彩色顯示器的製作方法
2023-06-12 19:46:36
專利名稱：彩色顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色顯示設備，用於顯示彩色畫面，包括液晶光閥層，其具有若干個配置為陣列的圖像單元；至少兩個光源，具有實質上不同的輻射頻譜並且被交替激活；以及顏色選擇裝置，用於與所述光源在所述彩色畫面中共同產生原色。本發明還涉及一種控制這種彩色顯示設備的方法。
背景技術：
WO2004/032523 A1公開了這種顯示設備。該顯示設備包括具有兩個彩色濾波器的像素，其每個被配置在子像素中，並且使用兩個被交替激活的、不同的可選擇光源。這種配置相對於包括白色背景光配置和用於每個像素的三個濾波器(RGB)的傳統配置對於每個像素具有更寬的開口以及改善的色域。然而這種顯示的一個問題是相對於黑白顯示仍然複雜得多。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種上述種類的彩色顯示設備，具有減小的複雜度。
該目的通過根據權利要求1的顯示設備和權利要求9的方法來達到。
更具體的，本發明涉及一種用於顯示彩色畫面的彩色顯示設備，其包括液晶光閥層，具有配置為陣列的若干個圖像單元；至少兩個光源，具有不同的輻射頻譜並且被交替激活；以及彩色選擇裝置，用於與所述光源在所述彩色畫面中共同產生原色，其中所述彩色選擇裝置包括驅動裝置，用於向液晶光閥層中的圖像單元提供至少第一和第二驅動信號，使得當接收第一驅動信號時圖像單元在第一傳輸頻帶傳輸光，並且當接收第二驅動信號時，在與第一傳輸頻帶不同的第二傳輸頻帶傳輸光。
這允許在不使用昂貴的特殊彩色濾波器時顯示若干個原色。替代地，液晶光閥層自身被用於過濾輸入光。這提供了實際上更加簡單的顯示設備，對每個像素具有更大開口。
液晶光閥層優選的是未扭曲的向列液晶層。這種層為頻譜依賴性提供了有益的電壓。
作為替換，可使用OCB模式LCD層或垂直排列的液晶層。這產生了快速的切換顯示。
光源優選的包括不同的發光二極體或不同的螢光燈。
優選的，液晶光閥層的延遲值大於400nm並且更加優選的大於600nm。這提供了有益的波長電壓依賴性。
根據第二方面，本發明涉及一種控制顯示彩色畫面的彩色顯示設備的方法，該設備包括液晶光閥層至少兩個光源，所述液晶光閥層具有配置為陣列的若干個圖像單元，所述至少兩個光源具有實質上不同的輻射頻譜並且被交替激活，該方法包括步驟向液晶光閥層中的圖像單元提供第一驅動信號使得圖像單元在第一傳輸頻帶傳輸光，以及向該圖像單元提供第二驅動信號使得圖像單元在不同於第一傳輸頻帶的第二傳輸頻帶傳輸光。
該方法提供了對應於以上彩色顯示設備的優點。
本發明的這些和其它方面將從參考以下描述的實施例中變得清楚和闡明。
圖1a和1b說明了本發明的普遍原理。
圖2a和2b示意性地說明了根據本發明實施例的彩色顯示設備；圖3a說明了未扭曲向列液晶層；圖3b說明了用於未扭曲向列液晶層的不同驅動電壓的傳輸頻譜；圖4a說明了其中使用四個發光二極體和兩個不同的傳輸頻譜的示例；圖4b說明了圖4a的示例的色域；圖5說明了根據本發明實施例的顯示設備中使用的控制配置。
具體實施例方式
本發明總得來說涉及可使用於電視機、計算機監視器、行動電話顯示器等中的彩色顯示設備，用於顯示靜止或視頻畫面信息。
圖1a和1b示意性地說明了本發明的普遍原理。
根據本發明實施例的顯示設備包括兩個光源A和B，分別具有不同的輻射頻譜3和4，如圖1a所示。第一光源A的輻射頻譜3包括兩個不同的顏色5、6，例如藍色5和黃色6。第二光源B的輻射頻譜4包括兩個不同的顏色7、8，例如青色7和紅色8。
根據本發明的實施例，該顯示設備還包括液晶光閥層，以下稱為LCD層。LCD層是頻譜可選擇的。驅動信號被提供給LCD層，使得LCD層的傳輸具有強的波長依賴性。當用第一電壓驅動到第一狀態時LCD層因此具有第一傳輸函數1，用短的波長(藍色、青色)在第一傳輸頻帶10中傳輸光。當用第二電壓驅動到第二狀態時LCD層具有第二傳輸函數2，用較長的波長(黃色、紅色)在第二傳輸頻帶11中傳輸光。
通過使用兩個光源A和B以及LCD層狀態的不同組合(對應於不同的傳輸函數1和2)，所有的原色5、6、7、8可根據圖1b和以下表單獨產生
大體上，根據本發明的實施例，在WO2004/032523 A1中描述的彩色顯示器可以如下方式修改，使用包括頻譜可選擇LCD層和驅動裝置的彩色選擇裝置來代替在該文獻中包括傳統彩色濾波器的彩色選擇裝置，其中所述驅動裝置用於將頻譜可選擇LCD層的像素驅動到不同頻譜可選擇狀態。這意味著像素的整個區域被用於產生一種顏色，而不是子像素的區域。
