CN101471039B - 增广彩色显示器显色色域的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种增广彩色显示器显色色域的方法，其是将一彩色显示器的各色彩原色光源、与相对应的光强度调制机构，依照其个别反应光谱彼此之间重叠情形而进行分组，使得分组后同一组的原色光光强度调制机构的反应光谱与其它组原色光源光谱重叠情形降为最低；再依据前分色子画面分组情形，控制单一时段内仅有一组原色光源同时发光、以及相对应色彩的原色光光强度调制机构开启作用，其它组在此同时则均为关闭状态；再依不同分组组别依时循序轮流工作，最后利用分时混色的效果，组合成一完整的彩色画面。

Description

增广彩色显示器显色色域的方法
技术领域
本发明涉及一种增广彩色显示器显色色域的方法，特别是涉及一种可增加色域范围，使显示器画面更鲜艳动人的背光驱动方法的增广彩色显示器显色色域的方法。 
背景技术
目前市面上发光二极管(Light Emitting Diode，LED)可应用在照明标示、指示灯、交通信号灯以及照明灯具上，更可应用在车灯以及显示器背光模组上。 
一般以红、绿、蓝单晶封装成一个发光二极管或是将单颗红(R)、绿(G)、蓝(B)发光二极管排列组合的方式混合成白光，是目前业界用发光二极管作为背光模组常用的背光源形式，此优势在于可以不需要经过萤光粉的转换损失能量，而且色温可以藉由分开控制红、绿、蓝发光二极管的光强度来改变。 
而传统的冷阴管(CCFL)背光源与新式的红、绿、蓝发光二极管背光源在色彩比较的方面，由于冷阴管背光源在红光以及绿光部份的色彩表现能力较差，而蓝光表现较佳，因此使得液晶显示器都有偏蓝的现象，并使得冷阴管背光源的显色色域大小，仅能达到彩色电视广播标准(NTSC)的70％，即使利用新开发出的冷阴管背光源，也只能将显色色域大小推至95％NTSC左右。但是利用红、绿、蓝混光的方式做成的发光二极管背光光源，理论上可以轻易地表现出120％NTSC以上的显色色域，远优于冷阴管背光源的70～95％，故显示器产业各家厂商极力去发展以三色发光二极管作为背光源的显示器。 
事实上，由于现行的彩色滤光片(CF)在蓝光以及绿光波段的穿透光谱重叠部份相当大，使得发光二极管背光通过彩色滤光片后所显示的蓝色光往往会由绿色彩色滤光片漏出；同样地，在显示绿色光时，绿色光也会由蓝色彩色滤光片漏出来；如此将使得显示器三原色的纯度大大地降低，最后显示器的显色色域范围也因此而降低，对于现今追求高色彩饱和度的显示器需求，无非是一亟须解决的重大技术问题。 
为了解决显示器显色饱和度不足的问题，平阳一(Yoichi Taira)等人曾在2003年提出无彩色滤光片(Color Filterless)的彩色显示器新架构，直接利用背光源中发光二极管来调控显示器的显色色彩。这项技术在2005 年10月横滨展中，率先由韩国三星(Samsung)发表；另外，在2006年6月的中国台湾平面显示器展中，中华映管公司(Chunghwa Picture Tubes)也展出一台32时的无彩色滤光片发光二极管液晶彩色显示器。 
无彩色滤光片显示器(Color Filterless Display)顾名思义就是不使用彩色滤光片。其技术原理乃是将原本以空间混色(spatial color-mixing)的方式，改为时序混色(temporal color-mixing)的方式，以达到仅需少数的原色光源，即可制造出在显示器不同画面中所需的上千万种大量不同的颜色色彩出来。空间混色的意思是指，彩色显示器要能让人眼看到显示画面中的不同色彩，乃是靠画面中的每一个像素，每一个像素包括原色光(如红、绿、蓝三色)子像素，这些子像素在空间上分布聚集在小于人眼视角范围内，而得到混色的效果；若改以时序混色，则是让显示器中各原色光(如红、绿、蓝三色)在同一空间位置上依时间先后顺序快速切换，若切换速率快过人眼视觉暂留所能分辨的快慢限制，就能产生时序混色的效果。利用时序混色方式的彩色显示器新架构，乃是使用多色彩色发光二极管(如红、绿、蓝三色LEDs)做为背光源，将这些多色彩色发光二极管分别间歇闪烁，接着让调光液晶配合闪烁控制各颜色亮度以达到画面上所要呈现的颜色。 
