CN102971663B

CN102971663B - 用于增大对比度和分辨率的使用无滤波器的lcd的高动态范围显示器

Info

Publication number: CN102971663B
Application number: CN201180024066.9A
Authority: CN
Inventors: 戈帕尔·埃林吉普拉特; 约翰·G·吉尔伯特
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: EP2569668A4; WO2011143211A3; WO2011143211A2; KR101504143B1; US9772530B2; KR20130004365A; EP2569668A2; US20120224121A1; CN102971663A; US20110279749A1; EP2569668B1; US9864243B2

Abstract

一种显示器通过被激励以生成图像的第一LCD面板和被配置成增大该图像的对比度的第二LCD面板来提供增大的对比度和分辨率。第二面板是不具有滤色器的LCD面板，并且被配置成通过使用偏振旋转和滤光降低图像的暗部分的黑色电平（使它们变黑或变暗）来增大对比度。优选地，第二LCD面板具有比第一LCD面板的分辨率高的分辨率。面板可以被直接照亮或侧光式照亮，并且可以是被全局或局部地调光的单色光或是多原色光，上述多原色光还可以包括对所显示的每个图像或帧的颜色强度的单独控制。面板可以以任何顺序放置，但是优选地被布置成使得每个面板中的有源层尽可能地彼此接近。

Description

用于增大对比度和分辨率的使用无滤波器的LCD的高动态范围显示器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年5月14提交的第12/780,749号美国实用新型专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及高动态范围显示器（HDR），更具体地，涉及使用双调制的HDR显示器。

背景技术

通常将高动态范围（HDR）显示器定义为具有大于800:1的动态范围。近年来在技术上的发展已经生产出声称对比度大于1,000,000:1的显示器。

一般来讲，这些更高对比度的HDR显示器利用了照亮LCD面板的背光源的局部调光。该领域的早期专利，由Whitehead,Ward,Stuerzlinger和Seetzen提出的题为"HIGHDYNAMICRANGEDISPLAYDEVICES"的US6891672描述了该基本技术。这样的技术包括：通过期望图像的近似来照亮LCD面板，然后用LCD面板进一步调制该近似以使其接近期望图像。

也提出了改进对比度的其他方式，包括通过使用LCD面板（Berman）以及使用多个配准调制层或预调制器（例如，BlackhamUS5978142，GibbonUS7050122等）来使LCoS投影图像“变暗”。然而，市场上可购得的HDR显示器主要由于视差、背光泄露和其他问题以及由此导致的伪像等而在再现星空和其它有挑战性的图像方面存在不足。

发明内容

本发明人认识到有必要超出现有尝试以改进LCD面板和其它显示器的空间局部对比度。在各种实施例中，本文献中所描述的显示器可以用于开发和商业化低成本的消费者/产销者级高动态范围显示监视器。本文献中所描述的硬件元件和算法部分可以开发成软件插件或作为现有图形卡中的软件模块以执行相关任务，从而将现有显示器（改变现有设计和/或改进）变成高动态范围显示器。

在一种实施例中，本发明提供了一种高动态范围显示器，其包括用于生成图像的彩色LCD面板（图像生成面板）和不具有滤色器的LCD面板（对比度提高面板），其中该不具有滤色器的LCD面板被布置成增加所生成的图像中的对比度并提高黑色电平（使得使它们更暗或增加不打算完全变黑的暗区的色彩和亮度保真度）。

在另一个实施例中，本发明提供了一种包括图像生成面板和对比度提高面板的显示器，其中，对比度提高面板包括不具有滤色器的LCD面板。对比度提高面板可以与检偏器（analyzingpolarizer）结合操作。对比度提高面板可以放置在图像生成面板的下游。对比度提高面板的分辨率可以高于或低于图像生成面板的分辨率。例如，图像生成面板可以包括与对比度提高面板具有相同偏振旋转设计的基于滤色器的LCD面板。例如，对比度提高面板可以与图像生成面板邻接。

本发明包括控制器，该控制器包括图像生成面板激励模块（例如，颜色模块和/或颜色校正模块）和对比度提高面板激励模块（例如，对比度提高控制模块）。例如，可以连接该控制器以利用由对应的激励模块产生的控制数据来激励图像生成LCD和对比度提高LCD。对图像生成面板的激励可以部分地基于从对比度提高面板激励模块到图像生成面板激励模块的反馈。

例如，控制器可以被配置成输入来自标准化高分辨率和对比度或更高高分辨率和对比度（例如，高清VDR）或者其它图像类型的介质源的数据。图像生成面板可以被选择以能够产生标准化高（或其它）分辨率的图像。对比度提高层被配置成使用例如与图像生成面板的分辨率不同的分辨率来增大对比度。优选地，对比度提高面板的分辨率大于图像生成面板的分辨率（但可以等于或小于）。

本发明包括一种包括对比度提高面板的显示器，该对比度提高面板可以包括例如不具有滤色器的LCD面板。显示器可以包括诸如彩色面板的其他调制器，并且对比度提高面板可以具有比一个或多个其它调制器的分辨率高的分辨率。例如，显示器可以包括一组扩散器，包括被配置成对来自显示器的背光源的光进行扩散的相对粗糙的扩散器以及被配置成遮蔽经对比度提高面板调制的光的高频细节或不受控特征的相对精细的扩散器。对比度提高面板可以位于该组扩散器与（多个）其它调制器的上游之间。

本发明包括显示器，其中，图像生成面板包括滤色层、有源层和偏振滤波层，并且对比度提高面板包括有源层和偏振滤波层。例如，优选地，图像生成面板和对比度提高面板的层可以被布置成使得图像生成面板的有源层和对比度提高面板的有源层尽可能靠近地放置在一起。

图像生成层由至少一种类型的光源从背后照亮。例如，光源可以包括冷阴极荧光灯（CCFL）、发光二级管（LED）和有机发光二级管（OLED）。在侧光式（edgelit）配置的情况下，这些光源可以直接照明或者光可以通过光导管来传送。在一个实施例中，光源阵列包括以下项中的至少一个：白光或宽光谱光源、RGB光源、RGBW光源、RGB加一个或多个附加原色光源或其它多原色光源颜色组合。光源阵列（例如，侧光式光源）可以被局部调光。在一个实施例中，光源包括不同的颜色并且每种颜色的亮度是可独立控制的。

在一个实施例中，显示器包括由光源阵列从背后照亮的对比度提高层（例如，对比度提高面板），并且背光源和对比度提高面板被布置成使得来自背光源且穿过对比度提高面板的光照亮图像生成面板。对比度提高面板可以产生例如要由显示器显示的图像的基本版本，并且图像产生面板进一步调制基本图像以产生要显示的图像。例如，基本图像包括与要显示的图像的亮度强度成比例的亮度强度。该亮度强度的基本图像可以是比要显示的图像更锐利的图像。在一个实施例中，基本图像是亮度水平与要显示的图像的亮度水平成比例的模糊近似。

在类似以及其它实施例中，本发明包括一种控制器，该控制器连接到图像生成面板和亮度提高面板，并且被配置成将第一经处理的图像数据提供给图像生成面板并将第二经处理的图像数据提供给亮度提高面板，其中，第一经处理的图像数据部分地基于从介质源输入的图像数据和来自第二经处理的图像数据的产生的反馈而产生。第一经处理的图像数据可以包括输入图像数据的全彩色高分辨率版本，以及第二经处理的图像数据可以包括与输入的图像数据成比例的亮度水平的映射。

