專利名稱：高亮度寬色域顯示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及彩色顯示器件和顯示彩色圖像的方法，更具體地，涉及高亮度和/或?qū)捝蝻@示。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中已知有多種彩色顯示技術(shù)。例如，CRT顯示系統(tǒng)，LCD系統(tǒng)，以及投影顯示系統(tǒng)。在前投影顯示中，從反射屏幕上觀看投影的圖像。在背投影顯示中，通過透射屏幕觀看投影圖像。
為了產(chǎn)生彩色圖像，現(xiàn)有的顯示器件使用三原色，通常，為紅色、綠色和藍(lán)色，一起表示為RGB。在順序投影顯示系統(tǒng)中，通常，使用單獨(dú)一塊空間光調(diào)制器(SLM)面板，按順序調(diào)制并顯示一幅圖像的三原色的分量。在同步投影顯示系統(tǒng)中，使用一塊或者更多的SLM面板同時(shí)調(diào)制并顯示圖像的三原色分量。
在設(shè)計(jì)投影顯示器件時(shí)一個(gè)重要的因素是顯示亮度。因此，人們不斷做出努力以增加現(xiàn)有設(shè)計(jì)的光學(xué)效率，從而增加從特定的光源可能得到的光輸出。
然而，在現(xiàn)有的顯示器件中通常使用的光源，例如，荷蘭埃因霍溫皇家飛利浦電子的分公司，飛利浦照明公司，生產(chǎn)的UHPTM燈，發(fā)出不均勻的光譜，通常，其中紅色波長范圍的強(qiáng)度明顯低于其他光譜范圍的強(qiáng)度。因此，在現(xiàn)有的RGB系統(tǒng)中，通常，只能通過顯著減少紅色波長范圍的色飽和度來實(shí)現(xiàn)更高的亮度。進(jìn)一步地，在用于家庭影院的投影系統(tǒng)的應(yīng)用中，通常需要高的色飽和度，通常，使用窄光譜透射范圍濾光片，導(dǎo)致圖像亮度的進(jìn)一步減少。
通過擴(kuò)展顯示系統(tǒng)的色域可以顯著地提高彩色圖像再現(xiàn)的質(zhì)量。利用使用多于三種原色再現(xiàn)圖像可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。使用多于三種原色的顯示系統(tǒng)在國際申請(qǐng)PCT/IL01/00527中進(jìn)行了描述，題為“用于電子真彩色顯示的器件、系統(tǒng)和方法”，在2001年6月7日提交，并在2001年12月13日公開為WO 01/95544，轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，該申請(qǐng)的全部公開包括于此作為參考。
在Masahiro Yamaguchi，Taishi Teraji，Kenro Ohsawa，ToshioUchiyama，Hideto Motomura Yuri Murakami和Nagaaki Ohyama的“基于多光譜和多原色成像的彩色圖像再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)評(píng)估”，與設(shè)備無關(guān)的彩色，彩色硬拷貝與應(yīng)用VII，SPIE，Vol.4663，pp.15-26(2002)中，介紹了一種利用兩個(gè)投影顯示器件生成的圖像進(jìn)行疊加的六原色顯示，其中每個(gè)投影顯示設(shè)備使用三種不同的原色。在此參考文獻(xiàn)中描述的雙投影顯示系統(tǒng)中，為六原色濾光片選擇的波長范圍基本上均勻分布于400-700nm的可見光譜，在該原色之間沒有光譜重疊。以這種方式，可以獲得較寬色域，然而，由這個(gè)雙投影器件產(chǎn)生的合成亮度顯著降低。實(shí)際上，由此雙投影設(shè)備產(chǎn)生的合成亮度低于由相應(yīng)的單個(gè)RGB投影器件產(chǎn)生的亮度。將可見光譜分為六個(gè)(而不是三個(gè))區(qū)域不會(huì)增加整體圖像亮度，因?yàn)樵摿谙嗤目梢姽庾V中覆蓋的子區(qū)域更窄。在將光譜分為更窄范圍的分割過程中，固有的光學(xué)損耗會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度額外的減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種多原色彩色顯示器件，例如，一種彩色投影顯示器件，其產(chǎn)生的圖像在比現(xiàn)有技術(shù)的器件的圖像亮度高得多的亮度等級(jí)上具有較寬的色域。進(jìn)一步地，對(duì)于一個(gè)特定的光源，本發(fā)明的器件的實(shí)施例產(chǎn)生的亮度等級(jí)至少等于，在某些情況下高于，使用相同光源的常規(guī)RGB投影顯示器件的亮度等級(jí)。