前述利用时序混色的无彩色滤光片发光二极管液晶彩色显示器，其优势即在于无需彩色滤光片，光的利用率可以增加。加上背光源是让各色发光二极管分时闪烁而成，所消耗功率降低，对于发光二极管背光散热问题也较好解决。 
但是要建构出此无彩色滤光片发光二极管液晶彩色显示器的先决条件，主要是液晶本身需要具有快速反应时间，才足以应付时序混色的速率要求，在技术上较为困难达成、与现行的生产线制作流程亦不相容。虽然，另有利用六色发光二极管的技术，但在显色调控上复杂度大为提高，而且并没有针对彩色显示器的基本系统问题，提出最有效的解决方案。较接近的相关前案是描述于美国专利第7,164,454号案中。 
由此可见，上述现行的发光二极管液晶彩色显示器技术，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般技术又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的增广彩色显示器显色色域的方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 
发明内容
本发明的目的在于，克服现有现行的彩色滤光片存在的缺陷，而提供一种新的增广彩色显示器显色色域的方法，所要解决的技术问题是使其不需要除去彩色滤光片(CF)即可达到增广色域的效果。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种增广彩色显示器显色色域的方法，其特征在于其包括以下步骤： 
彩色画面分色子画面的分组步骤，将一彩色显示器的各色彩原色光源、与相对应的光强度调制机构，依照其个别反应光谱彼此之间重叠情形而进行分组，使得分组后同一组的原色光光强度调制机构的反应光谱与其他组的原色光源光谱重叠情形降为最低；以及 
子画面呈现的讯号同步步骤，依据前分色子画面分组情形，控制单一时段内仅有一组原色光源同时发光、以及相对应色彩的原色光光强度调制机构开启作用，其他组在此同时则均为关闭状态，再依不同分组组别依时循序轮流工作，最后利用分时混色的效果，组合成一完整的彩色画面； 
其中，各该色彩原色光源包括一红色光源、一蓝色光源及一绿色光源，且一该组原色光源包括该红色光源及该绿色光源，另一该组原色光源包括该红色光源及该蓝色光源； 
其中，在一该分色子画面中，该红色光源及该绿色光源同时发光，该红色光源及该绿色光源相对应的各该原色光光强度调制机构开启作用，且该蓝色光源相对应的该原色光光强度调制机构为关闭状态，又在另一该分色子画面中，该红色光源及该蓝色光源同时发光，该红色光源及该蓝色光源相对应的各该原色光光强度调制机构开启作用，且该绿色光源相对应的该原色光光强度调制机构为关闭状态。 
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 
前述的增广彩色显示器显色色域的方法，其中所述的彩色显示器包括各种能让人眼感受到色彩画面讯息的装置。 
前述的增广彩色显示器显色色域的方法，其中所述的各原色光光强度调制机构包括该彩色显示器中对各原色光具有光强度调整能力元件的组合。 
前述的增广彩色显示器显色色域的方法，其中所述的各原色光光强度调制机构包括液晶层(Liquid Crystal)、偏振片(Polarizer)、及彩色滤光片(Color Filter)。 
前述的增广彩色显示器显色色域的方法，其中所述的子画面呈现的讯号同步步骤，该分色子画面的切换总时间快过人眼视觉暂停的反应时间。 
