CN100504969C - 多原色的显示装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种多原色显示器，包含多个像素，各个像素具有至少四个次像素，其中所述多个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及青原色，且当所述多个四原色在显示达到白平衡时，其相对亮度大小为：绿原色相对亮度＞红原色相对亮度＞青原色相对亮度＞蓝原色相对亮度。在此公开多原色显示器的各原色相对亮度大小关系与自然色色域包覆范围之间的关系，可在获得较大自然色域包覆范围的情况下同时兼顾各种色彩包覆的均衡性。在此还公开一种多原色显示装置的制造方法。

Description

多原色的显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种多原色显示器。

背景技术

随着科技进步，人们对显示器的色彩表现要求越来越高，希望显示器能够呈现更为丰富及饱和的颜色。一般的显示器通常只使用三个原色(例如红、绿、蓝原色)混合来显示色彩。但是，这种三原色显示器事实上并无法完整地呈现自然界所有的颜色，尤其是天空蓝与金黄色的部分。在已知技术中，传统的解决方法是增加上述三个原色的饱和度，以加大其能够显示的色域空间。然而，这种方法的成效有限，并可能会因显示器本身特性的影响而有诸如降低显示器亮度的缺点。另一种解决方法则是在传统三原色显示器里再加入至少一种不同于红、绿、蓝的新原色，且此种被加入的新原色在CIE1931色度图上落于红、绿、蓝原色所围的三角形色域空间之外。如此一来，即可有效地增加显示器的色域空间，并可使显示器保有甚或增强其亮度表现。

发明内容

因此本发明一方面就是在提供一种显示装置，可包覆较大的自然色色域范围，并兼顾色域空间中各种色彩包覆的均衡性。

根据本发明的一个实施例，此显示装置包含多个像素。各个像素具有至少四个次像素，其中所述至少四个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及青原色。当这些次像素所显示的四原色达到白平衡时，其相对亮度大小为：

绿原色相对亮度>红原色相对亮度>青原色相对亮度>蓝原色相对亮度。

根据本发明的显示装置，其中0.162≤所述红原色相对亮度≤0.388；0.315≤所述绿原色相对亮度≤0.709；0.003≤所述蓝原色相对亮度≤0.197；以及0.1≤所述青原色相对亮度≤0.3。

根据本发明的显示装置，其中所述白平衡的色度坐标在CIE1931色度图中为(x，y)＝(0.313，0.329)或(0.28，0.29)。

根据本发明的另一实施例，此显示装置包含多个像素。各个像素具有至少四个次像素，其中所述至少四个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及黄原色。当这些次像素所显示的四原色达到白平衡时，其相对亮度大小为：

绿原色相对亮度>黄原色相对亮度>红原色相对亮度>蓝原色相对亮度。

根据本发明的显示装置，其中0.068≤所述红原色相对亮度≤0.247；0.307≤所述绿原色相对亮度≤0.764；0.037≤所述蓝原色相对亮度≤0.192；以及0.1≤所述黄原色相对亮度≤0.3。

根据本发明的显示装置，其中所述白平衡的色度坐标在CIE1931色度图中为(x，y)＝(0.313，0.329)或(0.28，0.29)。

本发明另一方面在提供一种显示装置的制造方法，不仅能满足白平衡的要求，且能使其能够显示更大范围的自然色色域。

根据本发明的一个实施例，此制造方法形成多个像素以形成像素阵列。各个像素具有至少四个次像素，其中所述至少四个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及青原色。当此四原色在显示达到白平衡时，其相对亮度大小为：

绿原色相对亮度>红原色相对亮度>青原色相对亮度>蓝原色相对亮度。

根据本发明的制造方法，其中0.162≤所述红原色相对亮度≤0.388；0.315≤所述绿原色相对亮度≤0.709；0.003≤所述蓝原色相对亮度≤0.197；以及0.1≤所述青原色相对亮度≤0.3。

根据本发明的制造方法，其中所述白平衡的色度坐标在CIE1931色度图中为(x，y)＝(0.313，0.329)或(0.28，0.29)。

根据本发明的制造方法，还包括：组合彩色滤光层及开关以形成所述多个像素；以及将所述多个像素配置于背光源的一侧。

根据本发明的另一实施例，此制造方法形成多个像素以形成像素阵列。各个像素具有至少四个次像素，其中所述至少四个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及黄原色。当此四原色在显示达到白平衡时，其相对亮度大小为：

绿原色相对亮度>黄原色相对亮度>红原色相对亮度>蓝原色相对亮度。

根据本发明的制造方法，其中0.068≤所述红原色相对亮度≤0.247；0.307≤所述绿原色相对亮度≤0.764；0.037≤所述蓝原色相对亮度≤0.192；以及0.1≤所述黄原色对亮度≤0.3。

