。由于每個(gè)像素較少的子像素，所以TFT(由于有源矩陣中的薄膜晶體管)和有源矩陣LCD的布線(xiàn)占據(jù)較小的區(qū)域。這可以導(dǎo)致較高的整體亮度。
作為上述的結(jié)果，用兩個(gè)濾色器方案還可以獲得較高的分辨率。
兩個(gè)濾色器方案可以阻止較少的光。與常規(guī)的RGB濾色器的33％相比，只有50％的光被濾色器吸收。這也導(dǎo)致了在整體亮度方面提高了50％。
該顯示系統(tǒng)進(jìn)一步有利的實(shí)施方案包括參照?qǐng)D2描述的兩個(gè)獨(dú)立可選擇的光源，顯示面板和控制面板，以及圖13，14，15或16中示出的三個(gè)子像素濾色器布置中的一個(gè)。在這些顯示系統(tǒng)中，第一光源能發(fā)射具有峰值分別集中在大約紅色和青色波長(zhǎng)范圍的光譜分布的光，第二光源能發(fā)射具有峰值分別在黃色-綠色和藍(lán)色波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜分布的光。例如第一光源的光譜分布的峰值分別集中在大約610nm和500nm，第二光源的光譜分布的峰值分別集中在大約560nm和450nm。控制器交替選擇與被顯示的連續(xù)圖象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的一個(gè)光源，如用圖6和7的描述所解釋的。背光控制器也可以驅(qū)動(dòng)連續(xù)選擇的光源的強(qiáng)度，以致通過(guò)白色濾色器的輻射的強(qiáng)度和白點(diǎn)相等。這具有減小色分散和閃爍的優(yōu)點(diǎn)。
圖13示出了條形濾色器結(jié)構(gòu)，其中每條線(xiàn)L1，L2都由相鄰的藍(lán)色-青色BC濾色器，白色濾色器W和綠色-紅色濾色器GR三個(gè)為一組構(gòu)成，其中藍(lán)色-青色濾色器BC透射光源的光譜的藍(lán)色-青色部分，白色濾色器W透射光源的所有光譜，綠色-紅色濾色器GR透射光源的光譜的綠色-紅色部分。
圖14示出了條形濾色器結(jié)構(gòu)，其中每條線(xiàn)L1，L2都由與圖12中示出的結(jié)構(gòu)相似的連續(xù)三個(gè)一組的濾色器構(gòu)成，然而線(xiàn)L1的三個(gè)一組中的藍(lán)色-青色濾色器BC和綠色-紅色濾色器GR的位置相對(duì)于連續(xù)線(xiàn)L2的藍(lán)色-青色濾色器BC和綠色-紅色濾色器GR的位置互換。
這些雙濾色器結(jié)構(gòu)具有下述優(yōu)點(diǎn)，即它們可以在連續(xù)條形濾色器工藝中制造。
圖15示出了一個(gè)濾色器結(jié)構(gòu)，其中每條線(xiàn)L1，L2都由相鄰的藍(lán)色-青色BC濾色器，白色濾色器W和綠色-紅色濾色器GR三個(gè)為一組構(gòu)成，其中綠色-紅色濾色器GR和藍(lán)色-青色濾色器BC彼此接觸，且共同包圍白色濾色器W。白色濾色器的面積分別小于綠色-紅色濾色器GR和藍(lán)色-青色濾色器BC的面積。
圖16示出了三角算符(delta-nabla)濾色器結(jié)構(gòu)，其由交替的第一條和第二條線(xiàn)L1，L2構(gòu)成，第一條和第二條線(xiàn)具有藍(lán)色-青色濾色器BC、白色濾色器W和藍(lán)色-青色濾色器BC三個(gè)為一組的連續(xù)組。在每個(gè)第一條和第二條線(xiàn)L1，L2中，間距P表示線(xiàn)上的三個(gè)為一組中的兩個(gè)連續(xù)濾色器的中心之間的距離。在該結(jié)構(gòu)中，第一條線(xiàn)L1的三個(gè)為一組相對(duì)于鄰近第一條線(xiàn)L1的第二條線(xiàn)L2的三個(gè)為一組偏移了1.5P的距離。