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种增广彩色显示器显色色域的方法，其是将一彩色显示器的各色彩原色光源、与相对应的光强度调制机构，依照其个别反应光谱彼此之间重叠情形而进行分组，使得分组后同一组的光强度调制机构的反应光谱与其它组原色光源光谱重叠情形降为最低，再依据前述分色子画面分组情形，控制单一时段内仅有一组原色光源同时发光、以及相对应的光强度调制机构开启作用，其它组在此同时则均为关闭状态；再依不同分组组别依时循序轮流工作，最后利用分时混色的效果，组合成一完整的彩色画面。 
藉由上述技术方案，本发明增广彩色显示器显色色域的方法至少具有下列优点及有益效果： 
一、本发明的增广彩色显示器显色色域的方法不需要除去彩色滤光片(CF)即可达到增广色域的效果。 
二、本发明的增广彩色显示器显色色域的方法的系统架构可相容于现行生产线上的制作程序。 
三、本发明的增广彩色显示器显色色域的方法使得不论使用何种显示器，且显示器液晶反应时间是快或慢，皆可达到每一像素混合出各颜色的效果，进而增加显示器的色域范围。 
四、本发明的增广彩色显示器显色色域的方法可改良习知的无彩色滤光片(Color Filterless)的液晶显示器液晶反应时间要够快的缺点。 
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 
附图说明
图1是本发明增广彩色显示器显色色域的方法的方框流程示意图。 
图2是本发明增广彩色显示器显色色域的方法的步骤示意图。 
图3是本发明增广彩色显示器显色色域的方法的实施例应用示意图。 
图4是本发明的蓝、绿背光发光二极管做分时闪烁的示意图。 
图5是本发明的红、绿、蓝三色发光二极管光谱分布示意图。 
图6是三种显示技术色域比较图。 
图7是本发明的一实施例实验的装置架构示意图。 
图8是本发明的一实施例实验的发光二极管背光源结构示意图。 
图9是原始LED背光显示器与本发明色域范围比较图。 
S1：彩色画面分色子画面的分组步骤 
S2：子画面呈现的讯号同步步骤 
1：依照其个别反应光谱 
2：光强度调制机构 
3：彼此之间重叠情形而进行分组 
4：控制单一时段内仅有一组原色光子像素作用 
5：依不同分组组别依时循序轮流工作 
6：分时混色 
7：组合成一完整的彩色画面 
10：像素 
11：红-绿色子像素 
12：红-蓝色子像素 
20：蓝色光源 
21：绿色光源 
22：红色光源 
23：液晶像素 
24：液晶像素 
30：彩色滤光片 
40：面板 
41：背光模组 
42：面板驱动电路 
43：电源供应器 
44：背光源 
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的增广彩色显示器显色色域的方法其具体实施方式、步骤、特征及其功效，详细说明如后。 
请参阅图1、图2所示，分别是本发明增广彩色显示器显色色域的方法的方框流程示意图及步骤示意图。本发明实施例的一种增广彩色显示器显色色域的方法，其步骤包括：彩色画面分色子画面的分组步骤S1；以及子画面呈现的讯号同步步骤S2。 
上述的彩色画面分色子画面的分组步骤S1：如图1所示，是将一彩色显示器的各色彩原色光源与相对应的光强度调制机构2，依照其个别反应光谱1彼此之间重叠情形而进行分组3，使得分组后同一组的原色光光强度调制机构的反应光谱与其它组的原色光源光谱重叠情形降为最低。 
其中彩色显示器是指能让人眼感受到色彩画面讯息的装置，而彩色显示器的各原色光的光强度调制机构包括显示器中对各原色光具有光强度调整能力元件的组合。例如在液晶显示器中，光强度调制机构可包括在液晶显示装置中各色色阻、液晶层、与偏光板等的组合总称或包括液晶层(LiquidCrystal)、偏振片(Polarizer)、彩色滤光片(Color Filter)的总合。 