通過利用光源產(chǎn)生的多色光中相對(duì)于常規(guī)器件更大的部分，本發(fā)明的實(shí)施例提高了顯示器件的效率，同時(shí)保持了顯示圖像相對(duì)較寬的色域。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了提供更高的亮度和/或更寬的色域，可以選擇并使用n種原色，以利用在光源產(chǎn)生的白光中常規(guī)上沒有利用部分的一些或者全部，其中n大于3。
根據(jù)這些實(shí)施例中的某些實(shí)施例，通過利用部分重疊原色光譜，其中至少有兩種原色的光譜顯著重疊，可以獲得照明效率的增加。一種特別設(shè)計(jì)的濾色裝置，例如，包括多組濾光器和其他濾光元件，可以用于將白光轉(zhuǎn)化為所希望的、有顯著重疊的光譜。原色光譜的顯著重疊可以使得顯示器件能夠利用光源產(chǎn)生的白光中更大的比例。例如，當(dāng)本發(fā)明的器件在“全照明”的模式下操作，即，當(dāng)所有的原色都處于它們的最大水平上時(shí)，本發(fā)明的寬色域器件可以產(chǎn)生的白光輸出的等級(jí)，達(dá)到甚至超過相應(yīng)的具有窄的多的色域RGB投影器件的白光輸出的等級(jí)。
進(jìn)一步地，本發(fā)明的寬色域顯示器的濾光元件的特殊設(shè)計(jì)和重疊范圍可以補(bǔ)償白色光源產(chǎn)生的光譜的非均勻性和其他的不足。在本發(fā)明的實(shí)施例中，濾光元件的透射曲線可以特別設(shè)計(jì)成對(duì)于特定的色域使得顯示亮度達(dá)到最大，從而使得在所需的色域中的基本上所有顏色可以以最佳的效率被再現(xiàn)。
附圖簡述通過下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例所進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明將得到更充分的理解和認(rèn)識(shí)。


圖1A為根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例的高壓水銀燈的光譜輸出的示意圖；圖1B為根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的示意性實(shí)施例的氙光源的光譜輸出的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例的器件的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A和3B為根據(jù)本發(fā)明的示意性實(shí)施例采用圖2結(jié)構(gòu)的六原色顯示的原色波長光譜的示意圖；圖4為由圖3A和3B的原色光譜得到的色域的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例的五原色顯示的原色波長光譜的示意圖；圖6為由圖5的原色光譜得到的色域的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的另一示意性實(shí)施例的五原色顯示的原色波長光譜的示意圖；
圖8為由圖7的原色光譜得到的色域的示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例的四原色顯示的原色波長光譜的示意圖；圖10為由圖9的原色光譜得到的色域的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的另一示意性實(shí)施例的四原色顯示的原色波長光譜的示意圖；以及圖12為由圖11的原色光譜得到的色域的示意圖。
可以理解，為了圖示的簡潔和清楚，在圖中的顯示的元件不需要精確地或者按照比例地畫出。例如，為了清楚或者考慮到包括在一個(gè)元件中的幾個(gè)實(shí)際元件，某些元件的尺寸可能相對(duì)其它元件被夸大了。進(jìn)一步地，在圖中的標(biāo)號(hào)可以重復(fù)，以標(biāo)明相應(yīng)的或者類似的元件，在這里被認(rèn)為是合適的?？梢岳斫?，這些圖給出了本發(fā)明的實(shí)施例的例子，而不是試圖限制本發(fā)明的范圍。
