用于彩色显示的设备、系统和方法技术方案

一种用于使用至少四种不同基色显示彩色图像的彩色液晶显示（ＬＣＤ）设备，该设备包括液晶（ＬＣ）元件阵列（２１４），驱动电路（２１８），用于接收相应于所述彩色图像的输入，并用于有选择地激活所述ＬＣ阵列的ＬＣ元件（２１４），以便产生与所述彩色图像的灰度级表示相对应的衰减图案，彩色子象素滤色器元件阵列（２１６），与所述ＬＣ元件阵列（２１４）并置，并与之相关联，其中，所述彩色子象素滤色器元件阵列包括至少四种类型的彩色子象素滤色器元件，分别透射至少四种基色的光线。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及彩色显示设备、系统和方法，更具体来讲，涉及具有改善的彩色图像再现能力的显示设备、系统和方法。
技术介绍
标准计算机监视器和电视显示器通常基于三个相加的基色(“原色”)的再现，例如红色、绿色和蓝色，它们合起来被称为RGB。令人遗憾的是，这些监视器无法显示许多由人类感知的色彩，因为它们受到所能显示的色彩范围的限制。图1A示意性地示出了现有技术中公知的一种色度图。马掌形的封闭区域表示能够由人类看到的色彩的色度范围。然而，色度自身是无法完全地表示所有可见色彩变化的。例如，可以按各种不同的亮度级再现图1A中二维色度平面上的每一个色度值。因此，可见彩色空间的完全表示要求一种三维空间，所述三维空间包括有例如两个表示色度的坐标和一个表示亮度的坐标。也可以定义其他三维空间表示。图1A中的马掌形图的边缘上的点与波长范围处的单色激感(monochromatic excitation)相对应，例如从400纳米至780纳米的波长范围，所述边缘上的点被称为“光谱轨迹”。在马掌形底部的、在最长和最短波长的极端单色激感之间的直线“闭合线”，通常被称为“紫色线”。由所述紫色线上方的马掌形图形区域表示的、可被人眼辨别的色彩范围通常被称为眼睛的色域。图1A中用虚线表示的三角形区域表示可由标准RGB监视器再现的色彩范围。现有许多公知类型的RGB监视器，它们使用各种显示技术，包括但不限于CRT、LED、等离子体、投影显示、LCD设备等等。在过去几年中，已经与日俱增地使用彩色LCD设备。图2A中示意性地示出了一种典型的彩色LCD设备。这样一种设备包括光源202，液晶(LC)元件(单元)204，例如使用薄膜晶体管(TFT)主动式矩阵技术的LC阵列，这在现有技术中是公知的。所述设备进一步包括用于驱动LC阵列单元的电子电路210以及与所述LC阵列并置的三滤色器阵列，所述电子电路210例如是通过主动式矩阵寻址驱动所述LC阵列单元的，所述三滤色器阵列例如是RGB滤色器阵列206。在现有LCD设备中，显示图像的每一个全彩色象素是通过三个子象素再现的，每一个子象素对应于一种不同的基色，例如，每一象素是通过驱动相应的R、G和B子象素的组合来再现的。对于每一个子象素，在LC阵列中有一个对应的单元。背光源202提供产生彩色图像所需要的光线。基于为对应象素输入的RGB数据，通过施加于对应的LC单元的电压来控制每一子象素的透射率。控制器208接收输入的RGB数据，将其调节至所要求的规格和分辩率，并基于所述为每一象素输入的数据，对被递交给不同驱动器的信号数值进行调节。由背光源提供的白光强度被LC阵列空间调制，根据所要求的子象素强度有选择地为每一子象素衰减光线。所述被有选择地衰减的光线经过所述RGB彩色滤色器阵列，其中每一LC单元与一个对应的彩色子象素一起登记，以产生所期望的彩色子象素组合。人类视觉系统将经由不同彩色子象素滤色过的光线空间合成起来，从而感知一个彩色图像。第4,800,375号美国专利(“375专利”)说明了一种LCD设备，该LCD设备包括一个LC元件阵列，并与滤色器阵列相关联地并置，该专利的公开内容在此全部结合作为参考。所述滤色器阵列包括三原色子象素滤色器，例如RGB彩色滤色器，这些滤色器与第四类型的滤色器交织，以形成预定的重复顺序。由所述“375专利”说明的各种重复象素结构，例如重复的16象素序列，旨在简化象素结构以及改善显示设备再现某些图像图案的能力，例如更对称的线条图案。除了控制象素的几何结构之外，所述“375专利”没有说明或者建议在重复序列中的所述三原色和第四色彩之间的任何视觉交互作用。LCD用于各种应用场合。LCD尤其常见于便携式设备中，例如PDA设备、游戏控制板和移动电话的小尺寸显示器，以及膝上型(“笔记本”)计算机的中等尺寸显示器。这些应用要求薄而小型化的设计以及低电耗。