CN101076844A - 显示器的像素布局 - Google Patents

Abstract

一种改进的用于像素化显示器的子像素排列，其中，由被多个蓝色子像素环绕的一个黄色子像素组成的十字形单元分布在显示器表面。此外，红色和绿色子像素被布置为使得可以从一个包含所述十字形单元的像素的三个相邻行和三个相邻列中发出白光。

Description

显示器的像素布局

背景技术

一种像素化彩色显示器包含几种具有不同颜色的子像素，例如，它们用来例如显示彩色图像。子像素通常是显示器上最小的可转换单元。通过控制不同子像素发出的光的强度，显示器能够生成彩色图像。传统显示器，例如电视机屏幕，包括三种不同种类的子像素，每一种都能够分别发出显示三原色红色(R)、绿色(G)和蓝色中的一种。这些子像素被聚合成像素，例如，使得每个像素包含每种子像素类型中的一个子像素。一个观察者从各个子像素的原色的贡献中观察完整的彩色像素。

在本说明书的内容中，像素是一个逻辑单元而不是机械单元。像素能够被看成为包含不同颜色的子像素的构件块，其中，各种子像素具有一种颜色，或者能够发出一种颜色。为了构成一个显示器，像素或者构件块在一个表面上进行重复。换句话说，像素能够被看成是最小单元，通过在显示器表面上对其进行重复，使得它能够单独形成一个生成整个彩色图像的表面。此外，子像素的亮度可以通过控制信号加以控制。每个子像素能通过一个独立的控制信号来控制，但通常比较方便的是通过同一个控制信号来控制几个子像素。由同一个控制信号控制的多个子像素可以属于同一个像素或者属于不同的像素。

颜色的定义是由任意彩色内容和非彩色内容的组合所组成的视觉感觉的特征。该特征可以用彩色颜色的名称，例如黄色、橘黄色、棕色、红色、粉红色、绿色、蓝色、紫色进行描述，或者可以用非彩色颜色的名称，例如白色、灰色、黑色进行描述并且用例如明亮的、暗淡的、浅的、深的或者用这些名称的组合来进行限制修饰。

感觉到的颜色取决于颜色激励源的光学分布，取决于激励区域的尺寸、形状、结构和环境，取决于观察者的视觉系统的适应状态，以及取决于观察者对于主要和类似观察情形的经验。

眼睛视网膜中有三种不同类型的光的感受器(sensor)。这些感受器被称为L、M和S锥体，它们分别对长的(L)、中的(M)和短的波长敏感。各种类型的锥体都和大脑中的神经元相连。当光落在某个锥体上，如果它对于光的波长敏感，则它就会向大脑发出脉冲。落在锥体上的光越多，发出脉冲的速度越快。

进入眼睛的光的颜色取决于三种锥体各自向大脑发出的脉冲的相对数量。例如，蓝光(波长大约400-450nm)，会引起更多的来自S锥体的峰值信号而不是L锥体或者M锥体。

因为人类的眼睛只有三种类型的锥体，许多不同的光谱会引起相同的颜色感觉。例如，阳光和从荧光灯发出的光都被感觉是白色的光，但是阳光具有很宽的光谱范围，其中各个波长具有差不多相同的亮度，而荧光灯的光谱中只有几个波峰。不同的光谱得到同样的颜色感觉的效应被称为位变异构现象(metamerism)，两个具有相同颜色感觉的光谱被称为位变异构体(metamer)。

只有三种类型的锥体的另一个影响是可以通过将两个光源的光叠加到一起并改变这两个光源的相对亮度来产生不同的颜色。假如红光和绿光混合在一起，会感觉到黄光。如果发出红光的第一光源被设成全亮度，发出绿光的第二光源被设成零亮度，并且绿光亮度增加而红光亮度减少，颜色就会从红色变成橘黄，再到黄色，最终变成绿色。显示器使用这个原理就能只用三原色产生很多的颜色；三原色通常是红色、绿色和蓝色。

人类眼睛并不是将光的各个波长看作具有相等的亮度。光谱的末端看上去要比中间更暗一些。换句话说，某个给定能量强度的绿光波长会比相同能量强度的红光或者蓝光感觉要更亮一些。并且，由于S锥体的结构，蓝光看上去比红光更暗一些。如果要使蓝光看上去感觉和绿光一样亮，蓝光必须包含大约是绿光的十倍的能量。