發(fā)明詳述下面的描述中，將描述本發(fā)明的各個(gè)方面。為了進(jìn)行說明，說明了特定的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，明顯地，本發(fā)明可以不需要這里給出的特別的細(xì)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，本發(fā)明某些依賴于在本領(lǐng)域已知的原理和實(shí)施的特點(diǎn)可能省略或者簡化，以避免使得本發(fā)明變得不清楚。
下面對(duì)本發(fā)明的示意性實(shí)施例的描述是基于一個(gè)投影顯示系統(tǒng)，其使用了高壓水銀燈，例如，荷蘭埃因霍溫皇家飛利浦電子的分公司，飛利浦照明公司，提供的100瓦特UHPTM燈泡，或者具有相似光譜范圍的任何其他白色光源。圖1A示意性地說明了100瓦特UHPTM高壓水銀燈泡的光譜輸出?？梢岳斫猓衅渌愋偷母邏核y燈，如德國柏林歐司朗(Osram)的VIP燈，具有相似的光譜與相似的設(shè)計(jì)，因此下面的例子適用于所有這樣的燈。
這里的例子是在高壓水銀型燈的條件下進(jìn)行描述的，因?yàn)檫@樣的燈在投影顯示器件中應(yīng)用的最為普遍。然而，這里描述的實(shí)施例的某些方面，例如，使用顯著重疊的原色光譜范圍，可以被用于設(shè)計(jì)在使用其它類型光源的其他器件中使用的濾光裝置。例如，本發(fā)明的多個(gè)方面可以應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的使用氙(Xe)型光源的器件中，此光源的光譜輸出如圖1B示意性地示出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解，與圖1A中的水銀型燈相對(duì)“多峰”的輸出光譜相比，圖1B中的氙(Xe)型燈的輸出光譜的平滑多，因此更加容易設(shè)計(jì)出符合本發(fā)明實(shí)施例的部分重疊的光譜。
為了簡化，下面的描述忽略了本發(fā)明的器件所使用的光學(xué)元件在光譜透過特性方面的不均勻性。然而，可以理解，這種不均勻性并不顯著。
通過恰當(dāng)?shù)剡x擇需要的一組部分重疊的原色，以及通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)產(chǎn)生此原色的濾色裝置，本發(fā)明下面的示意性實(shí)施例的方法和器件可以與任何現(xiàn)有技術(shù)的彩色顯示系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)可能使用超過三種的部分重疊的原色。使用超過三種原色的顯示系統(tǒng)在題為“用于電子真彩色顯示的器件、系統(tǒng)和方法”(Device，System and Method For Electronic True Color Display)，2001年6月7日提交，2001年12月13日以WO 01/95544公開的國際申請(qǐng)PCT/IL01/00527，以及題為“光譜匹配打印輸出設(shè)備”(SpectrallyMatched Print Proofer)，2001年12月18日提交，2002年6月27日以WO 02/50763公開，被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的國際申請(qǐng)PCT/IL01/01179中有描述，兩者的全部公開都在此并入作為參考。
例1六原色，六面板寬色域顯示器下面的例子說明了使用六個(gè)空間光調(diào)制器(SLM)面板選擇用于寬色域顯示的原色波長范圍，其中每一面板產(chǎn)生一種原色。如下所述，此結(jié)構(gòu)可以完全覆蓋如電影正片的投影膠片通常的色域，能夠使得投影顯示產(chǎn)生投影膠片實(shí)際上可以產(chǎn)生的所有顏色。圖2示意性地說明了根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的器件的光學(xué)結(jié)構(gòu)。圖2的示意性結(jié)構(gòu)特別地適用于使用反射LCD型SLM面板的器件。