然而，LCD技术也用于一般来讲要求较大显示尺寸的非便携式设备，例如台式计算机显示器和电视机。不同的LCD应用可能要求不同的LCD设计，以便实现最佳的结果。LCD设备的更“传统的”市场、例如电池供电设备的市场(例如，PDA，移动电话和膝上型计算机)要求LCD具有大亮度效能，这要求降低功率消耗。在台式计算机显示器中，首要的考虑事项是高分辨率、图像质量和色彩丰富度，而低电耗仅仅是次要考虑事项。膝上型计算机显示器同时要求高分辨率和低电耗两者；然而，在许多此类设备中牺牲了图像质量和色彩丰富度。在电视显示器应用中，一般来讲，图像质量和色彩丰富度是最重要的考虑事项；在此类设备中，功率消耗和高分辨率是次要的考虑事项。典型情况下，为LCD设备提供背光的光源是冷阴极荧光灯(CCFL)。图3示意性地示出了一种CCFL的典型光谱，这在现有技术中公知的。正如图3中所示出的，光源光谱包括三个相对狭窄的主波长范围，分别对应于红色、绿色和蓝色光线。可以选择使用在现有技术公知的其他适当光源。滤色器子象素阵列中的RGB滤色器通常被设计为再现足够宽的色域(例如，尽可能地靠近相应CRT监视器的色域)，并且还将显示效能最佳化，例如通过选择透射曲线大略与图3中的CCFL光谱峰重叠的滤色器。一般说来，对于特定源亮度，具有狭窄透射谱的滤色器提供较宽的色域但是降低的显示亮度，反之亦然。例如，在功率效率是主要考虑事项的应用中，往往牺牲色域宽度。在某些电视应用中，亮度是重要因素；然而晦暗的色彩是不可接受的。图4A示意性地示出了现有膝上型计算机显示器中的典型RGB滤色器光谱。图4B示意性地示出了一种色度图，该色度图表示典型的膝上型光谱中的可再现色域(在图4B中用长划线表示的三角形区域)，与理想的NTSC色域(在图4B中用点线表示的)相比较。如图4B中所示，NTSC色域显著地比典型膝上型计算机显示器的色域宽，NTSC色域中包括的许多彩色组合无法被典型彩色膝上型计算机显示器再现出来。
技术实现思路
被人类看到的许多色彩无法在标准红-绿-蓝(RGB)监视器上被辨别出来。通过使用具有超过三种基色的显示设备，扩展了显示器的可再现色域。另外地或者可替换地，可以显著地增加由显示器产生的亮度电平。本专利技术的实施例提供了使用三种以上基色、在显示设备上显示彩色图像的系统和方法，例如，在诸如液晶显示(LCD)设备之类的薄型显示设备上。本专利技术的一个方面提供了改善的多种基色显示设备，使用超过三种的不同色彩子象素来创建每一象素。在本专利技术该方面的实施例中，为每一象素使用四至六种(或更多)不同色彩的子象素，由此实现了较宽的色域和较高的发光效率。在一些实施例中，每一象素的子象素数目以及不同子象素的色谱可以被最佳化，以求获得充分宽的色域、充分大的亮度和充分高的对比度的期望组合。在本专利技术的一些实施例中，对三种以上基色的使用，通过能够为一些基色、例如红色、绿色和蓝色使用相对狭窄的波长范围，可以扩展显示器的可再现色域，从而增加那些基色的饱和度。为了补偿由这种更狭窄的范围引起的潜在减少的亮度电平，在本专利技术的一些实施例中，除所述狭窄波长范围的色彩之外，还可以使用宽波长范围的基色，例如具体设计中的黄色和/或青色，从而增加显示器的总体亮度。在本专利技术的进一步的实施例中，可以使用另外的基色(例如，品红色)和/或不同的基色光谱，来改善显示图像的各个其他方面。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色液晶显示（ＬＣＤ）设备，用于使用至少四种不同的基色显示彩色图像，该设备包括：　　　　液晶（ＬＣ）元件阵列；　　　　驱动电路，该驱动电路用于接收对应于所述彩色图像的输入，并用于有选择地激活所述ＬＣ阵列中的ＬＣ元件，以产生对应于所述彩色图像的灰度级表示的衰减图案；以及　　　　彩色子象素滤色器元件阵列，所述彩色子象素滤色器元件阵列与所述ＬＣ元件阵列并置，并与之相关联，以致每一彩色子象素滤色器元件与所述ＬＣ元件之一相关联，　　　　其中所述彩色子象素滤色器元件阵列至少包括四种类型的彩色子象素滤光器元件，这四种彩色子象素滤光器元件分别透射所述至少四种基色的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊兰本戴维，什姆埃尔罗斯，莫什本科林，
申请(专利权)人：格诺色彩技术有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]