上述的子画面呈现的讯号同步步骤S2：如图1所示，依据前述不同分色子画面分组情形，控制单一时段画面内仅有一组原色光子像素作用4(即原色光源发出原色光、以及开启相对应的光强度调制机构)，而其它组原色光子像素在此同时则均为关闭状态。在下一时段内，开启另一组原色光子像素，而剩余其他组原色光子像素则关闭。也就是，依不同分组组别依时循序轮流工作5。最后利用分时混色6的效果，组合成一完整的彩色画面7。藉此，仅需使各分色子画面切换总时间，快过人眼视觉暂停的反应时间，即可达到组合出增广色域显色的彩色画面。 
请参阅图3、图4所示，分别是本发明增广彩色显示器显色色域的方法 的实施例应用示意图及本发明的蓝、绿背光发光二极管做分时闪烁的示意图。以下以一具体实施例说明，其方法是包括： 
对于每一像素10原即有红、绿、蓝三原色，可将像素10分为两组子像素，其包括有红-绿色子像素11与红-蓝色子像素12。当绿色光源21背光通过彩色滤光片30时，同步地将对应于蓝色光的液晶像素23关闭，同样地，当蓝色光源20背光通过彩色滤光片30时，亦将对应于绿色光的液晶像素24关闭。藉以让背光中的蓝色光源20背光、绿色光源21背光在不同时段中轮流分时闪烁，用以避开蓝、绿色像素互相漏光的情形。而红色光源22背光部份因为光谱重叠情形相对不严重，所以无需对应于红-绿色子像素11或红-蓝色子像素12进行分组。另外，让蓝色光源20及绿色光源21的背光闪烁时间小于人眼反应所需的时间，由于视觉暂留的缘故，人眼就不会察觉出闪烁的效果，进而达到每一像素混合出各颜色的效果。 
上述蓝色光源20包括蓝色发光二极管，而绿色光源21包括绿色发光二极管，又红色光源22包括红色发光二极管。 
当绿色光源21背光闪亮时，同步地将蓝色光所对应的液晶像素23关闭，如此当开启绿色像素时，不会漏出蓝色光源20背光。在下一个时段画面里，则反过来，点亮蓝色光源20背光、并同步关闭绿色光对应的液晶像素24，使得当开启蓝色像素时，不会漏出绿色光源21。因此，只要让蓝色光源20、绿色光源21背光的闪烁时间小于人眼反应所需的时间，人眼就不会察觉出闪烁的效果，进而达到每一像素混合出各颜色的效果。如此显示器的三原色纯度大大地提高，并使得显示器的色域范围大幅地加大。 
本实施例的特点在于无需更动许多现有发光二极管背光显示器的机构，即可达到扩大色域范围的功效，液晶的反应时间也不需要非常快，制作上也较为简易。 
本实施例实验背光模组采用发光二极管来做为背光光源模组，其规格及特性如表1所示； 
  发光二极管型号   颜色   主波长   半高波长宽
  LuxeonTM Emitter LXHL-PDO1   红(Red)   635纳米   20纳米
  LuxeonTM Emitter LXHL-PMO1   绿(Green)   518纳米   33纳米
  LuxeonTM Emitter LXHL-PBO1   蓝(Blue)   458纳米   22纳米
表1：三色发光二极管规格 
使用积分球测量此三色发光二极管的光谱分布，如图5所示，对此三色发光二极管背光作初步的理论估计，计算目前发光二极管背光架构、本发明的实施例的增广彩色显示器显色色域的技术与无彩色滤光片液晶显示器(Color Filterless LCD)在色域上的差异。由图6可得知目前发光二 极管背光架构显示色域大小为100.28％NTSC，而本发明的实施例的增广彩色显示器显色色域的技术显示色域为117.41％NTSC，比目前色域范围增加约17％NTSC的色域大小，与不使用滤光片的无彩色滤光片液晶显示器(Color Filterless LCD)的色域119.02％NTSC，相差约1.5％的色域大小。 
由此可知本发明的实施例的增广彩色显示器显色色域的技术可使得显示器的色域范围大幅地加大，色域范围接近三色发光二极管所张开的色域大小，同时又不需大幅改变整体显示器架构。 
请参阅图7及图8所示，分别是本发明的一实施例实验的装置架构示意图及发光二极管背光源结构示意图。本实施例实验所使用的液晶面板与背光结构，如图7及图8，面板部分使用韩国三星出产的19时液晶显示器，将其冷阴极管(CCFL)背光源拆除，只留下面板40、彩色滤光片和扩散片，而原来的冷阴极管背光源被替换成用三原色发光二极管组成的背光模组41。背光模组41分别电性连接于面板驱动电路42及电源供应器43，其架构如图7所示。背光源44以3×3组单位排列而成，每一单位是以红绿绿蓝(RGGB)四颗发光二极管组合而成。为了使发光二极管背光源能混光均匀，在各发光二极管发光孔外都贴上反射式扩散膜。 