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用中繼透鏡202，反射-透射元件，例如，偏振分束器(PBS)203，以及分色裝置，例如，“X”分色棱鏡(colorseparator cube)204和205，可以將來自照明單元201的光成像到LCD面板206，207，208，209，210和211上，如上所述，照明單元201可以包括任何現(xiàn)有技術(shù)的合適的白色光源?，F(xiàn)有技術(shù)中，LCD面板206，207，208，209，210和211中的每一片可以包括像素陣列，可以有選擇性地激活該像素陣列，產(chǎn)生相應(yīng)于多個(gè)原色圖像中的某一個(gè)的反射圖案。在此處描述的例子中，根據(jù)代表六原色圖像的輸入信號(hào)，利用控制單元(附圖中未顯示)可以分別激活每片LCD面板，以產(chǎn)生相應(yīng)于六種獨(dú)立的原色圖像中的某一種的反射圖案。這樣的輸入信號(hào)可以利用上面提到的國際專利申請(qǐng)中描述的任何方法產(chǎn)生，例如，通過將一個(gè)三原色圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化為六原色圖信號(hào)。如下所述，每一反射圖案可以調(diào)制相應(yīng)的原色光束，以產(chǎn)生相應(yīng)的原色圖像分量。
現(xiàn)有技術(shù)中，PBS 203可以將來自單元201的白光分為反射的“s”偏振分量和透射的“p”偏振分量。利用“X”分色棱鏡204，可以將“s”偏振分量分為對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的此實(shí)施例中使用的六原色中三個(gè)的三種不同波長范圍的光束。將“X”棱鏡用作分色的多重濾光元件在本技術(shù)領(lǐng)域中很常見并且在市場上可以買到。這種在市場上可以買到的元件的一個(gè)例子是可以從美國德克薩斯州的RichterEnterprises買到的OptecTM標(biāo)準(zhǔn)立方二向色性(X棱鏡)分束器。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以使用其他任何合適的濾色配置，例如，用于實(shí)現(xiàn)所需數(shù)量的原色。例如，濾色裝置可以包括現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)“X”分色棱鏡和一塊二向色鏡，用以將偏振分量分為五個(gè)原色光束。
當(dāng)LCD面板206，207，208的每一像素被激活為“開”狀態(tài)時(shí)，可以將“s”偏振光轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的“p”偏振光，并可以通過“X”分色棱鏡204將轉(zhuǎn)化后的光反射回去。出射自“X”棱鏡204的三原色光束，可以經(jīng)過PBS 203透射到投影透鏡212，“X”棱鏡204出射的光束根據(jù)三原色圖像分量被分別調(diào)制。類似地，透射的“p”偏振光可以被“X”分色棱鏡205分為對(duì)應(yīng)于其余三原色的三個(gè)不同顏色光束?，F(xiàn)有技術(shù)可知，當(dāng)LCD面板209，210，211的每一像素被激活為“開”狀態(tài)時(shí)，可以將“p”偏振光轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的“s”偏振光，并可以通過“X”分色棱鏡205將轉(zhuǎn)化后的光反射回去。出射自“X”棱鏡205的三色光束，可以經(jīng)過PBS 203偏折向投影透鏡212，其中“X”棱鏡205出射的光束根據(jù)三原色圖像分量被分別調(diào)制。該投影透鏡可以投影全部六種被調(diào)制的顏色光束，即，全部六種顏色的圖像分量，到屏幕(附圖中未示出)上。
應(yīng)該注意到，由“X”棱鏡器件產(chǎn)生的分離的波長范圍本質(zhì)上是不重疊的。因此，在這里描述的例子中，每一個(gè)“X”棱鏡，204或者205，產(chǎn)生的三原色光譜之間沒有光譜重疊。因此，在這種結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所期望的在原色光譜之間的部分重疊，可以通過在“X”棱鏡204產(chǎn)生的原色光譜和“X”棱鏡205產(chǎn)生的原色光譜之間重疊而獲得。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，利用兩個(gè)“X”棱鏡產(chǎn)生的原色光譜基本上可以獲得任何期望的重疊。