为了预测我们从进入我们眼睛的光所得到的颜色感觉，已经发展出大量的模型。其中一个模型，是最广为人知的并且被CIE(国际照明委员会)设为标准的，是CIE 1931模型。该模型为标准观察者定义了三种光谱匹配函数，这些函数能够分别用于计算具有特定光谱的光的三激励值X、Y和Z。颜色视觉的主题还进一步在如Roy S.Berns，Fred W.Billmeyer和Max Saltzman；Billmeyer和Saltzman的颜色技术原理(Principles of Color Technology)，第三版；ISBN 0-471-19459-X中进行过阐述。

在理想的显示器中，通常有利于沿着显示器尽可能多的行和列产生白光，因为这样能够增加显示器的感知清晰度而不会引入颜色误差。其例如在子像素呈现方法中的使用，其中，对输入视频/图像信号进行转换，以便将其映射到显示器的子像素布局上。本领域技术人员通常都知道这些方法。

传统的RGB显示器使用条状像素布局，其中，由一个红色子像素、一个绿色子像素和一个蓝色子像素组成的像素点在水平方向上彼此相邻排列，从而在显示器上形成多色的行和单色的列，在多色的行中，每个第三个子像素具有同样的颜色。这种条状排列意味着一种简单的阵列设计、简单的制造工艺和简单的驱动电路，但却具有较差的颜色均匀性。

根据现有技术，通过将子像素相应于其周围的两行而进行一列的偏移，可以将该条状排列更改成镶嵌排列。这意味着一种简单的阵列设计和更好的颜色均匀性，但却具有较为困难的制造工艺和较为复杂的驱动电路。

或者，通过将每个第二行中的子像素偏移一个半子像素宽度，可以将该条状排列更改成倒三角(delta nabla)结构。这意味着更好的颜色均匀性和简单的驱动电路，但却以更困难的制造工艺和更复杂的矩阵设计为代价。

为满足商业需要，一直有生产出能够放映具有更高清晰度、改善的颜色均匀性的更加明亮的画面的图像显示系统的目标。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种可以消除或至少减轻上述问题的显示器。

本发明总体上涉及显示器领域，尤其涉及像素化显示器，诸如液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、有机发光显示器(OLED)以及高分子发光二极管显示器(PLED)、场发射显示器(FED)和箔面显示器。

本发明所基于的观点是：通过在显示器上重复形成以下的两种不同颜色的子像素的十字形单元：

                        C2

                  C2    C1    C2

                        C2

可以改善显示器的性能。C1是发出第一颜色的子像素，C2是发出第二颜色的子像素。选择C1和C2使得它们一起能发出白光。

本发明的一个目标是由根据附带的权利要求1所述的显示器实现的。在附带的权利要求中定义了各个优选实施例。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种包含子像素排列的显示器，其中，具有第一颜色的第一子像素被相邻的具有第二颜色的多个第二子像素沿着第一和第二维度所围绕。选择第一和第二颜色以使得它们能一起组成白光。第一和第二维度可以在任意角度上相交。并且，所述第一和第二方向不必是直线。

本发明的上述方面的一个优点是，仅仅使用两种子像素就能够沿着两个维度产生白光。另一个优点是，为了补偿所述围绕子像素的不希望有的低感知亮度，所述第一子像素的面积可以小于所述围绕子像素的总面积。

有利的是，所述两个维度是正交的，因为这样便于沿着显示器的行和列产生白光。

有利的是，所述第二子像素中的一个被布置为沿着所述维度之一而位于具有第三颜色的第三子像素和具有第四颜色的第四子像素之间。选择所述第三和第四子像素，以使得它们和所述第二子像素一起能够发出被感知为白色的光。这使得可以沿着另外的线产生白光。如果每个所述第二子像素都被布置为沿着所述两个维度之一而位于具有所述第三颜色的子像素和具有所述第四颜色的子像素之间，则其还可以进一步改进。

优选的，所述第一颜色是黄色，第二颜色是蓝色，因为大面积的蓝色子像素能够补偿人眼对于被感知为蓝色的发光能量的较低的灵敏度。而且，蓝色和黄色的子像素的组合有利于高分子有机发光二极管(PolyLED)显示器。当前，在生产PolyLED显示器时，很难制造具有足够寿命的蓝色子像素，也很难制作高效的红色子像素。另一方面，可以制作具有很高亮度和很长寿命的黄色子像素，例如，其寿命可以是所生产的红色和绿色子像素的两倍。因此，黄色子像素的使用能补偿红色子像素的低效。并且，通过使用更多数量的蓝色子像素，它们中的至少一个能维持某个特定时间长度的统计概率增加了。