本发明可以被实现为一种显示器或系统，并且本发明的部分可以方便地被实现为一种方法，例如，在通用计算机或联网计算机上进行编程，并且可以将结果显示在与通用计算机、联网计算机中的任一个连接的输出设备上，或者传送到远程装置以进行输出或显示。此外，以计算程序、数据序列和/或控制信号表示的本发明的任何部件都可以被实现为在任何介质中以任何频率广播（或传送）的电子信号，任何介质包括但不限于无线广播以及通过铜线、光缆和同轴电缆等的传输。

附图说明

由于通过参考以下结合附图所考虑的详细描述能够更好地理解本发明，所以可以容易地获得对本发明的更完整理解及其许多附带优点，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的高动态范围显示器的示意图；

图2A是根据本发明的另一实施例的高动态范围显示器的示意图；

图2B是根据本发明的另一实施例的高动态范围显示器的示意图；

图2C是示出根据本发明的一个实施例的高频特征和扩散的曲线图；

图3A是示出典型的LCD面板中层的布置的图；

图3B是示出根据本发明的一个实施例的LCD面板和亮度提高面板中层的布置的图；

图4A是根据本发明的一个实施例的生成用于LCD面板和对比度提高面板的激励信号的电子装置的架构和替代架构；

图4B是根据本发明的一个实施例的生成用于LCD面板和对比度提高面板的激励信号的另一种电子装置的架构；

图4C是根据本发明的一个实施例的生成用于LCD面板和对比度提高面板的激励信号的又一种电子装置的架构；

图4D是根据本发明的一个实施例的生成用于LCD面板和对比度提高面板的激励信号的再一种电子装置的架构；

图5是用于激励根据本发明的各种实施例的高动态范围显示器的处理的流程图；

图6是描述本发明的各种实施例的各方面的颜色图的图示；

图7A是根据本发明的一个实施例的可控面板的布置；

图7B是根据本发明的一个实施例的像素在面板上的布置；

图8是根据本发明的包括同步2D和3D显示器的各种实施例的可控面板的布置；以及

图9是根据本发明的同步2D和3D显示器的一种可能实施例的图。

具体实施方式

现在参照附图，更具体地，参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的高动态范围显示器100的一种新构造，在附图中，相似的附图标记表示相同或对应的部分。显示器100包括背光源110，其可以是标准CCFL或其它宽带照明源（例如，LED和OLED等）。此外，背光源可以是直下式（光源直接照亮下游调制面板）或侧光式（在许多薄屏LCD显示器设计中受到欢迎）。另外，背光源可以是恒定的、全局调光的或者局部调光的。用于这种显示器的光源可以是白色的、亮度可控的或多色驱动的。

背光源110照亮下游调制器，在该示例中包括对背光源的强度和颜色进行调制的LCD面板120。可控偏振器（或对比度提高面板）130关于偏光性对光进行进一步调制（然后，可以通过偏振层对该光进行衰减以实现对输出光的强度调制）。

LCD面板120被构造成包括初始偏振层122，初始偏振层122例如可以是反射式偏振器、吸收式偏振器、偏振转换器中的任意一种，或者是提供下游调制所基于的初始均匀偏振方向的其他装置。优选地，初始偏振层122是反射式偏振器，以使得反射光可以通过反射进背光源110的光腔并接着从该光腔反射回来而“重循环”。有源层124包括液晶（例如，扭曲向列型）和滤色器（例如，通常为RGB）。液晶基于旨在旋转或改变穿过滤色器的光的偏振的有源层的激励来定向。例如，无源检偏器126可以是过滤如经液晶改变的预定义偏振的光（或使如经液晶改变的预定义偏振的光通过）的吸收式偏振层。

例如，可控偏振器（对比度提高面板）130可以是与无源偏振器结合的LCD面板（例如，TN层）的有源元件（例如，有源层、或有源元件134和无源偏振器136）。例如，可控偏振器130可以是不带滤色器的LCD面板。如所示的，在该特定情况下，依赖于用于初始均匀偏振的无源检偏器126，可以移除该第二个LCD面板的初始偏振器。

在恒定的背光源的情况下，背光源110产生恒定或均匀的初始光112，在其它实施例中，可以将初始光112调制成例如空间调制光、预调制光、全局调光后的光、单独RGB调光后的光、时间调制光等中的任一种和/或上述光的组合。初始光112照亮第一个下游调制器（注意，实际上在光/图像链中的任意点处都可以放置附加光学元件，包括有扩散器、准直器、DEV和增亮膜（BEF）等中的任一种）。还可以根据设计来使用包括反射器在内的其它光学元件（侧光式显示器设计可以利用例如反射器/扩散器组合来将光从主要平行于显示屏幕的侧光路径重定向并扩散到主要垂直于显示屏幕的光路径）。

图像生成面板120以物理上与标准LCD显示器相似的方式来调制初始光112。计算图像生成面板120的激励以适应可控偏振器130的设计和使用，下面进一步对其进行更详细的讨论。第一调制光128从图像生成面板120发出并且照亮对比度提高面板130.

对比度提高面板130以增大调制光的对比度和例如分辨率的方式来进一步调制第一调制光128，从而产生了第二调制光，或者在该情况下，更好地被描述为最终图像光138。例如，当对于给定区域，对比度提高面板130具有比图像生成面板120多的像素时，导致分辨率增大。

当有源元件134与图像生成面板120的有源元件具有相似/相同的构造（例如，除了对比度提高面板130被移除了滤色器外，LCD面板120和对比度提高面板130是相同的）时，也会导致空间分辨率增大。当对比度提高面板的像素相比于图像生成面板而言具有不同的形状、偏移、尺寸（例如，较小或较大）、取向（例如，0、45或90度）或者布局时，也可以获得益处。

有源元件134基于期望的局部调光效果而对第一调制光128的各个“像素”的偏振进行旋转。像素加有引号是因为第一调制光128的像素可能不同于有源元件134的像素。在设计利用具有与有源元件134相同的有源元件的LCD面板（例如，LCD面板120）的情况下，有源元件134的像素仍然不同于LCD面板120的像素，这是因为LCD面板120的像素均包括三个有源元件（一个有源元件用于形成每个LCD像素的各红色、绿色和蓝色滤波器），其中有源元件134的每个元件可以被限定为单个像素。

有源元件134通过施加规定量的偏振旋转而经由有源元件134的像素逐个像素地进一步对第一调制光128进行调制。然后，通过无源偏振器136来实现调制，该无源偏振器136吸收与光在上游被调制时的偏振差成比例的光量。对比度提高面板130被示于图像生成面板115的下游，但是可以放置在图像生成面板115的上游。

图2A是根据本发明的另一个实施例的高动态范围显示器200的示意图。在图2A中，在图像生成面板250的上游放置有对比度提高面板240（例如，可控偏振器或经改进的可控偏振器）。背光源210用光218照亮对比度提高面板。对比度提高面板240产生调制光248，其是背光218的局部调光版本。通过彩色面板250（例如，LCD面板）进一步对调制光248进行关于颜色和亮度的调制，从而产生最终图像光258。