根据本发明的制造方法，其中所述白平衡的色度坐标在CIE1931色度图中为(x，y)＝(0.313，0.329)或(0.28，0.29)。

根据本发明的制造方法，还包括：组合彩色滤光层及开关以形成所述多个像素；以及将所述多个像素配置于背光源的一侧。

附图说明

图1及图2为根据模拟步骤所得的两不同实验例的色域空间图。

图3根据本发明的一个实施例示出一种显示装置的示意图。

图4根据本发明的另一实施例示出一种显示装置的制造方法的流程图。

图5示出本发明的第一实施例中不同实验例的相对亮度的关系图。

图6示出本发明的第二实施例中不同实验例的相对亮度的关系图。

其中，附图标记说明如下：

102、202：四原色的色域范围

104、204：自然色的色域范围

300：显示装置

302：像素

312：次像素

402、404、406：步骤

502：红原色的相对亮度

504：绿原色的相对亮度

506：蓝原色的相对亮度

508：青原色的相对亮度

602：红原色的相对亮度

604：绿原色的相对亮度

606：蓝原色的相对亮度

608：黄原色的相对亮度

具体实施方式

多原色的使用在白平衡的调配上提供了更多的自由度，使得各原色的色度坐标与其显示达到白平衡时适当的亮度比例关系之间便可能存在多种较佳组合以符合不同的目标需求。本发明的实施例公开多原色显示器的各原色相对亮度大小关系与自然色色域包覆范围之间的关系，可在获得较大自然色域包覆范围的情况下同时兼顾各种色彩包覆的均衡性。

在四原色显示器里，当各原色以及白点(W)的色度坐标为已知，且任一原色(例如新原色(V))的相对亮度也已知时，可通过等式(1)来求得剩余三原色(例如红原色(R)、绿原色(G)、蓝原色(B))的相对亮度。

$\left[\begin{array}{c}{Y}_R\\ Y_G\\ Y_B\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}\frac{x_R}{y_R}& \frac{x_G}{y_G}& \frac{x_B}{y_B}\\ 1& 1& 1\\ \frac{z_R}{y_R}& \frac{z_G}{y_G}& \frac{z_B}{y_B}\end{array}\right]}^{-1}\×\left[\begin{array}{c}\frac{x_W}{y_W}-\frac{x_V}{y_V}{Y}_V\\ 1-Y_V\\ \frac{z_W}{y_W}-\frac{z_V}{y_V}{Y}_V\end{array}\right]---\left(1\right)$

x_i，y_i：i原色的色度坐标；以及

Y_i：i原色的相对亮度(已对白点亮度进行归一化)。

本发明的实施例使用模拟的方法，在四原色模拟环境中，通过实验例中各原色与白点(白平衡)色度坐标、以及某一原色相对于白色亮度比例的改变，来观察在LCH坐标系下所形成的色域与自然色色域之间的差异，进而归纳出多原色显示器的各原色相对亮度大小与自然色色域包覆范围之间的关系。

更具体地说，在LCH坐标系的三度空间里，色域边界(Gamut boundary)的外形(即实验例所形成的色域范围)会因为各原色相对亮度比例的变化而有所改变。图1及图2为根据上述模拟步骤所得的两实验例的色域空间图，用以说明改变实验例中各原色的相对亮度比例可以让四原色所形成的色域范围将自然色色域范围做良好的包覆。在此两图中，大面积的暗色曲面102、202为四原色所形成的色域范围，而网格状的区域104、204则为自然色的色域范围，其因未被四原色所形成的色域范围102、202包覆而裸露在外。如图所示，具有不同原色相对亮度比例的两实验例相比，图1实验例所形成的色域范围明显较图2实验例所形成的色域范围而具有较佳的包覆情况。

图3根据本发明的一个实施例示出一种显示装置的示意图。显示装置300包含多个像素302。各个像素302具有至少四个次像素312，其中所述多个次像素312分别显示红原色(R)、绿原色(G)、蓝原色(B)及新原色(V)。举例来说，此处的显示装置300可为平面显示器，例如：自发光的显示装置(如有机电致发光显示器等)，或需要背光源的显示装置(如液晶显示器等)。

图4根据本发明的另一实施例示出一种显示装置的制造方法的流程图。以下说明请同时参照图3。形成多个像素302以形成像素阵列(步骤402)。各个像素302具有至少四个次像素312，其中所述多个次像素312分别显示红原色(R)、绿原色(G)、蓝原色(B)以及新原色(V)。

举例来说，当显示装置300为需要背光源的显示装置时，可组合彩色滤光层及开关(未示出)而形成像素302(步骤404)。此开关可为液晶元件或其他适用的光开关(light shutter)元件。而且，这些像素302会配置于显示装置300的背光源(未示出)的一侧(步骤406)，藉以显示红原色(R)、绿原色(G)、蓝原色(B)以及新原色(V)。

以下两个实施例使用上述模拟的方法。在模拟时，各组实验例先假设新原色(青原色或黄原色)的相对亮度(例如可为0.1、0.2、或0.3)，再利用等式(1)求出红、绿、蓝原色的相对亮度。然后，观察此组实验例所形成的色域范围对自然色色域的包覆情形，来决定其是否符合要求。

据此，通过多组实验例所模拟得出的结果，即可在获得较大自然色色域的包覆与兼顾各种色彩包覆的均衡性的前提下，分别得出不同新原色与红、绿、蓝原色间的相对亮度的大小关系。