該濾色器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以使用常規(guī)的制造工藝。此外，可以用常規(guī)的有源矩陣驅(qū)動(dòng)面板來(lái)制造該顯示器件。三角算符濾色器結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)適當(dāng)換算圖象數(shù)據(jù)的算法時(shí)，可以獲得對(duì)于亮度的較高分辨率。
這些濾色器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是在亮度方面理論上可以提高200％。亮度方面的增益可以換得背光功率的減小。
在這種類(lèi)型的連續(xù)顯示器件中，為了減小連續(xù)子幀之間的顏色或色度閃爍，驅(qū)動(dòng)的最佳化可以依據(jù)下述方法。
像素c的顏色在XYZ空間中定義為c=XYZ]]>如果圖象表示是在其它空間，例如RGB中，則該表示就用常規(guī)的3×3矩陣乘法轉(zhuǎn)換為XYZ。多原色驅(qū)動(dòng)向量p由下式給出p=papbpcpdpepf=pApB]]>該驅(qū)動(dòng)向量p對(duì)于子幀分為第一和第二組(pA，pB)。驅(qū)動(dòng)值介于0(全關(guān)，最小光)和1(全開(kāi)，最大光)0≤px≤1。
在由下式給出的變換矩陣T中收集原色的色點(diǎn) 對(duì)于兩個(gè)連續(xù)的子幀，再次分為兩組(TA，TB)。驅(qū)動(dòng)向量p滿(mǎn)足顏色等式c＝T·p+ε其中c表示將要顯示的顏色，T表示變換矩陣，p表示驅(qū)動(dòng)向量，ε表示顏色顯示中的誤差。對(duì)于色域內(nèi)的顏色，顯示中的誤差ε為零。對(duì)于色域表現(xiàn)范圍之外的顏色，可以用公知的色域映射技術(shù)將誤差最小化。
此外，顏色c在兩個(gè)子幀上分為cA和cB，由下式給出cA＝TA·pA+εA；cB＝TB·pB+εB；c＝cA+cB對(duì)于從可感知觀點(diǎn)的最小干擾，在兩個(gè)子幀中示出的顏色cA，cB應(yīng)在亮度和色度方面基本相等。
cA≅cB≅12c]]>該條件避免了由于子幀中的差別而導(dǎo)致的閃爍，該閃爍在較高亮度時(shí)變得很煩人。該條件也避免了由于顯示器件的顏色連續(xù)操作而導(dǎo)致的公知假象的色分散或色閃爍影響。
明顯地，這對(duì)于所有顏色是不能的，因?yàn)楣庾V的各個(gè)色域不相同。如果它們相同，則在光譜連續(xù)方法中就沒(méi)有增益。然而對(duì)于大部分的顏色，色域是重疊的。
圖17示出了由參照?qǐng)D7描述的包括兩個(gè)可選擇的光源和兩個(gè)濾色器的顯示系統(tǒng)獲得的色域。色域顯示在假想的2D顏色空間中。與該原色相關(guān)的亮度顯示在垂直軸上。
向量pa和pb是光譜1的預(yù)定原色，pc，pd是光譜2的預(yù)定原色。所述向量表示顯示器的相應(yīng)子像素的全部驅(qū)動(dòng)時(shí)原色的色點(diǎn)。多邊形G01，G02，G03，G04，G05；G06；G07；G08是用該顯示系統(tǒng)產(chǎn)生的色域的多面體。