圖3A和3B示意性地示出了用于采用圖2的結(jié)構(gòu)的六原色彩色顯示器的原色波長光譜。圖3A顯示了光譜范圍分別為大約400-500nm，大約500-550nm，大約575-750nm的一組三種非重疊原色的波長光譜，其可以利用一塊分色棱鏡產(chǎn)生，例如，圖2中的“X”棱鏡204。圖3B顯示了光譜范圍分別為大約450-520nm，大約520-620nm，大約620-750nm的另外一組三種非重疊原色的波長光譜，其可以利用另一塊分色棱鏡產(chǎn)生，例如圖2中的“X”棱鏡205。如附圖所示，圖3A中的每一種原色的光譜與圖3B中的至少一種原色的光譜之間有著顯著的重疊，反之亦然。例如，在圖3B底部的光譜與圖3A的底部兩個(gè)光譜部分重疊。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，盡管在原色之間有著顯著的重疊，在圖3A和圖3B中示出的六個(gè)光譜范圍還是代表六種不同的原色。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如下所述，選擇特定的顏色并設(shè)計(jì)圖3A和圖3B中顯示的原色波長范圍的部分重疊，可以得到與現(xiàn)有技術(shù)的彩色顯示器件相比明顯更寬的色域和圖像亮度。
圖4示意性地示出了由圖3A和圖3B的原色光譜所得到的色域。如圖4所清楚地顯示的，由通常的電影正片所產(chǎn)生的色域完全被圖3A和圖3B的六原色光譜的色域所覆蓋。如圖4進(jìn)一步所示，通過對(duì)所有的原色求和得到的白點(diǎn)坐標(biāo)為x＝0.313以及y＝0.329。利用此結(jié)構(gòu)得到的顏色的亮度值一般等于或者高于由通常的投影膠片，如電影正片，得到的同樣顏色的亮度值。因此，一般來說，所有可以利用投影膠片再現(xiàn)的顏色，都可以利用使用圖3A和3B的原色選擇的器件，在顏色坐標(biāo)方面和在強(qiáng)度方面再現(xiàn)。應(yīng)該理解，盡管圖3A和3B的原色范圍在圖像顏色和亮度方面提供了期望的結(jié)果，但是可能存在其他合適的部分重疊的六原色選擇，根據(jù)特定的應(yīng)用，提供相似的(或者更好的)結(jié)果。
例2多原色，單面板，順序顯示下面的例子說明了以六原色順序顯示為背景的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。在順序顯示系統(tǒng)中，顏色通常由順序顏色轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)產(chǎn)生，例如，色輪或者色鼓，其在視頻流的每一場中以預(yù)設(shè)的時(shí)間周期(窗口)透過每種顏色。在這樣的系統(tǒng)中，通過調(diào)整色輪上多個(gè)濾色節(jié)段(color filtersegment)的相對(duì)尺寸，可以調(diào)整原色的相對(duì)強(qiáng)度。可以利用現(xiàn)有技術(shù)的LCoS(硅上液晶)或者微鏡(DMDTM)型的面板實(shí)現(xiàn)單面板的結(jié)構(gòu)，這些面板可以從例如美國的德州儀器(Texas Instruments，U.S.A)買到。在這個(gè)例子中，圖3A和3B的光譜由六個(gè)濾色節(jié)段產(chǎn)生，其中的每一濾色節(jié)段透過圖3A和3B的光譜中的一種。在上述參考的國際申請(qǐng)中對(duì)多原色順序投影彩色顯示的操作進(jìn)行了詳細(xì)的討論。
對(duì)于一個(gè)多原色系統(tǒng)，可以有許多具有不同相對(duì)節(jié)段尺寸的濾色器的組合，以產(chǎn)生期望的視覺顏色，例如，一種期望的白色色溫。濾色器的相關(guān)節(jié)段尺寸可能會(huì)影響顯示的整體亮度，例如，關(guān)于光源發(fā)出的光被利用的部分。濾色器的相對(duì)節(jié)段尺寸也可能會(huì)影響每種原色的相對(duì)強(qiáng)度。因此，可以選擇濾色器的相對(duì)節(jié)段尺寸，以提供期望的，比如說最大的，整體顯示亮度和/或期望的每種原色的相對(duì)強(qiáng)度，比如，用以優(yōu)化特定的應(yīng)用，如下所述。