有利的是，所述蓝色子像素中的一个被布置为沿着所述维度之一而位于红色子像素和绿色子像素之间，例如如下：

              R        B

              B        Y        B

              G        B

其中，中心处的像素是黄色(Y)。因此不仅能够通过十字形单元产生白光，而且还可以通过像素的左侧行产生白光。或者，所有所述蓝色子像素可以被分别布置为位于红色子像素和绿色子像素之间。按照本实施例的子像素排列是：

              R        B        G

              B        Y        B

              G        B        R

这就提供了在像素的三个不同的行和三个不同的列中产生白光的可能性。如果像素尺寸保持不变，沿着像素的不同的行或列产生白光的可能性越大，则感知的像素清晰度越高。另外，同样颜色的子像素被很好的隔开，从而使得这些像素可以被感知为具有更好的均匀性。

当使用四色显示器，需要进行颜色变换，以将三色图像/视频信号(RGB、YUV等)转换为该显示器需要的四种颜色(RGBY)。本领域技术人员知道这一点。

子像素可以具有任意形状，尽管如果生产出来的话，不是所有形状的子像素都有实用价值。在包含对称像素的排列中，像素最好是正方形，其中，对称像素即具有等同排列的行和列的像素。当像素是非对称时，最好用矩形像素。子像素的尺寸应该调节为使得显示器的整体颜色是白色的，如色温D65。

有利的是，具有同一颜色并属于同一十字形单元的所有子像素由同一控制信号进行控制。如果两个相邻十字形单元具有一个共有的子像素，则控制信号必须进行相应调整，最好使得两个十字形单元可以互相独立地被控制。

本发明的要点是，排列子像素以使得不同颜色的子像素均匀地分布。子像素还被排列为使得它们沿着所期望的一个像素的很多方向产生白光，这里的期望指的是例如生产成本。该要点优选地通过用十字形方式排列两种互补颜色的子像素、将所述十字形单元分布在显示器表面以及用红色和绿色子像素填充在十字形单元之间的空位来执行。

参照下文描述的实施例，本发明的该发明和其它方面将会很明显并进行详细描述。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例，在四色显示器中的各个子像素的示意性说明；

图2是根据本发明的另一个实施例，在四色显示器中的各个子像素的示意性说明；以及

图3是根据本发明的第三个实施例，在四色显示器中的各个子像素的示意性说明。

具体实施方式

所有本发明的像素布局的共同情况是，当它们分布在显示器上时，在显示器上组成大量的由蓝色和黄色子像素组成的十字形单元。

按照第一个实施例，使用下列类型的像素(10)：

               G        B        R

               R        Y        B

因此，将蓝色子像素布置在第一行中的绿色子像素和红色子像素之间，将黄色子像素布置在相邻第二行中的两个蓝色子像素之间，这样黄色子像素被布置为与所述第一行中的所述蓝色子像素相邻。正如图1中所示，像素110在显示器上以类似网格的图案进行重复，从而使得显示器的每一列中的每个第二个子像素都是蓝色111。其余的子像素是绿色112或黄色113或红色114，并且都被布置为使得在每一列中只有两种交替的颜色。换句话说，每一列包含了蓝色和绿色子像素或者蓝色和黄色，又或者蓝色和红色子像素。并且，每个第三列包含了黄色和蓝色子像素，这样一列总是布置在包含红色子像素的一列和包含绿色子像素的一列之间。同样，每个第三列包含了红色和蓝色的子像素，这样一列总是排列在包含黄色子像素的一列和包含绿色子像素的一列之间。显示器的每个第二行包含了按照恒定顺序排列的三个子像素的重复序列，其中，蓝色子像素布置在一个绿色子像素和一个红色子像素之间。在其余行中，黄色和蓝色子像素被布置为使得两个蓝色子像素排列在两个黄色子像素之间，一个黄色子像素排列在两个蓝色子像素之间。例如，由属于一个像素的一个黄色和三个蓝色子像素与该黄色子像素下面的第四个蓝色子像素一起组成一个十字形单元。同一列的两个相邻的十字形单元190、193具有一个共同的蓝色子像素194。同一行中的两个相邻的十字形单元191、192没有任何共同的蓝色子像素。在一个替换实施例中，在每个第四行(例如，第1、5、9行)中的红色和绿色子像素的位置可以交换，从而使得在每一行和每一列中都能产生白光。