圖18示出了分別用兩個(gè)光源的光譜產(chǎn)生的色域的例子，用于獲得預(yù)定組的顏色pa，pb，pc和pd。這兩個(gè)光譜的白點(diǎn)在色度和亮度方面是相同的。這對(duì)于大的重疊以及最大減小最大白色(maximum white)的閃爍是重要的，在最大白色時(shí)該閃爍是最可見(jiàn)的。邊界框P01，P02，P03，P04；P01，P10，P03，P11分別顯示了用各自光譜1和2獲得的色域。作為它們的交集的陰影框P01，P20，P03，P21示出了在這兩個(gè)光譜中用相等亮度和色度獲得的色域的多面體。
顏色變換矩陣S計(jì)算了cA和cB之間的差值，其由下式給出 差值d定義為如果不可能達(dá)到相等的亮度和色度，則優(yōu)選是相等的亮度，使色度的誤差最小，因?yàn)槿说囊暳ο到y(tǒng)對(duì)于后者不怎么敏感。該最小化還避免了子幀之間的亮度閃爍。通過(guò)將色度中的誤差最小化，色分散達(dá)到充分低的水平。
圖19示出了多邊形P01，P30，P31，P03，P32，P33，其指示了對(duì)于相同組的原色pa，pb，pc和pd在兩個(gè)連續(xù)子幀中用相等的亮度產(chǎn)生的顏色的色域。
最后，如果相等的亮度也是不能的話(huà)，則放棄該條件，且將兩個(gè)子幀之間的亮度和色度中的誤差最小化。
圖20示出了多邊形P01，P40，P41，P42，P03，P43，P44，P45，其指示了對(duì)于用于參考的相同組的原色pa，pb，pc和pd在兩個(gè)子幀之間的整個(gè)色域。多邊形P01，P40，P41，P42，P03，P43，P44，P45之間的差異和由多邊形P01，P30，P31，P03，P32，P33指示的相等亮度的色域?yàn)樽钚?。?dāng)需要高度飽和的原色時(shí)可能產(chǎn)生差異。因?yàn)檫@對(duì)于不具有高亮度的顏色來(lái)說(shuō)才會(huì)發(fā)生，所以這對(duì)閃爍和/或色分散具有較小影響。
總之，為了減小色分散，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)念伾珌?lái)追求連續(xù)子幀中相等色度和相等亮度的第一條件，如果該條件是不可能，則就追求連續(xù)子幀中相等亮度和色度的最小誤差的條件，和如果該條件是不可能，則就追求連續(xù)子幀中色度和亮度的誤差。
此外，連續(xù)操作要求顯示面板具有快速響應(yīng)時(shí)間以避免閃爍。最初的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示出75Hz幀頻是可接受的，并且沒(méi)有出現(xiàn)只在多個(gè)子幀之一中發(fā)生的高度飽和顏色的可見(jiàn)亮度閃爍。然而，這比純的顏色連續(xù)操作所要求的(對(duì)于RGB為150-180Hz，或?qū)τ?原色為250-300Hz)低的多。
該顯示器件的多原色特性需要顯示處理，其中圖象的YUV或RGB表示必須轉(zhuǎn)換成對(duì)于每個(gè)原色適當(dāng)?shù)幕叶入娖津?qū)動(dòng)值。
例如在所引用的WO01/95544中所描述的。
本發(fā)明涉及一種寬色域的顯示器件，包括光閥顯示面板，用于提供照明所述光閥顯示面板的光束的照明裝置，和用于時(shí)間連續(xù)和空間連續(xù)控制所述光束的光譜的控制裝置。以時(shí)間連續(xù)和空間連續(xù)的方式選擇該顯示器件的原色，這能減小色分散。這種顯示器件具有下述優(yōu)點(diǎn)，即能以高亮度水平顯示比三原色(RGB)顯示器更寬的色域。該顯示器件以高亮度和低成本選擇來(lái)提供了寬的色域。這通過(guò)具有有源背光的透射式，半透反射式，或反射式顯示面板的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，該有源背光在光譜和顏色方面被控制，并以適中的高幀頻通過(guò)其循環(huán)。在空間上例如通過(guò)濾色器和/光學(xué)裝置和在時(shí)間上例如光譜序列，選擇顯示原色。連續(xù)操作不會(huì)導(dǎo)致色分散。甚至用常規(guī)RGB的、除對(duì)背光以外沒(méi)有進(jìn)行任何修改的LCD面板，該提出的顯示器能夠獲得寬的色域。