為了計(jì)算可再現(xiàn)的色域，例如圖1A或者圖1B所示的光源光譜可以通過所用的光學(xué)引擎的透射光譜(未示出)而倍增，例如，單面DMDTM型的光學(xué)引擎。這樣的倍增可以排除顏色產(chǎn)生元件的影響，例如濾色器。然后得到的光譜可以通過濾色器的透射光譜倍增，以提供分別對(duì)應(yīng)于原色的一組原始可再現(xiàn)光譜。現(xiàn)有技術(shù)可知，可以計(jì)算相應(yīng)于原色可再現(xiàn)光譜的色點(diǎn)的CIE 1931x和y值，以確定可再現(xiàn)的色域。可以根據(jù)原色可再現(xiàn)光譜而選擇濾色器的相對(duì)節(jié)段尺寸，用以提供最大整體亮度，例如，當(dāng)所有的原色都處在它們的最大等級(jí)上時(shí)，并為每種原色提供期望的相對(duì)強(qiáng)度。
例3五原色，單面板，順序顯示器應(yīng)該注意到，使用六原色具有優(yōu)勢，因?yàn)橄鄬?duì)于使用少于六原色的系統(tǒng)，六原色可以在色彩調(diào)節(jié)上提供更大的靈活性。然而，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，在使用少于六種的原色時(shí)存在某些優(yōu)點(diǎn)。這樣的優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)就是在順序投影系統(tǒng)中，可以為每種原色分配更多的時(shí)間，從而提高了顯示圖像的時(shí)間分辨率(temporal resolution)(位深度)。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，可以使用五原色。例如，該五原色可以包括波長光譜范圍從大約400nm到460nm與540nm之間的藍(lán)色，波長光譜范圍從400nm與460nm之間到500nm與560nm之間的青色，波長光譜范圍從480nm與520nm之間到540nm與580nm之間的綠色，波長光譜范圍從500nm與550nm之間到650nm或者更高的黃色，以及波長光譜范圍從580nm與620nm之間到700nm或者更高的紅色。
圖5示意性地說明了五色濾色節(jié)段的透射光譜，此五色濾色節(jié)段可以用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的五原色顯示。如圖6所示，圖5的濾色選擇使得可以再現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn)NTSC色域稍寬的色域，特別是在黃-紅區(qū)域，例如，此系統(tǒng)可以顯示的黃-紅色可能比標(biāo)準(zhǔn)的NTSC色域所允許的黃-紅色更加飽和。為了平衡所有原色全透過的白點(diǎn)，如上所述，在此例子中，藍(lán)，青，綠，黃和紅原色的相對(duì)節(jié)段尺寸分別為0.8，0.8，0.6，1.1和1.7。此結(jié)構(gòu)可以使得亮度增益比上述根據(jù)圖3A和3B的原色選擇的六原色色輪結(jié)構(gòu)要高百分之四十以上。進(jìn)一步地，采用圖5的五原色濾色器選擇的顯示器件的亮度可以產(chǎn)生比采用NTSC原色(藍(lán)色，綠色和紅色濾色節(jié)段的相關(guān)尺寸分別為0.5，1和1.6)的三原色(例如，RGB)投影顯示器的圖像亮度高大約1.9倍的圖像亮度。根據(jù)這些實(shí)施例，亮度的增加可以通過增加在不同的濾色節(jié)段的透射光譜之間的重疊量而獲得，得到的色域比圖4所示的六原色色域稍窄。
另一可能的多原色的應(yīng)用為用于顯著增加產(chǎn)生常規(guī)的REC-709色域的器件或類似的顯示的亮度。圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的此實(shí)施例的濾色透射曲線。在此例子中采用的濾色節(jié)段的藍(lán)，青，綠，黃和紅原色濾色節(jié)段的相對(duì)節(jié)段尺寸分別為1，0.9，0.4，1和1.7。圖8中示意性地示出了此實(shí)施例得到的色域?？梢岳斫猓诖死又挟a(chǎn)生的色域仍然比REC-709色域大，特別是在黃色和青色區(qū)域。然而，此顯示器可以獲得的亮度比僅使用標(biāo)準(zhǔn)REC-709RGB濾色器(藍(lán)，綠和紅原色濾色節(jié)段的相對(duì)節(jié)段尺寸分別為0.8，0.7，1.5)的相應(yīng)的顯示器的亮度高大約百分之四十。