如所示，对比度提高面板240包括初始偏振器242和有源元件面板242（例如，不带滤色器的TN层）。颜色面板250用偏振器246（例如，吸收式偏振器）来构造，该偏振器246既用作用于彩色面板的初始偏振器又用作用于有源元件面板242的检偏器。颜色有源层254（例如，TN层+滤色器）对光的强度和颜色进行调制，以及无源偏振器256通过基于偏振的滤波来实现调制。

图2A是根据本发明的另一个实施例的高动态范围显示器260的示意图。显示器260通过添加适当地设计的扩散器来提升性能。附加的扩散器包括上游扩散器272和中游扩散器274。上游扩散器是被设计成将背光源扩散成均匀分布的光源的“粗糙的”扩散器。在局部调光的背光源实施例的情况下，上游扩散器被设计成使得背光在上游调制器（例如，在本示例中为对比度提高面板244）的像素上平稳地变化。

中游扩散器被具体地设计成对从上游调制器（例如，在本示例中为对比度提高面板244）发出的光进行平滑。优选地，中游扩散器用于去除并平滑化从上游调制器的每个像素发出的光的粗糙边缘。为此，中游扩散器例如是具有比上游扩散器高的扩散分辨率（例如，使较小的特征扩散）并且能够保持从上游调制器发出的光的调制分辨率的扩散器。例如，图2C提供示出了可从对比度提高面板或其它上游调制器发出的处于开-关模式的调制光280的近似分辨率的曲线图。然后，如扩散光285所示，中游扩散器用于去除尖锐边缘并对发出的光进行平滑，同时优选地保持尽可能多的峰值亮度和暗度。

扩散光285去掉上游调制光的尖锐边缘（例如，较高频率）并且足以“终止”或防止莫尔图案的形成，莫尔图案在具有栅状面板和/或其它的光学元件的各种组合的显示器中通常会显影为伪像。此外，值得进一步讨论的是，与从上游扩散器272发出的扩散光相比，从中游扩散器274发出的扩散光285优选地处于完全不同的扩散水平。例如，上游扩散器可以使背光从背光源中的一个照明元件平稳地变化到下一个照明元件。相比之下，中游扩散器可以例如在单个像素内提供照明的平稳变化，并且仅混合来自直接相邻像素的光。在一个实施例中，上游扩散器和中游扩散器在扩散粗糙度上相差例如一个数量级以上。实际上，在上游扩散器的分辨率与中游扩散器的分辨率之间存在甚至更大的差的情况下，可能出现最好的结果。

在一个实施例中，上游扩散器将来自背光源中的多个光源的光混合并平滑，而中游扩散器在单一对比度提高尺寸的像素的量级上对光进行平滑。在另一个实施例中，上游扩散器可以被描述为对光进行混合以使上游扩散器的单个像素由背光源中的多个光源照亮，而中游扩散器可以被描述为对子像素水平（上游调制器的子像素）上的光进行混合。在一个实施例中，与相对精细的中游扩散器相比，上游扩散器是粗糙的扩散器。在一个实施例中，中游扩散器以小于子像素分辨率提供扩散。在另一个实施例中，中游扩散器包括具有切断、去除、复位或消除会以其他方式发出的光的高频成分的空间转移功能的扩散器。在另一个实施例中，中游扩散器可以由在一个方向上相比于在另一个方向上扩散较多的光的材料组成以补偿上游像素的不垂直度。

在又一个实施例中，中游扩散器包括保留足够细节以使调制光的分辨率不改变（例如，分辨率不改变但是更高频细节不再存在）的扩散器。中游扩散器可以被设计成遮蔽经对比度提高面板调制的光的高频细节。例如，中游扩散器可以包括使最低4个谐波（例如，参见图2C，近似地再现285的280的4个最低谐波）通过的光学低通滤波器，但是例如可以在基频的2到8个谐波之间。例如，中游扩散器去除通过对比度提高面板设置到光流中的子像素级特征。在大多数实施例中，对比度提高面板中的像素的尺寸小于有源面板之间的距离（例如，对比度提高面板与图像生成面板之间的距离）。

例如，中游扩散器的粗糙度可以部分地通过对比度提高面板的单元和周围区域的几何形状来确定。例如，如果对比度提高面板包括在关于所有尺寸具有等量硬件（导线、单元壁等）的情况下为方形的单元，则中游扩散器的粗糙度在所有方向上通常都会是一致的。如果对比度提高面板的单元是矩形，假设其它所有的因素都等同，则中游扩散器的粗糙度在与矩形的长边相对应的方向上会较粗糙而在与矩形的短边相对应的方向上较精细。

例如，还可以通过对比度提高面板的单元中的尺度和/或物理的或其他可测量的不受控制特征和/或缺陷来确定。粗糙度是在如下分辨率下确定的：其遮蔽不可控特征但是仍然使得面板的分辨率能够（以调制光的形式）几乎没有改变地通过。例如，对比度提高面板的单元之间的空间可以阻挡光或使一定量的未调制光通过。被阻挡的光或经过对比度提高面板的未调制光导致正形成的图像不受控制或不可控。

其它不可控特征可以包括例如单元中对其激励水平没有贡献的调制差和/或单元内的不均匀性—其中任一个都可以归因于例如制造或部件质量变化。在一个实施例中，选择中游调制器的粗糙度以使得通过扩散以去除、遮蔽或以其他方式最小化中的至少一种方式来处理不可控特征中的一个或多个。在一个实施例中，不可控特征根据方向（例如，水平和垂直）而不同，并且每个方向（单个扩散器中的至少两个方向）具有与在那些方向上所发现的不同数量的不可控特征相关的不同扩散特性。

注意，上面已经将偏振器246用作用于上游调制器244的检偏器和用于下游调制器254的初始取向偏振器两者。具体地，可以将中游扩散器274构造成包括偏振或保持现有偏振。在中游扩散器274保持偏振（例如，基本上不改变正扩散的光的偏振的扩散器）的情况下，则如上所述，偏振器246用作检偏器和初始取向偏振器两者。然而，扩散器通常会给予比所期望的偏振改变更多的偏振改变，因此，期望向扩散层274添加偏振器以使得光可以在扩散和伴随的偏振改变前被检偏。该附加的偏振器会以亮度为代价来增加对比度。本发明包括通过分别在有源层之间包括或不包括附加偏振器来设计用于增加对比度或亮度的显示器。

图1、图2A和图2B的实施例被构造成使得调制器（例如，对比度提高面板240和图像生成面板250）彼此非常靠近，作为一个益处，这减少了由于面板之间的分隔而导致的视差。在本发明中，将调制器直接夹在一起，或者通过薄膜、气隙或光学堆栈物品（诸如，扩散器、准直器或相比于LCD面板的玻璃和其他层相对薄的其他光学元件）将调制器分隔。即使面板非常接近，也可能出现视差，尤其是在以离位的角度来观察或显示困难的图像或图案时。本发明人已认识到，面板的特定配置使对比度提高面板和图像生成面板更接近地放置在一起，从而进一步减少了视差效应。