很明顯，在不脫離所附的權(quán)利要求的范圍的情況下，在本發(fā)明的范圍內(nèi)做一些修改是可能的。
權(quán)利要求
1.一種顯示彩色圖象的彩色顯示器件，包括設(shè)置有多個(gè)像素的顯示面板，具有不同預(yù)定的輻射光譜的至少兩個(gè)可選擇的光源，顏色選擇裝置，其與所述可選擇的光源結(jié)合能在所述顯示面板上產(chǎn)生原色，控制裝置，其被設(shè)置成在第一和第二周期中分別交替選擇所述可選擇的光源中的一個(gè)，并且給像素的一部分提供與用所述可選擇的光源獲得的原色相對(duì)應(yīng)的圖象信息。
2.如權(quán)利要求1中所述的彩色顯示器件，其中所述顏色選擇裝置包括至少兩個(gè)具有預(yù)定透射光譜的濾色器，其與每個(gè)所述可選擇的光源的輻射光譜結(jié)合來(lái)產(chǎn)生通過(guò)選擇第一光源而獲得的第一組原色和通過(guò)選擇第二光源獲得的第二組原色。
3.如權(quán)利要求2中所述的彩色顯示器件，其中每個(gè)濾色器都與所述像素的一部分相關(guān)聯(lián)，所述控制裝置被設(shè)置成在第一周期中選擇第一光源并給與各自濾色器相關(guān)聯(lián)的像素的各自部分提供與第一組的各自原色對(duì)應(yīng)的圖象信息，以及在第二周期中選擇第二光源并給與各自濾色器相關(guān)聯(lián)的像素的各自部分提供與第二組的各自原色對(duì)應(yīng)的圖象信息。
4.如權(quán)利要求2中所述的彩色顯示器件，其中所述顏色選擇裝置包括兩個(gè)濾色器，和第一組原色包含紅色和綠色，第二組原色包含綠色和藍(lán)色。
5.如權(quán)利要求2中所述的彩色顯示器件，其中所述顏色選擇裝置包括兩個(gè)濾色器，和第一組原色包含藍(lán)色和黃色，第二組原色包含青色和紅色。
6.如權(quán)利要求1中所述的彩色顯示器件，其中所述第一光源能發(fā)射具有這樣的光譜分布的輻射，即該光譜分布具有分別集中在大約紅色和青色波長(zhǎng)范圍的峰值，第二光源能發(fā)射具有這樣的光譜分布的輻射，即該光譜分布具有集中在大約綠色-紅色和藍(lán)色波長(zhǎng)的峰值。
7.如權(quán)利要求6中所述的彩色顯示器件，其中所述顏色選擇裝置包括具有多條線(xiàn)的濾色器結(jié)構(gòu)，每條線(xiàn)都包括連續(xù)的三個(gè)為一組的藍(lán)色-青色濾色器、白色濾色器和綠色-紅色濾色器，其中藍(lán)色-青色濾色器具有輻射的光譜的藍(lán)色-青色部分的通帶，白色濾色器具有輻射的光譜的可見(jiàn)部分的通帶，綠色-紅色濾色器具有輻射的光譜的綠色-紅色部分的通帶。
8.如權(quán)利要求7中所述的彩色顯示器件，其中第一條線(xiàn)的三個(gè)為一組中的藍(lán)色-青色濾色器和綠色-紅色濾色器的位置對(duì)于與第一條線(xiàn)連續(xù)的第二條線(xiàn)的三個(gè)為一組中的藍(lán)色-青色濾色器和綠色-紅色濾色器的位置是分別可以互換的。
9.如權(quán)利要求7中所述的彩色顯示器件，其中線(xiàn)包括連續(xù)的三個(gè)為一組，其中綠色-紅色濾色器和藍(lán)色-青色濾色器彼此接觸，并且共同圍繞白色濾色器。