例4四原色，單面板，順序顯示器在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，四原色顯示器也可以提供多原色顯示器的很多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)這些實(shí)施例，通過向RGB節(jié)段增加黃色原色濾色節(jié)段，可以獲得亮度的提高。如上所述，通過調(diào)整相對(duì)節(jié)段尺寸可以獲得白平衡。例如，該四原色可以包括波長光譜范圍從大約400nm到460nm與540nm之間的藍(lán)色，波長光譜范圍從480nm與520nm之間到540nm與580nm之間的綠色，波長光譜范圍從500nm與550nm之間到650nm或者更高的黃色，以及波長光譜范圍從580nm與620nm之間到700nm或者更高的紅色。
圖9示意性地示出了四原色濾色節(jié)段的透射曲線，此四原色濾色節(jié)段可以使得器件產(chǎn)生與NTSC標(biāo)準(zhǔn)色域相當(dāng)?shù)纳?，其類似于圖6中所示的五原色色域，圖10中示意性地示出了NTSC標(biāo)準(zhǔn)色域。如上所述，通過對(duì)藍(lán)色、綠色、黃色和紅色的原色濾色節(jié)段分別采用1.2，0.8，1和1的相對(duì)節(jié)段尺寸，可以獲得白色平衡。此結(jié)構(gòu)可以得到超過經(jīng)過白平衡校正的NTSC RGB色域(藍(lán)色、綠色和紅色原色的相對(duì)節(jié)段尺寸分別為0.6，l和1.5)亮度等級(jí)大約90％的亮度增益，即，在此例子中的亮度增益與上述的五原色彩色顯示器的亮度增益相似。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以使用四原色彩色顯示器，通過增加一個(gè)黃色原色濾色節(jié)段，以增加REC-709色域的亮度。在圖11中示意性地示出了用于此可替換的實(shí)施例的濾色器的透射曲線。圖11的光譜范圍可能比圖9的光譜范圍更寬，用以產(chǎn)生更寬的色域。在此例子中采用的濾色節(jié)段的藍(lán)，綠，黃和紅原色濾色節(jié)段的相對(duì)節(jié)段尺寸分別為1.5，0.7，1.2和0.9。圖12中示意性地示出了此例子所得到的色域?？梢岳斫?，此色域仍然比REC-709色域更大，特別是在黃色區(qū)域，如圖12所示。此顯示器可以獲得的亮度比僅僅使用標(biāo)準(zhǔn)REC-709RGB濾色器片段(藍(lán)，綠和紅原色片段的相對(duì)節(jié)段尺寸分別為0.8，0.7，1.5)的相應(yīng)的顯示器的亮度高大約百分之五十。
盡管說明和描述了本發(fā)明的某些特點(diǎn)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以提出很多的變形、替換、改變以及等效方法。因此，應(yīng)該理解，所附的權(quán)利要求意欲包括所有在本發(fā)明的真實(shí)精神范疇之內(nèi)的變形和變化。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生彩色圖像的器件，該器件包括一個(gè)用于產(chǎn)生至少四種原色的濾色配置，每一種原色具有一個(gè)光譜范圍，其中，所述原色中至少兩種的光譜范圍顯著重疊。
2.如權(quán)利要求1所述器件，其中所述濾色配置包括在顏色轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上的多個(gè)濾色節(jié)段。
3.如權(quán)利要求1所述器件，其中所述濾色配置至少包括一個(gè)分色棱鏡。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述器件，其中所述至少四種原色包括波長光譜范圍從大約400nm到460nm與540nm之間的藍(lán)色，光譜范圍從480nm與520nm之間到540nm與580nm之間的綠色，光譜范圍從500nm與550nm之間到650nm或者更高的黃色，以及光譜范圍從580nm與620nm之間到700nm或者更高的紅色。