在图3A中示出了典型LCD面板310的构造。从观察侧起的第一层是偏振（检偏）层312。接下来，示出了相对厚的透明基板314（例如，玻璃）。在玻璃的非观察侧上所蚀刻的是例如用于控制液晶层316的导线和/或电子线路。与基板和液晶层层叠在一起的是滤色层318以及初始偏振层320。在操作中，背光源照亮面板310，偏振层320设置初始偏振，滤色器318提供红色、绿色和蓝色这些原色，并且液晶层316使各R、G和B光的偏振旋转每种光要衰减的量。然后，检偏层基于R、G和B光各自被液晶层所给予的偏振来吸收一定量的R、G和B光。

图3B是示出了根据本发明的一个实施例的图像生成面板和对比度提高面板中层的布置的图。具体地，该布置被设计成将对比度提高面板350的有源层尽可能接近于图像生成面板370的有源层来放置。

对比度提高面板350的层（从背光源侧起）包括透明基板352、初始偏振层354和有源层356（例如，可控偏振层）。偏振器360（可以是分离部件或者与对比度提高面板350或图像生成面板370层叠在一起）起到双重用途，即用作对比度提高面板350的检偏器，又用作图像生成面板370的初始偏振层。

从背光源侧继续，图像生成面板370的层包括滤色层372、有源层374、基板376和偏振（检偏）层378。可以使用层的其它布置，例如，包括将偏振（检偏）层378放置在基板376的背光源侧。偏振（检偏）层378也可以放置在滤色层372的背光源侧，并且有源层374可以作为第一层放置在图像生成面板370的背光源侧（例如，有源层-滤色层-偏振（检偏）层）。

在本发明的一个实施例中，根据类似地构造的LCD面板来提供对比度提高面板和图像生成面板。例如，可以相对于LCD面板向后或者颠倒（倒转或反转）来定向对比度提高面板。与在通常可在市场购得的构造的类似定向面板的情况下相比，该布置将对比度提高面板的有源层和图像生成面板的有源层较靠近地放置在一起。

图4A提供了根据本发明的一个实施例的生成用于图像生成面板和对比度提高面板的激励信号的电子装置400的架构（例如，电子电路、软件架构、可编程装置架构、插件等或它们的组合）。从图像或视频源（例如，DVD，电缆、广播、卫星，流式视频、因特网、可移动介质和拇指驱动器等）向LCD颜色校正模块410和偏振控制模块420提供和/或提取包括例如R_inG_inB_in的信号。偏振控制模块预备连接到对比度提高面板（例如，可控偏振面板）的P_out信号425。本质上，P_out信号425表示对比度提高面板的哪些像素应被衰减以及衰减量。当使用可控偏振器作为对比度提高面板时，这例如通过将要衰减的像素的偏振旋转与该像素的期望衰减量成比例的量来实现。P_out信号425可以是例如根据由R_inG_inB_in数据限定的期望图像的亮度计算。

例如，偏振控制模块中的处理可以包括产生校正响应曲线的表征（例如，针对给定亮度校正RBG值）和增大或减小局部对比度（使像素较暗或较亮）的非线性函数（例如，转移函数）。例如，非线性函数可以以将相邻像素的相对亮度考虑在内的方式使像素变亮或变暗。如所示，接着将P_out转发到（馈送至）LCD颜色校正模块中（经由线路422）。可替选地，中间数据可以被专门地或附加地转发到LCD颜色校正模块（经由424）。例如，中间数据可以是部分经处理的数据，包括为产生P_out所执行的一个或多个步骤（例如，不应用非线性函数的表征）

连同R_inG_inB_in数据一起，LCD颜色校正模块预备被连接以控制图像生成面板（例如，LCD面板）的R_outG_outB_out信号430。图像生成面板可以是LCD显示器、等离子显示器或其它类型的显示装置。

在另一个实施例中，提供了根据本发明的一个实施例的生成用于图像生成面板和对比度提高面板的激励信号的电子装置440（例如，电子电路、软件架构、可编程装置架构、插件等或它们的组合）。从图像或视频源（例如，DVD，电缆、广播、卫星，流式视频、因特网、可移动介质和拇指驱动器等）向偏振控制模块442和LCD颜色校正模块446提供包括例如R_inG_inB_in的信号。例如，偏振控制模块442控制物理地位于显示器内且在对应的彩色面板的上游的偏振器。偏振控制模块442可以被配置成为比彩色面板的分辨率高的分辨率（例如，在可控像素数量上的较高分辨率和在对应面板的给定区域内的可控元件的总数上的较高分辨率）预备调制信号。例如，偏振控制模块可以被配置成控制1680×1050有源元件面板的有源元件。

产生输出亮度P_out442。进而，LCD颜色校正模块446提供信号以控制对应的彩色面板，其例如可以是1920×1080面板。LCD颜色校正模块446使用视频输入（RGB）信号加上来自偏振控制模块的结果（例如，由上游面板控制的亮度）。

图4B是根据本发明的一个实施例的生成用于图像生成面板和对比度提高面板的激励信号的电子装置450的架构（例如，电子电路、软件架构、可编程装置架构、插件等或它们的组合）。从图像或视频源（例如，DVD、电缆、广播、卫星，流式视频、因特网、可移动介质和拇指驱动器等）向全局亮度计算模块452提供包括例如R_inG_inB_in的源图像/视频信号，该全局亮度计算模块452将光分离成其原色成分（例如R、G和B）并且将该信息提供给背光控制器454。生成背光控制信号，例如，该信号可以是（例如，针对每种原色值）计算的全局调光的背光值，其包括例如背光源456中的各原色光的激励量（或强度）。然后，根据所算出的关于每种原色的背光值来激励背光源。

在一个实施例中，在局部可调光的背光源（例如，包括局部调光的（或可调光的）光源的背光源）的情况下，背光控制器可以根据图像区域内（例如，包括例如每个背光像素的区域）的相对亮度来产生照亮下游面板的经空间调制的背光。例如，相对亮度可以基于对应的背光像素中每种原色的相对强度来计算。例如，空间调制的背光的产生也可以包括对相邻的或附近的背光像素的亮度的考虑，以及/或者在视频的情况下，包括对先前的或后续的图像帧中的像素的亮度的考虑。

调光/偏振控制器458接收背光控制信号和输入视频/图像信号，这些信号用于产生对比度提高控制信号。对比度提高控制信号指定由对比度提高面板460产生的调光量。在各种实施例中，对比度提高面板具有比图像生成面板（例如，LCD面板）的分辨率高的分辨率，并且可以产生例如非常清晰的照明轮廓。

在一个实施例中，图像生成面板在对比度提高面板的下游，并且较高分辨率的对比度提高面板被用来产生被有意模糊的照亮轮廓（使用对比度提高面板的较高分辨率性能而模糊，与因为对比度提高面板具有较低分辨率而模糊相反）。使用显示器的较高分辨率性能对被有意模糊的图像进行的模糊与在背光的混合中出现或由于背光的混合引起的任何模糊是区分开且无关的，上述背光的混合是由于点扩散函数或背光源或背光源中的各个灯的其他质量/方向而引起的。尽管前述的模糊与背光模糊或混合是区分开且无关的，但是本发明的实施例仍然可以包括背光源的各个元件的混合或模糊量。