10.如權(quán)利要求7中所述的彩色顯示器件，其中間距P表示在所述三個(gè)為一組中兩個(gè)連續(xù)的濾色器的中心之間的距離，第一條線(xiàn)的三個(gè)為一組相對(duì)于與第一條線(xiàn)連續(xù)的第二條線(xiàn)的三個(gè)為一組偏移1.5倍間距P的距離。
11.如權(quán)利要求2中所述的彩色顯示器件，其中所述顏色選擇裝置包括三個(gè)濾色器，第一組原色包含紅色、綠色和藍(lán)色，第二組原色包含青色、深藍(lán)色和黃色。
12.如權(quán)利要求3中所述的彩色顯示器件，其中第一組的原色結(jié)合在一起基本形成白色，且第二組的原色結(jié)合在一起基本形成白色，所述控制裝置被設(shè)置成對(duì)于與兩個(gè)連續(xù)的周期對(duì)應(yīng)的原色調(diào)整顯示面板的調(diào)制電平，以將所述兩個(gè)連續(xù)的周期中可感知的亮度和/或色度方面的差異最小化。
13.如權(quán)利要求12中所述的彩色顯示器件，其中所述控制裝置被設(shè)置成調(diào)整顯示面板的調(diào)制電平，以將所獲得的對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)連續(xù)的周期的原色的可感知的亮度和/或色度方面的差異最小化。
14.如權(quán)利要求12中所述的彩色顯示器件，其中所述控制裝置被設(shè)置成調(diào)整連續(xù)被選擇的光源的亮度級(jí)，以將對(duì)應(yīng)所述兩個(gè)連續(xù)的周期而照明顯示面板的亮度和/或色度中測(cè)量的差異最小化。
15.如權(quán)利要求1中所述的彩色顯示器件，其中所述顏色選擇裝置包括將來(lái)自一個(gè)光源的光導(dǎo)向到與一個(gè)原色對(duì)應(yīng)的顯示元素的一部分上的光波導(dǎo)。
16.如權(quán)利要求1中所述的彩色顯示器件，其中所述光源包括熒光燈或發(fā)光二極管。
17.一種操作顯示彩色圖象的彩色顯示器件的方法，包括下述步驟在連續(xù)的第一和第二周期中產(chǎn)生具有不同預(yù)定的輻射光譜的光，將產(chǎn)生于所選擇的光源的光濾色，以在連續(xù)的周期中在顯示面板上產(chǎn)生原色，以及將對(duì)應(yīng)于與所述連續(xù)的周期相關(guān)的原色的圖象信息提供給彩色顯示面板的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯示彩色圖象的彩色顯示器件和一種操作該顯示器的方法。該彩色顯示器件設(shè)置有多個(gè)像素，具有不同預(yù)定的輻射光譜的至少兩個(gè)可選擇的光源，與所述可選擇的光源結(jié)合能在所述顯示面板上分別產(chǎn)生第一和第二原色的顏色選擇裝置，和控制裝置，其被設(shè)置成交替選擇所述可選擇的光源中的一個(gè)并給像素的一部分提供與用選擇的光源獲得的相應(yīng)原色對(duì)應(yīng)的圖象信息。以時(shí)間連續(xù)和空間連續(xù)的方式選擇該顯示器件的原色，這能減小色分散。
文檔編號(hào)G09G3/34GK1685738SQ03823491
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者G·J·赫克斯特拉, H·J·科內(nèi)里斯森, D·K·G·德博爾, D·J·布羅爾, M·J·J·賈克, E·H·A·蘭根迪克, L·J·維托文, M·A·克洛彭豪維 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司