第二个实施例和结合图1所述的第一个实施例相同，除了对于每一个由三列构成的组，像素110进行一行的位移，图2中的像素210、220和230对此进行了说明。因为一个像素的高度是两行，因此，每一个由三列构成的组的位移，相当于相应于在被位移像素的左侧和右侧的相邻像素210、220、260而将每个第二像素偏移一行。与所述的第一个实施例相反的是，所有四种颜色在该显示器的每一行中都存在。另一方面，每一列只包含了两种不同的颜色，就像图1中所介绍的那样。十字形单元如同图1中介绍的那样被形成，除了在实施例中相邻的十字形单元290、292、293具有一个共同的蓝色子像素291；294。

在第三个实施例中，正如图3中所说明的，像素包含了三行和三列，子像素按如下排列：

              G        B        R

              B        Y        B

              R        B        G

像素在显示器上的以类似栅格的方式并排重复，就像图1介绍的，以使得每个第三行和每个第三列只包含蓝色和黄色子像素。所有其余行和列包含了重复的一个组，该组由一个红色、一个绿色和一个蓝色子像素组成。此外，在每个像素中形成一个完整的十字形单元。因此，相邻的十字形单元390、392、393没有任何共同的蓝色子像素。

图1和图2中所介绍的像素是非对称的，子像素是矩形，而图3中介绍的像素是对称的，子像素是正方形。

所介绍的显示器上的像素的排列不应该被看成是一个限定，因为像素和子像素可以是各种规则或不规则的形状并且可以采用各种规则或不规则的图案进行排列。

例如，按照本发明的显示器可以作为一个独立的单机单元来实现，或者，也可以被包含在、结合到诸如GSM、UMTS、GPS、GPRS或DAMPS的电信网络的移动终端或者一种已知类型的另一种移动设备，诸如个人数字助理(PDA)、掌上电脑、可移动式电脑、电子日历、电子书、电视机或视频游戏控制器，以及各种其它的自动办公设备和音频/视频机器等之中。

显示器也能进行转置，以使得在该说明书中对于某行为真实的内容在该转置的显示器的列中成为有效的。

本发明主要是参照主要的实施例来描述的。但是，正如所附的专利权利要求所定义的，在本发明的范围内，除以上示出的实施例外的实施例同样有可能实现。在权利要求中使用的术语都按照它们在技术领域中的日常含义进行解释，除非另外在此处明确定义。所有对于“一个/这个[元件、方法、部件、成员、单元、步骤等]”的引用都要开放性地解释成所述元件、方法、部件、成员、单元、步骤等等中的至少一个实例。这里描述的方法的步骤不一定要严格按照示出的顺序来执行，除非明确指定。

Claims (8)

1、一种包含子像素排列的显示器，其中，具有第一颜色(113)的第一子像素被相邻的具有第二颜色(111)的多个第二子像素沿第一维度和第二维度所围绕，其中，所述第一颜色和第二颜色一起能够发出被感觉为白色的光。

2、如权利要求1所述的显示器，其中，所述第一维度和第二维度相互正交。

3、如权利要求1或者2所述的显示器，其中，至少一个所述第二子像素被布置为沿所述维度之一而位于第三子像素和第四子像素之间，该第三子像素具有第三颜色(112)，第四像素具有第四颜色(114)，其中，所述第二、第三和第四种颜色一起能产生被感觉为白色的光。

4、如权利要求3所述的显示器，其中，所有所述第二子像素分别被布置为沿着所述第一维度或者所述第二维度而位于两个子像素之间，其中，所述两个子像素中的第一个具有所述第三颜色(112)，并且所述两个子像素中的第二个具有所述第四颜色(114)。

5、如权利要求3所述的显示器，其中，所述第一颜色(113)是黄色，所述第二颜色(111)是蓝色。

6、如权利要求4所述的显示器，其中，所述第一颜色(113)是黄色，所述第二颜色(111)是蓝色，所述第三颜色(112)是红色，所述第四颜色(113)是绿色。

7、如以上任意一项权利要求所述的显示器，其中，所有所述子像素都具有相同尺寸，都是正方形。

8、如以上任意一项权利要求所述的显示器，其中，所述第二子像素可以由单独的控制信号来控制。

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