圖2a和2b示意性的說明了根據本發明實施例並且實現了圖1a和1b所示普遍原理的彩色顯示設備。
圖2a說明了彩色顯示器12，其被用於顯示彩色畫面。顯示器12包括若干個可單獨控制的圖像單元，以下稱為像素13，其被配置為陣列。圖2b示意性地說明了圖2a中的顯示器的截面圖。顯示器12包括LCD層14，其依次包括多個層，這將在以下描述。顯示器12還包括至少兩個光源16、17，他們具有實際上不同的輻射頻譜。光源16、17被交替激活(點亮)，從而獲得頻譜連續顯示功能，這將在以下描述。顯示器還包括驅動單元18，其能夠向LCD發光層14中的圖像單元13提供至少兩個不同的驅動信號d1，d2。當第一驅動信號d1被提供給像素13時，像素13在第一傳輸頻帶傳輸光。當第二驅動信號d2被提供給像素時，像素在不同於第一傳輸頻帶的第二傳輸頻帶傳輸光。
多種光源可被使用，包括HCFL(發熱陰極螢光燈)和發光二極體(LED)。圖1a中的光源A因此包括藍色LED和黃色LED，而光源B包括青色LED和紅色LED。
LCD層可通過多種方式建立。這種LCD層的一個示例在圖3a中示意性地示出，即未扭曲向列LCD層，其本身是公知的。該層14在傳播光束20的方向(該波束也可以在相反方向傳播)包括指向90°的第一偏光器21，在45°的延遲器22(延遲值d*Δn＝660nm(其中d是厚度以及Δn是雙折射值))，在-45°的未扭曲液晶層(d*Δn＝660nm)，以及指向0°的第二偏光器24。
傳統LCD效應具有275nm(半波)的有效延遲值，其90°旋轉傳輸光的極化狀態，如果偏光器是平行的，則需要暗的像素。然而只要滿足以下條件就可以獲得這種暗的像素狀態2n+1=d*n2,]]>其中λ是波長。如果例如在400nm需要暗的狀態，這可通過200nm(n＝0)或600nm(n＝1)的延遲值來達到。更高的延遲值導致了更高的波長依賴性。例如，對於稍微不同於400nm的波長，λ/(2n+1)和d*Δn/2之間的差異對於高的n值將更大。因此，如果延遲值很高，在400nm時變暗的狀態對於700nm是高度透明的。
圖3a示意性地說明的LCD，如上所述具有額外的660nm的延遲器。這意味著應當使用交叉偏光器，提供在0V具有高質量的暗狀態。增加電壓意味著減少LCD層的延遲並且增加總的延遲值。在低電壓時，有效的延遲值很低並且因此傳輸是非常顏色中立的。在基於所使用的材料和厚度的電壓，d*Δn是275nm並且達到亮狀態。在更高的電壓會產生波長依賴性。
因此未扭曲向列LC層14對於不同的驅動電極電壓具有不同的傳輸頻譜，如圖3b所示。對於0V(V0)，傳輸對於所有的波長是0％(黑色)。在增加電壓時，傳輸百分比對於所有波長增加直到在電壓(Vw)獲得實際的顏色中立即白色狀態(d*Δn＝275nm)。根據本發明的實施例，然而驅動電壓進一步增加。這使得LC層如上解釋的高度波長相關。在第一較高電壓(V1)，例如，層主要在低於500nm的第一傳輸頻帶傳輸光。在第二、更高的電壓(V2)，代之的是層主要在高於500nm的第二傳輸頻帶傳輸光。
圖4a說明了其中本發明的實施例被執行的示例。兩個不同的傳輸頻譜(對應於V1和V2)被從圖3b中選出，並且被用作LC頻譜可選擇狀態。除了該頻譜可選擇狀態，還使用黑色和白色狀態。四個發光二極體26、27、28、29(藍色、青色、黃色、紅色)被用作光源，並且被分別成對激活26、28(實線)和27、29(虛線)。通過這種配置獲得了四個原色以及黑色和白色。
圖4b說明了圖4a的示例的色域。四個原色被標記為黑色斑點。色域對於移動應用被認為是非常廣的，比如PDA或行動電話。虛線三角形說明作為對比的NTSC(國家電視系統委員會)彩色三角形。
除了四個原色之外，白色(標記為環形)和十個其它顏色(十字)可被獲得，當然還有黑色。因此總共16個顏色可被獲得，具有很好的亮度並且使用廉價的具有低複雜度的配置。通過使用多於兩個頻譜可選擇狀態，當然在更高複雜度的代價下可獲得更多顏色。