5.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述器件，其中所述至少四種原色包含至少五種原色。
6.如權(quán)利要求5所述器件，其中所述至少五種原色包括波長光譜范圍從大約400nm到460nm與540nm之間的藍(lán)色，光譜范圍從400nm與460nm之間到500nm與560nm之間的青色，光譜范圍從480nm與520nm之間到540nm與580nm之間的綠色，光譜范圍從500nm與550nm之間到650nm或者更高的黃色，以及光譜范圍從580nm與620nm之間到700nm或者更高的紅色。
7.如權(quán)利要求5所述器件，其中所述至少五種原色包括至少六種原色。
8.如權(quán)利要求7所述器件，其中所述至少六種原色的光譜范圍分別為大約400-500nm，大約500-550nm，大約575-750nm，大約450-520nm，大約520-620nm，大約620-750nm。
9.一種用于使用至少四種原色來產(chǎn)生彩色圖像的器件，該器件包括一個(gè)反射-透射元件，用于反射接收光的s偏振分量并透射該接收光的p偏振分量；一個(gè)濾色配置，用于將所述s偏振分量和p偏振分量分為相應(yīng)于所述至少四種原色的至少四個(gè)光束；以及至少四塊反射LCD面板，分別用于調(diào)制所述至少四個(gè)光束的偏振態(tài)，以產(chǎn)生相應(yīng)于所述彩色圖像的至少四個(gè)調(diào)制光束。
10.如權(quán)利要求9所述器件，其中每一所述原色具有一個(gè)光譜范圍，并且其中至少兩種所述原色的光譜范圍顯著重疊。
11.如權(quán)利要求9或者10所述器件，包括投影透鏡，其中所述反射-透射元件進(jìn)一步反射所述調(diào)制光束的s偏振分量并透射所述調(diào)制光束的p偏振分量到所述投影透鏡上。
12.如權(quán)利要求9-11中的任一權(quán)利要求所述器件，其中所述偏轉(zhuǎn)-透射元件包括一個(gè)偏振分束器。
13.如權(quán)利要求9-12中的任一權(quán)利要求所述器件，其中所述濾色配置包括至少一個(gè)分色棱鏡。
14.一種產(chǎn)生彩色圖像的方法，該方法包括產(chǎn)生相應(yīng)于所述彩色圖像的至少四種原色，每種原色具有一個(gè)光譜范圍，其中至少兩種所述原色的光譜范圍顯著重疊。
15.如權(quán)利要求14所述方法，其中產(chǎn)生所述原色包括對(duì)于照明單元進(jìn)行濾光。
16.如權(quán)利要求14或者15所述方法，其中所述至少四種原色包括波長光譜范圍從大約400nm到460nm與540nm之間的藍(lán)色，光譜范圍從480nm與520nm之間到540nm與580nm之間的綠色，光譜范圍從500nm與550nm之間到650nm或者更高的黃色，以及光譜范圍從580nm與620nm之間到700nm或者更高的紅色。
17.如權(quán)利要求14或者15的方法，其中所述至少四種原色包含至少五種原色。
18.如權(quán)利要求17所述方法，其中所述至少五種原色包括波長光譜范圍從大約400nm到460nm與540nm之間的藍(lán)色，光譜范圍從400nm與460nm之間到500nm與560nm之間的青色，光譜范圍從480nm與520nm之間到540nm與580nm之間的綠色，光譜范圍從500nm與550nm之間到650nm或者更高的黃色，以及光譜范圍從580nm與620nm之間到700nm或者更高的紅色。
19.如權(quán)利要求17所述方法，其中所述至少五種原色包括至少六種原色。
20.如權(quán)利要求19所述方法，其中所述至少六種原色的光譜范圍分別為大約400-500nm，大約500-550nm，大約575-750nm，大約450-520nm，大約520-620nm，大約620-750nm。
全文摘要
一種產(chǎn)生彩色圖像的器件，該器件包括一個(gè)用于產(chǎn)生多種原色的濾色配置，每種原色具有一個(gè)光譜范圍，其中至少兩種原色的光譜范圍顯著重疊。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1717715SQ03822809
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者什穆埃爾·羅思, 伊蘭·本-戴維, 摩西·本－科林 申請(qǐng)人:吉諾彩色技術(shù)有限公司