彩色LCD控制器462接收被用来产生提供给彩色面板464的图像生成控制信号的对比度提高控制信号、背光控制信号和图像/视频信号，并且将该图像生成控制信号，该图像生成控制信号指定彩色面板485对于上游照明（例如，在各种实施例中，所组合的背光源和对比度提高面板产生上游照明）的激励。

图4C是根据本发明的一个实施例的控制器的架构。RGB_in信号被提供给偏振控制模块466和LCD颜色校正模块468。LCD颜色校正模块可以被配置成校正并产生用于RGB像素的1920×1080阵列的输出。偏振控制模块可以被配置成控制其它分辨率，例如1680×1050偏振单元。

偏振控制模块将输出提供至以下模块中的每个模块：LCD颜色校正模块、子像素插值与配准模块和滤波模块。子像素插值模块对偏振控制面板的每个像素（例如，每个像素可以都被认为是相对于图像生成面板的较大像素的子像素）插入值。插值和配准模块使得该实施例能够处理具有不同控制分辨率和尺寸的多个面板。空间与范围滤波模块允许我们对对比度提高面板上的激励进行平滑以获得更好的视角特性，同时在图像中保持边缘并保留高频细节。该模块也增强了本实施例的局部对比度。

基于偏振控制和先前的子像素操作来进行滤波。结果是用于控制可控偏振器的输出P1、P2和P3以及用于控制彩色面板的输出。

图4D是根据本发明的一个实施例的控制器的架构，该架构为高动态范围（HDR）信号的使用提供了框架。HDR信号可以包括动态范围平均等同于人类视觉系统（HVS）的动态范围的一个图像和/或多个图像（例如，视频）。平均来讲，由于HVS具有比大多数显示器的动态范围大的动态范围，所以采用色调映射算法来改变图像或部分图像的动态范围以使得它们在所提出的显示系统的亮度范围内。HDR帧序列{X_inY_inZ_in}被提供给全局色调映射模块482，该全局色调映射模块482输出RGB信号，该RGB信号接着被馈送至偏振控制模块和LCD颜色校正模块。

图5是根据本发明的各个实施例的用于激励高动态范围显示器的处理的流程图。在步骤510中，接收图像和/视频数据（对每帧实时重复的方法）。从图像数据中提取亮度值并且将其用于驱动对比度提高面板（参见步骤520）。基于图像数据和全局或局部调光水平或者表示背光颜色的恒定值来驱动与对比度提高面板光学地结合的图像生成面板（步骤530）。

现在讨论关于用于驱动对比度提高面板和图像生成面板的特定算法的更多细节，以产生像素精确的双调制显示器。结构可能相似的两个调制器的架构使得能够以子像素（或更高分辨率）的方式进行局部调光。另外，一个调制器在任一维度上都可以具有与另一个调制器不同或相同的分辨率。

可以基于对应的（或相关的）输入像素的亮度而驱动对比度提高面板中的像素。对比度提高像素可以是输入像素的子像素、输入像素的一部分或者与输入像素光学地且精确地对应的像素。对局部调光面板的输出亮度响应的精确表征可以用于将输入的RGB像素值映射为特定的驱动水平（例如，在本示例中为特定的偏振旋转）。

例如，驱动值可以通过以下公式来提供：

Y_max＝Y_R+Y_G+Y_B

Y_out＝Y_R*R_in+Y_G*G_in+Y_B*B_in

drive_polarizer＝f₂(f₁(Y_out/Y_max))

函数f₁是表征组合式双调制系统的亮度响应同时对局部调光面板的（偏振器的）控制进行线性变化的多项式，其中RGB彩色LCD驱动器被设置为全白（最大码字）。

函数f₂是非线性转移函数，其可以用表示该驱动的非线性特性的亮度来表示码字的偏离（skew）。该函数可以用简单的伽马曲线或多项式函数来近似。这种驱动计算可以用于计算用于对比度提高面板的像素（在对比度提高面板具有与图像生成面板相似的结构和取向的情况下，为输入像素的子像素（P₁，P₂，P₃））的驱动。该函数也可以用于使用使暗区变暗和使亮区变亮的非线性输入输出关系来提高显示器的局部对比度。

图像生成面板与对比度提高面板（例如，可控偏振器）之间的交互以颜色校正函数来表示。例如，该函数可以利用以下表面：通过用来自对比度提高面板的对应的局部调光（例如，偏振）量表征图像生成面板的颜色原色而映射的表面。

例如，可以如下计算最后所得到的RGB驱动：

R_out＝f₃(R_in，f₄(R_in，Y_out))

G_out＝f₅(G_in，f₆(G_in，Y_out))

B_out＝f₇(B_in，f₈(B_in，Y_out))

其中，f₄，f₆和f₈定义了表征函数，上述表征函数针对输入原色像素值和算出的Y_out定义输出原色。f₃，f₅和f₇定义了用于对输入原色和来自表征函数的输出进行组合的非线性组合函数。

可以在LCD校正系统中对偏振控制进行预计算，以独立于在调光面板驱动中所算出的偏振控制信号来驱动LCD控制面板。

对比度提高面板的子像素控制可以用于平滑由于其使用而引起的任何视差误差。由于子像素控制使局部调光面板（例如，偏振器）的暗含的分辨率增大，所以平滑/抖动操作应该更加精密和精确。通过将对驱动图像的平滑遮蔽（modulatingpolarizer）用于调制偏振器，诸如，例如：

[drive_polarizer]_(i，j)＝f_intR(drive_polarizer]_(i，j))

其中f_int是对空间半径为R的子像素应用的平滑算子。在偏振器上的4个子像素与彩色RGBLCD上的每个像素对应的结构中，所应用的四边形设计会将对比度提高面板的沿着宽度方向和高度方向的分辨率都增大到图像生成面板的沿着宽度方向和高度方向的分辨率的两倍。

在一个实施例中，可以通过非线性函数来处理源图像以调制对比度提高面板。这会产生对比度扩展的感知效应。现有的色调映射算法完全依赖于软件算法以扩展对比度。通过例如使用诸如图1所示的设计，利用上述的算法要素，可以在不进行色调映射或其它对比度合成的情况下实现对比度扩展。

本发明也可以用于在亮度值的宽范围内保持恒定的色域。针对不同亮度值的色度（x，y）的期望表示遵循描绘第一幅图的轮廓的表面。然而，标准显示器在用于原色的最大码字处测量出的亮度产生如第一幅图中所描绘轮廓的斜顶三角形。

然而，一些显示系统展示出如底部图所示的色域限制效应。色域在色度轴（x，y）上的投影在较高亮度值的区域内减少，直到其在各个原色的最大驱动值（归一化驱动值R=G=B=1.0）处缩小为单个点。这个点通常为系统的白点。

通过针对3种原色使用非均匀电流驱动，通过增大色域并使系统在较高亮度值处展示对色度平面的更均匀投影，各种原色的最大输入码字可以以较高亮度水平给出平顶三角形（参见图6，当前系统610和“理想”系统620的对比）。