第一实施例：

图5示出本发明的第一实施例中不同实验例的相对亮度的关系图，其中纵轴为某一原色相对于白色亮度的比例(即相对亮度)，而横轴则为273组实验例的编号。在第5图中，线502为红原色的相对亮度，线504为绿原色的相对亮度，线506为蓝原色的相对亮度，线508为青原色的相对亮度。

 

	X轴的色度坐标	Y轴的色度坐标
			红原色	0.696	0.29
绿原色	0.268	0.686
			蓝原色	0.135	0.075
青原色	0.148	0.429
			白点1	0.313	0.329
白点2	0.28	0.29

表一：各原色的参考色度坐标

表一列出的是各原色的参考色度坐标，各组实验例会从这些参考色度坐标的周围选择出该组实验例所使用的各原色色度坐标，以供进行模拟。在自然色色域的包覆范围与各种色彩包覆的均衡性的考虑下，符合要求的实验例均示出于图5中。

由图5可知，当新原色为青原色时，各原色间的相对亮度大小为：

绿原色相对亮度>红原色相对亮度>青原色相对亮度>蓝原色相对亮度。

而且，

0.162≤红原色相对亮度≤0.388；

0.315≤绿原色相对亮度≤0.709；

0.003≤蓝原色相对亮度≤0.197；以及

0.1≤青原色相对亮度≤0.3。

第二实施例：

图6示出本发明的第二实施例中不同实验例的相对亮度的关系图，其中纵轴为某一原色相对于白色亮度的比例(即相对亮度)，而横轴则为152组实验例的编号。在图6中，线602为红原色的相对亮度，线604为绿原色的相对亮度，线606为蓝原色的相对亮度，线608为黄原色的相对亮度。

 

	X轴的色度坐标	Y轴的色度坐标
			红原色	0.692	0.28
绿原色	0.208	0.672
			蓝原色	0.125	0.055
黄原色	0.499	0.493
			白点1	0.313	0.329
白点2	0.28	0.29

表二：各原色的参考色度坐标

表二列出的是各原色的参考色度坐标，各组实验例会从这些参考色度坐标的周围选择出该组实验例所使用的各原色色度坐标，以供进行模拟。在自然色色域的包覆范围与各种色彩包覆的均衡性的考虑下，符合要求的实验例均示出于图6中。

由图6可知，当新原色为黄原色时，各原色间的相对亮度大小为：

绿原色相对亮度>黄原色相对亮度>红原色相对亮度>蓝原色相对亮度。

而且，

0.068≤红原色相对亮度≤0.247；

0.307≤绿原色相对亮度≤0.764；

0.037≤蓝原色相对亮度≤0.192；以及

0.1≤黄原色相对亮度≤0.3。

总结上述可知，虽然各原色的色度坐标的选定在各实施例中可能会因工艺能力、材料限制或其他原因而改变，但上述各原色的相对亮度的大小关系却均为相同的。违反此大小关系的亮度调配虽然有可能获得较大的色域范围，但其在整体的表现上却会有所偏废，而在某些特定颜色的表现上显得饱和度不足。

因此，通过上述实施例的模拟过程，不但可避免在CIE1931色度坐标图上观察二维空间色域大小时所可能产生的盲点，并可因应不同的目的需求进行调整各原色而得出较佳的相对亮度比例搭配。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变化与修改，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (7)

1.一种显示装置，包含：

多个像素，各个像素具有至少四个次像素，其中所述至少四个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及青原色，且当所述四原色在显示达到白平衡时，其相对亮度大小为：

所述绿原色相对亮度>所述红原色相对亮度>所述青原色相对亮度>所述蓝原色相对亮度。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中

0.162≤所述红原色相对亮度≤0.388；

0.315≤所述绿原色相对亮度≤0.709；

0.003≤所述蓝原色相对亮度≤0.197；以及

0.1≤所述青原色相对亮度≤0.3。

3.如权利要求1所述的显示装置，其中所述白平衡的色度坐标在CIE1931色度图中为(x，y)＝(0.313，0.329)或(0.28，0.29)。

4.一种显示装置的制造方法，包含：

形成多个像素以形成像素阵列，各个像素具有至少四个次像素，其中所述至少四个次像素分别显示红原色、绿原色、蓝原色及青原色，且当所述四原色在显示达到白平衡时，其相对亮度大小为：

所述绿原色相对亮度>所述红原色相对亮度>所述青原色相对亮度>所述蓝原色相对亮度。

5.如权利要求4所述的制造方法，其中

0.162≤所述红原色相对亮度≤0.388；

0.315≤所述绿原色相对亮度≤0.709；

0.003≤所述蓝原色相对亮度≤0.197；以及

0.1≤所述青原色相对亮度≤0.3。

6.如权利要求4所述的制造方法，其中所述白平衡的色度坐标在CIE1931色度图中为(x，y)＝(0.313，0.329)或(0.28，0.29)。

7.如权利要求4所述的制造方法，还包括：

组合彩色滤光层及开关以形成所述多个像素；以及

将所述多个像素配置于背光源的一侧。

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