请参阅图9所示，是现有LED背光显示器与本发明的实施例的色域范围比较图。其是为色域的全色域范围图、彩色电视广播标准(NTSC)、现有发光二极管背光显示器及本发明的实施例的增广彩色显示器显色色域的技术的比较结果。马蹄形代表色域的全色域范围，而实线围成的三角形范围即为彩色电视广播标准的色域范围。符号为(●)的连线围成的三角形为使用现有发光二极管背光显示器的色域范围，符号为(◇)连线围成的三角形则为使用本发明的实施例的增广彩色显示器显色色域的技术的色域范围。可以明显的看出符号为(◇)连线色域比符号为(●)连线色域来得大。由数据上显示，色域从99％NTSC扩大至116.76％NTSC范围，增加约18％NTSC的色域大小。因此证实了可藉由本发明的实施例的增广彩色显示器显色色域的技术增加色域范围，使得显示器画面更加鲜艳动人。 
很明显的，本实施例不需要除去彩色滤光片(CF)，即可达到增广色域的效果，且系统架构相容于现行生产线上的制作程序。不论使用何种显示器，无论考虑显示器液晶反应时间是快或慢，皆可达到每一像素混合出各颜色的效果，进而增加显示器的色域范围。更佳的是，可改良习知无彩色滤光片(Color Filterless)的液晶显示器液晶反应要够快的缺点。 
又本实施例采用一色彩显示机制，其以不限定颜色分组，再控制其单一时段仅有一组原色光源同时发光，再依不同分组组别依时循序轮流工作，最后利用分时混色的效果，组合成一完整的彩色画面。 
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (5)

1.一种增广彩色显示器显色色域的方法，其特征在于其包括以下步骤：
彩色画面分色子画面的分组步骤，将一彩色显示器的各色彩原色光源、与相对应的光强度调制机构，依照其个别反应光谱彼此之间重叠情形而进行分组，使得分组后同一组的原色光光强度调制机构的反应光谱与其他组的原色光源光谱重叠情形降为最低；以及
子画面呈现的讯号同步步骤，依据前分色子画面分组情形，控制单一时段内仅有一组原色光源同时发光、以及相对应色彩的原色光光强度调制机构开启作用，其他组在此同时则均为关闭状态，再依不同分组组别依时循序轮流工作，最后利用分时混色的效果，组合成一完整的彩色画面；
其中，各该色彩原色光源包括一红色光源、一蓝色光源及一绿色光源，且一该组原色光源包括该红色光源及该绿色光源，另一该组原色光源包括该红色光源及该蓝色光源；
其中，在一该分色子画面中，该红色光源及该绿色光源同时发光，该红色光源及该绿色光源相对应的各该原色光光强度调制机构开启作用，且该蓝色光源相对应的该原色光光强度调制机构为关闭状态，又在另一该分色子画面中，该红色光源及该蓝色光源同时发光，该红色光源及该蓝色光源相对应的各该原色光光强度调制机构开启作用，且该绿色光源相对应的该原色光光强度调制机构为关闭状态。
2.根据权利要求1所述的增广彩色显示器显色色域的方法，其特征在于其中所述的彩色显示器包括各种能让人眼感受到色彩画面讯息的装置。
3.根据权利要求1所述的增广彩色显示器显色色域的方法，其特征在于其中所述的各原色光光强度调制机构包括该彩色显示器中对各原色光具有光强度调整能力元件的组合。
4.根据权利要求1所述的增广彩色显示器显色色域的方法，其特征在于其中所述的各原色光光强度调制机构包括液晶层、偏振片、及彩色滤光片。
5.根据权利要求1所述的增广彩色显示器显色色域的方法，其特征在于其中所述的子画面呈现的讯号同步步骤，该分色子画面的切换总时间快过人眼视觉暂停的反应时间。
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