本发明包括对基于RGB分别受控的三色的背光源（例如，按照侧光式配置、直下式阵列或其它排列所布置的LED）的使用。通过按RGB分别受控的三色LED背光源规定电流驱动器，可以调整所表示的颜色的亮度对色度的3D表面。亮度控制主要来自调光平面以及LED背光与调光平面的组合，按LED规定颜色驱动器允许在较高亮度值处有较宽的色域。对于目标显示亮度，亮度对电流表征曲线可以用于确定/创建为了对该目标亮度处的色域进行更好控制而设计的电流驱动器的正确的定标参数。这形成了全局背光控制器实施例的基础。

例如，可以对以下多个LED使用全局背光控制器实施例，这多个LED间隔较近以在与彩色LCD和调光平面的连接处上产生侧光式区域性调光背光源。通过同时作用于多个LED，也可以将全局背光控制器实施例用于对来自具有亮度的区域的光的输出波长的偏移进行校正，并在较大波长处保持更精确的颜色属性。

本发明包括计算来自稀疏数据集的原色旋转矩阵。给定稀疏的一组三原色（R,G，B）作为显示系统的输入图像及其相应的亮度（Y）和色度坐标（x，y），我们可以按以下方式得到用于将RGB值转换成在相关的显示器上的相应XYZ值的最佳颜色旋转矩阵：

A=[P1P2P3…Pn]T

其中，Px=用于x输入样本原色的[RGB]x

B=[M1M2M3…Mn]T

其中，Mx=用于x输出亮度/色度的[XYZ]x

例如，假设颜色旋转矩阵为：

这可以表示为如下形式的等式的线性系统：

Ax=B

并且使用伪逆矩阵计算旋转矩阵x：

x＝(A^TA)^-1A^TB

如果给出我们所捕获的样品数据点的数量，可以对所计算的颜色旋转矩阵进行优化以最小化XYZ空间中的最小平方颜色失真。如果给出了更多均匀间隔的数据点，则所算出的颜色旋转矩阵会是显示器所进行的真实旋转操作的更精确表示。

本发明包括在多调制显示系统中延伸视角。当不具有红色、绿色或蓝色滤波器的现有LCD面板关于另一个面板用作背景或前景面板时，使用该现有LCD面板允许对比度增强的更高分辨率。当这些调光面板与不同分辨率的彩色LCD面板或类似比例的彩色LCD面板耦合时，该额外的分辨率变得更加重要，这是因为其允许在最小化可视伪像的情况下可在整个显示器上调整视角。

在基础面板具有正方形构形（2×2）的4个一组的像素（例如，与同一图像链中的其它调制器相比的子像素）的情况下，可以进行更好的控制，因为这使得水平方向和垂直方向上的像素/子像素分辨率加倍。如果子像素调光区域被当作单独的控制点，则可以将用于图像缩放的现有图像处理技术应用于这些子像素调光区域，从而允许可变视角和距离。为了扩大视角以适应多个同步的观察者，如图4D中的空间和范围滤波实施例所示，可以应用高斯或类似的低通滤波器。

本发明包括对用于恒定颜色的背光源进行控制。用于设置显示器背光源光级和颜色的传统方法包括从驱动背光源的一组电压或电流水平中进行选择。这些并没有将颜色或亮度由于部件或环境温度、部件老化或者其它因素导致的改变考虑进来。我们的背光控制方法包括向显示器发送目标颜色和亮度（通常具有调节后的RGB目标值），然后，将其与来自与背光源直接耦合的校准光和颜色传感器的值进行比较，其中使用反馈回路进行校正。这消除了显示器为了稳定到特定颜色所需的预热时间以及任何颜色或亮度随时间的偏移。这个反馈过程可以通过使用前向反馈混合驱动器（出于实时背光改变的目的）来加快。这使得背光能够立即响应于控制变化，同时仍然保持颜色和光传感器所保持的精确度。

本发明可以以包括这里以及上面所描述的硬件和处理的组合的多种形式来实现。图7A中示出了根据本发明的实施例的显示装置的另一种示例性实施例。背光源705包括产生背光715的反射性偏振器710。反射性偏振器对导向背光源的反射偏振表面的光进行反射和偏振。这样的反射包括已从反射式偏振器725弹回到背光源的光，这是因为其不具有通过显示器进行进一步下游处理所期望的取向。反射式偏振器的进一步反射改变反射光的偏振，从而向其提供通过反射式偏振器725并用于产生期望图像的另一次机会。

扩散器堆栈720对背光715进行平滑和扩散，并且反射性或其它类型的偏振器使具有期望的初始偏振的光通过以进行进一步的下游处理。对比度提高面板730（例如，可控“子像素”偏振器—又是“子像素”是因为对比度提高面板的像素可以具有比其对应的（例如，下游）图像生成面板的分辨率高的分辨率）对从背光源到观察者的图像/光链中的光进行局部调光或进一步局部调光（在背光源710自身局部调光的情况下，进一步局部调光）。扩散器堆栈735对经局部调光的光进行扩散，并且图像生成面板740（例如，LCD面板）对光施以最终调制（例如，颜色、亮度和空间分辨率），然后发出以向观察者显示。在图像生成面板前面包括偏振器（通常为吸收性）以实现彩色面板施以的调制。另外的防眩光或其它光处理层可以在图像生成面板前面。

现在参照图7B对关于像素的讨论进行详述，图7B提供了示出图像生成面板的像素与对比度提高面板的像素之间的可能关系的图。图像生成面板750包括多组红色、绿色和蓝色（RGB）可控元件，每个元件均组成彩色面板的像素。例如，一个像素被定义为colorLCD（i,j），其中i和j标识例如该像素或组成该像素的RGB三元组的行和列位置。在这种情况下，在对比度提高面板780中可以标识类似的位置，其中，局部调光像素群中与colorLCD（i,j）的RGB三元组对应的一组三个像素P1、P2和P3被标识为polarizer(i,j)（然而，P1、P2和P3也可以恰当地被称为子像素，因为它们光学地对应于（或调制）colorLCD像素的子像素区域）。

本发明包括使用具有不同分辨率的调制器。在这种情况下，可以不对如图7B所示的彩色面板和调光面板的像素进行对准（然而，即使在局部调光面板的像素与彩色面板的像素之间存在尺寸与布置之间的直接对应时，也不一定进行对准）。尽管如此，当对比度提高面板的像素具有比彩色面板的像素更小的尺寸或更大的分辨率（对比度提高面板的像素联合地进行调制以产生图像）时，对比度提高面板的像素可以被称为对比度提高面板的像素或彩色面板的子像素。

本发明可以被进一步扩展成具有附加调制器的显示器。例如，具有3个调制面板和用于驱动这些面板的技术的显示器。通过将附加的可控偏振器放置所讨论且图7示出的设计的前面，在显示器的输出处的光可以以线性或圆形的方式以不同偏振角转向。通过使用这种系统连同3D偏光眼镜，我们可以基于对第三个偏振面板的调制驱动来将显示器上的对象转向左眼或右眼。与传统的二维内容相比，可以以使用空间的、时间的或基于颜色的立体成像方法来以各种方式单独地或同时驱动该立体成像驱动层。

在图8中，显示器800包括与图7的实施例相关联的所有提出的部件以及附加的可控面板810。例如，附加的可控面板可以是结构类似于针对局部调光面板730所描述的示例性可控偏振器的可控偏振器。然而，此处对该面板进行控制以输出用于各个通道的图像。例如，这些通道可以是可通过观察眼镜815来观察的、分隔开的左眼观察通道或右眼观察通道，其中观察眼镜815包括对于左眼和右眼不同的滤波器。