圖5說明了在根據本發明實施例的顯示設備中使用的控制配置。控制配置實現了控制彩色顯示設備的方法。控制單元33接收以RGB幀30形式將被顯示的畫面信息(視頻或靜止)。控制單元33用於將每個輸入幀30劃分為第一SF1，31，以及第二SF2，32，子幀，當其一個接一個的顯示時，共同給出了RGB幀30的可感知外觀。控制單元33通過在使得驅動單元18饋送第一驅動信號d1到LC光閥層14之後點亮第一光源16來顯示第一子幀31。控制單元33通過在使得驅動單元18饋送第二驅動信號d2到LC光閥層14之後點亮第二光閥層17來顯示第二子幀。尋址方法是公知的。
總的幀長度通常是20ms，其意味著對於每個子幀10nm是可用的。該時間段可以以下方式使用。首先像素被尋址，其在2ms內完成，然後在7ms內系統等待像素響應，即像素達到理想狀態。然後光源在1ms內被點亮。
如果接收的信息涉及靜止畫面，只要畫面被顯示其就被重複。注意LC光閥層14控制亮度(灰度級)和顏色。給定RGB幀30對應於由兩個驅動信號d1、d2給出的使用例如查找表34發現用於每一幀的最有可能的近似。
應當注意的是除了圖3說明的未扭曲向列之外的其它LC光閥層可被使用。本領於技術人員可找到多種方式來達到所需要的電壓波長依賴性。顯示器的最高總延遲值優選的應當大於400nm並且更優選的大於660nm。
在一種變形中，垂直排列的LC層可被使用。該變形可提供實際上與3b中描述的相同的光特性，但是用於不同的驅動電壓。該變形的優點是在高電壓達到黑色，這意味著相對於上述黑色狀態放寬的情況顯示器可被驅動到黑色狀態。這改善了顯示器的切換速度。
在另一種變形中，圖3a中的延遲器22被省略。這也把黑色狀態置於高驅動電壓上。
另一種可設想的變形包括使用OCB(光補償雙折射)模式LCD，其對於本領域技術人員來說是公知的。OCB模式LCD也提供快速切換。
總之，本發明涉及一種彩色顯示設備，包括具有不同的輻射頻譜的至少兩個光源，以及液晶光閥層。光源被被依次激活，並且光閥層被提供以驅動信號使得其獲得強的波長依賴性。這允許顯示設備在不提供彩色濾波器時產生原色。這提供了比較簡單的顯示器，適用於移動應用並且提供了高亮度。
本發明不限於所述的實施例。其在權利要求的範圍內可以不同的方式更改。
權利要求
1.一種用於顯示彩色畫面的彩色顯示設備，其包括液晶光閥層(14)，具有配置為陣列的若干個圖像單元(13)；至少兩個光源(16，17)，具有實質上不同的輻射頻譜並且被交替激活；以及彩色選擇裝置，用於與所述光源在所述彩色畫面中共同產生原色，其中所述彩色選擇裝置包括驅動裝置(18)，用於向液晶光閥層(14)中的圖像單元提供至少第一和第二驅動信號(d1，d2)，使得當接收第一驅動信號(d1)時圖像單元在第一傳輸頻帶傳輸光，並且當接收第二驅動信號(d2)時，在與第一傳輸頻帶不同的第二傳輸頻帶傳輸光。
2.如權利要求1所述的彩色顯示設備，其中液晶光閥層(14)是未扭曲向列液晶層。
3.如權利要求1所述的彩色顯示設備，其中的液晶光閥層(14)是OCB模式液晶層。
4.如權利要求1所述的彩色顯示設備，其中液晶光閥層(14)是垂直排列的液晶層。
5.如前面任一權利要求所述的彩色顯示設備，其中所述光源(16，17)包括不同的發光二極體。
6.如前面任一權利要求所述的彩色顯示設備，其中所述光源(16，17)包括不同的螢光燈。
7.如前面任一權利要求所述的彩色顯示設備，其中液晶光閥層(14)的延遲值高於400nm。
8.如前面任一權利要求所述的彩色顯示設備，其中液晶光閥層(14)的延遲值高於660nm。
9.一種控制用於顯示彩色畫面的彩色顯示設備的方法，該設備包括液晶光閥層(14)和至少兩個光源(16，17)，所述液晶光閥層具有配置為陣列的若干個圖像單元(13)，所述至少兩個光源具有實質上不同的輻射頻譜並且被交替激活，該方法包括步驟向液晶光閥層(14)中的圖像單元提供第一驅動信號(d1)使得圖像單元在第一傳輸頻帶傳輸光，並且向圖像單元(14)提供第二驅動信號(d1)使得圖像單元在不同於第一傳輸頻帶的第二傳輸頻帶傳輸光。
全文摘要
本發明涉及一種彩色顯示設備，包括具有不同輻射頻譜的至少兩個光源(16，17)，以及液晶光閥層(14)。光源(16，17)被依次激活，並且光閥層被提供以驅動信號(d1，d2)，使得其獲得強的波長依賴性。這允許顯示設備產生原色，而無需提供彩色濾波器。這提供了比較簡單的顯示器，適用於移動應用並且提供了高亮度。
文檔編號H04N9/31GK1985212SQ200580023082
公開日2007年6月20日 申請日期2005年7月1日 優先權日2004年7月7日
發明者S·J·羅森達爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司