例如，可以激励显示器800以交替地显示3D图像的左视图和右视图。然后，通过激励附加的可控偏振器以对与其观察通道一致的每幅图像进行偏振，可以将图像划分到不同的对应观察通道。例如，在左偏振和右偏振观察系统中，眼镜815可以被构造成在左眼透镜上包括P偏振滤波器以及在右眼透镜上包括S偏振滤波器。在这样的情况下，可控面板810被激励以使用左图像数据调制的光通过/将其转换为P偏振以及使用右图像数据调制的光通过/将其转换为S偏振。在另一个示例中，光可以分部分地用左或右图像数据来调制（例如，在任何给定时间从显示器发出的光既包括左图像的部分又包括右图像的部分），并且可控偏振器面板也分部分地被激励并与所显示的图像部分同步，以将那些可局部的图像转换成适当的偏振并随后通过偏振滤波器借助于左观察通道和右观察通道来观察。

除了3D外，图8的配置使得该设计能够被扩展成颜色更精确的HDR或3DHDR显示系统。结合在2D模式和3D模式下驱动对色彩表现的精确补偿的方法，可以产生无源3D显示。此外，可以实现混合2D/3D显示（对用于3D通道分离的附加调制器进行驱动或者进一步细化2D图像）。为了产生品质图像，可以在整个图像区域上执行颜色和亮度校正。显示器可在2D操作和3D操作之间切换，并且可以被配置成在同一个屏幕上同时驱动3D和2D。由于3D图像在两眼之间分开，所以它们容易不太亮。附加的滤色器可以应用于2D图像区域以使得3D区域和2D区域都表现为相同的亮度。也可以应用可能的颜色校正。

在一个实施例中，将附加的可控面板810用于2D显示和3D显示，并且用于在同时显示的2D图像和3D图像周围提供全黑边界。如图9所示，显示器900被激励以提供2D显示区域902和3D显示区域903。在2D显示区域902中，附加的可控面板810用于增大2D显示的动态范围和黑色电平。同时，在3D显示区域903中，附加的可控面板810用于将正显示的左通道图像或右通道图像的偏振转向与对应的左观察通道或右观察通道一致的偏振。最后，在2D显示区域和3D显示区域周围的边界区域中，附加的可控面板810用于增加黑度（例如，使黑色边界更暗）或者增大边界区域。

同样与2D图像相比，任何特定的3D实现的变型可以包括例如快门式样、每像素转向和基于最亮区域色度的技术的混合。例如，对于快门式样，一个实施例通过利用偏振层将整个图像转向左眼或右眼来交替地显示左图像和右图像（虽然以减小的帧速或1/2帧速）。对于像素转向实施例，在左图像和右图像不同的情况下，可以在对一只眼或另一只眼交替的像素处进行转向（虽然以每图像减小的1/2分辨率）。在最亮区域实施例中，来自双眼的图像的每个像素找出的最大亮度，然后使用两个图像之间的亮度差（deltaluminance）将适当的光比例转向双眼（虽然调光器通道的颜色分辨率减小）。

本发明包括使用软件来启用和/或禁用HDR显示器上的高动态范围特征。例如，本发明包括封装一种软件系统，当在图形驱动器中启用插件或激活模式时，该软件系统启用视频/显示性能。这会使得用户能够在点击图形驱动器UI上的按钮时在LDR（低动态范围）模式和HDR（高动态范围）模式之间进行切换，并且通过已在本公开内容中描述的硬件设计中的任一种来启用/禁用显示器上的HDR性能。相似地，也可以通过安装在使用上述显示器的系统上的软件或插件来进行2D模式和3D模式的启用。

部分地，使用术语“图像生成面板”和“对比度提高面板”描述了本发明。然而，应当理解，两个面板都生成图像，并且两个面板都将对比度赋予到最终图像以进行显示。在所描述的大多数实施例中，图像生成面板通过滤光和亮度调制的组合来赋予颜色和对比度，并且对比度提高面板通过亮度调制来赋予对比度或增强对比度。还应当理解，在一个或多个对比度提高面板和/或图像生成面板中，对比度提高面板也可以包括滤色或其它功能变型。

在描述附图所示的本发明的优选实施例时，为清楚起见，采用了特定术语。然而，本发明并不旨在限于所选的特定术语，应当理解，每个特定元件包括以相似方式操作的所有技术等同物。此外，发明人认识到，新开发的现在未知的新技术也可以替代所述的部件且仍不背离本发明的范围。也应当按照任意和所有可获得的等同物来考虑描述的所有其它物品，包括但不限于面板、LCD、偏振器、可控面板、显示器、滤波器、眼镜、软件和/或算法等。

计算机领域的技术人员显而易见的是，可以使用传统的通用数字计算机或专门的数字计算机或者根据本公开内容的教导所编程的微处理器来方便地实现本发明的各部分。

软件领域的技术人员显而易见的是，熟练的程序员基于本公开内容的教导可以容易地准备适当的软件编码。本领域的技术人员基于本公开内容容易显而易见的是，也可以通过准备专用集成电路或者通过将传统部件电路的适当网络互连来实现本发明。

本发明包括计算机程序产品，其是存储有可以用来控制或使得计算机执行本发明的任一处理的指令的存储介质。该存储介质可以包括但不限于包括软盘、迷你盘（MD）、光盘、DVD、HD-DVD、蓝光盘、CD-ROM、CD或DVDRW+/-、微驱动器和磁光盘的任意类型的盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪存装置（包括闪存卡、记忆棒）、磁卡或光卡、SIM卡、MEMS、纳米系统（包括分子记忆IC）、RAID装置、远程数据存储装置/大容量外存储器/仓储、或者任何类型的适于存储指令和/或数据的介质或装置。

本发明包括存储在任何一种计算机可读的介质上的软件，该软件用于控制通用/专用计算机或微处理器的硬件以及用于使得计算机或微处理器与用户或利用本发明的结果的其它机构进行交互。这样的软件可以包括但不限于装置驱动器、操作系统和用户应用程序。最后，如上所述，这样的计算机可读介质还包括用于实现本发明的软件。

包括在通用/专用计算机或微处理器中的编程（软件）是用于实现本发明的教导的软件模块，包括但不限于：计算局部调光面板的像素/子像素模糊；计算颜色校正或表征；制备图像信号并将它们应用于驱动器和/或其它电子装置以激励显示器中的背光源、面板或其它装置；计算亮度值以及基于此处所述的因素中的任一个来对亮度进行插值、平均或调整，所述因素包括待显示的图像的区域或像素的期望亮度、以及根据本发明的处理对结果的显示、存储或通信。

本发明可以适当地包括、包含或基本上包含此处所述的要素（本发明的各种部件或特征）及其等同物中的任一个。另外，可以在缺少任意元素的情况下实现本文所说明性地公开的本发明，无论本文中是否具体公开。明显地，根据上述教导可以对本发明进行很多修改和变化。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于本文所具体描述的方式的方式来实现。

因此，本发明可以以本文所描述的任何形式来实现，包括但不限于以下描述本发明的某些部分的结构、特征和功能的枚举示例实施例：

EEE1.一种显示器，包括图像生成面板和对比度提高面板，其中，所述对比度提高面板包括不具有滤色器的LCD面板。

EEE2.根据EEE1所述的显示器，其中，所述对比度提高面板放置在所述图像生成面板的下游。

EEE3.根据EEE1所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率大于所述图像生成面板的分辨率。

EEE4.根据EEE1所述的显示器，其中，所述图像生成面板包括基于滤色器的LCD面板，所述LCD面板与所述对比度提高面板具有相同的偏振旋转设计。

EEE5.根据EEE1所述的显示器，其中，所述对比度提高面板与所述图像生成面板邻接。

EEE6.根据EEE1所述的显示器，还包括控制器，所述控制器包括图像生成面板激励模块和对比度提高面板激励模块，并被连接以利用由对应的激励模块产生的控制数据来激励所述图像生成面板和所述对比度提高面板两者。

EEE7.根据EEE6所述的显示器，其中，对所述图像生成面板的激励部分地基于从所述对比度提高面板激励模块到所述图像生成面板激励模块的反馈。

EEE8.根据EEE6所述的显示器，其中，所述控制器被配置成输入来自标准化高分辨率的介质源的数据，所述图像生成面板被选择以能够产生所述标准化高分辨率的图像，以及所述对比度提高面板被配置成使用与所述图像生成面板的分辨率不同的分辨率来增大对比度。

EEE9.根据EEE8所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率大于所述图像生成面板的分辨率。

EEE10.根据EEE8所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率等于所述图像生成面板的分辨率。

EEE11.根据EEE8所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率小于所述图像生成面板的分辨率。

EEE12.根据EEE1所述的显示器，其中，所述图像生成面板包括滤色层、有源层和偏振滤波层，并且所述对比度提高面板包括有源层和偏振滤波层。

EEE13.根据EEE12所述的显示器，其中，所述图像生成面板和所述对比度提高面板的层被布置成将所述图像生成面板的有源层和所述对比度提高面板的有源层尽可能接近地放置在一起。

EEE14.根据EEE1所述的显示器，其中，所述图像生成层由至少一个侧入式光源阵列从背后照亮。

EEE15.根据EEE14所述的显示器，还包括对比度层扩散器，所述对比度层扩散器具有仅遮蔽所述对比度提高面板的高频细节的分辨率。

EEE16.根据EEE14所述的显示器，其中，所述光源阵列包括RGB光源、RGBW光源、RGB加至少一个附加的原色光源和其它多原色光源颜色组合中的至少一种。

EEE17.根据EEE14所述的显示器，其中，所述至少一个侧光式光源阵列局部调光。

EEE18.根据EEE14所述的显示器，其中，所述光源包括不同颜色，并且每种颜色的亮度是单独可控的。

EEE19.根据EEE1所述的显示器，还包括上游扩散器和下游扩散器，其中，所述上游扩散器具有相对粗糙的扩散分辨率并且被配置成对被配置成照亮所述对比度提高面板的背光进行扩散，以及所述下游扩散器具有被配置成遮蔽所述对比度提高面板的高频细节和不受控特征中的至少一个的相对精细的扩散分辨率。

EEE20.根据EEE19所述的显示器，其中，所述下游扩散器遮蔽所述对比度提高面板的高频细节，同时保持所述对比度提高面板发出的最大亮度水平和最小亮度水平。

EEE21.根据EEE1所述的显示器，还包括光源阵列，其中，所述对比度提高层被放置成由所述光源阵列从背后照亮，并且所述光源阵列和所述对比度提高面板被布置成使得从所述光源阵列穿过所述对比度提高面板的光照亮所述图像生成面板。

EEE22.根据EEE21所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率大于所述图像生成面板的分辨率。

EEE23.根据EEE21所述的显示器，其中，所述对比度提高面板产生所述显示器要显示的图像的基本版本，并且所述图像生成面板进一步调制所述基本图像以产生所述要显示的图像。

EEE24.根据EEE23所述的显示器，其中，所述基本图像包括与所述要显示的图像的亮度强度成比例的亮度强度。

EEE25.根据EEE24所述的显示器，其中，所述亮度强度基本图像是比所述要显示的图像更锐利的图像。

EEE26.根据EEE24所述的显示器，其中，所述基本图像是亮度水平与所述要显示的图像的亮度水平成比例的模糊近似。

EEE27.根据EEE1所述的显示器，还包括控制器，所述控制器连接至所述图像生成面板和所述对比度提高面板，并且被配置成向所述图像生成面板提供第一经处理的图像数据并向所述对比度提高面板提供第二经处理的图像数据，其中，所述第一经处理的图像数据部分地基于从介质源输入的图像数据和来自所述第二经处理的图像数据的产生的反馈而生成。

EEE28.根据EEE27所述的显示器，其中，所述第一经处理的图像数据包括所述输入图像数据的全色高分辨率版本，以及所述第二经处理的图像数据包括与所述输入图像数据成比例的亮度水平的映射。

EEE29.根据EEE1所述的显示器，还包括背光源，其中，所述图像生成面板位于所述背光源与所述对比度提高面板之间。

EEE30.根据EEE29所述的显示器，还包括背光源，其中，所述对比度提高面板位于所述背光源与所述图像生成面板之间。

Claims

1.一种显示器，包括图像生成面板、对比度提高面板和位于所述图像生成面板与所述对比度提高面板之间的中游扩散器，其中，所述中游扩散器具有保持所述面板之间的光的调制分辨率的扩散分辨率，所述对比度提高面板相对于所述图像生成面板反转以使得所述面板的有源层更接近地放置在一起。

2.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述图像生成面板放置在所述对比度提高面板的下游，并且所述中游扩散器包括保持从所述对比度提高面板发出的光的偏振的保偏扩散器。

3.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率大于所述图像生成面板的分辨率，并且所述中游扩散器包括保持所述面板之间的光的偏振的保偏扩散器。

4.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述图像生成面板包括具有偏振旋转设计的基于滤色器的LCD面板，所述对比度提高面板具有偏振旋转设计，并且所述中游扩散器被配置成保持所述面板之间的光的偏振。

5.根据权利要求1所述的显示器，还包括控制器，所述控制器包括图像生成面板激励模块和对比度提高面板激励模块，所述控制器被连接以利用由对应的激励模块产生的控制数据来激励所述图像生成面板和所述对比度提高面板两者，其中，所述对比度提高面板控制数据包括基于亮度和调整局部对比度的非线性转移函数的颜色校正。

6.根据权利要求5所述的显示器，其中，对所述图像生成面板的激励部分地基于从所述对比度提高面板激励模块到所述图像生成面板激励模块的包括经颜色校正的控制数据的反馈，并且其中，所述图像生成面板激励被配置成进一步对由所述中游扩散器扩散的、具有由所述对比度提高面板保持的偏振的光进行调制。

7.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述控制器被配置成输入来自标准化高分辨率的介质源的数据，所述图像生成面板被选择以能够产生所述标准化高分辨率的图像，并且所述对比度提高面板被配置成使用与所述图像生成面板的分辨率不同的分辨率来增大对比度，并且其中，所述图像生成面板使用包括未经所述非线性转移函数修改的经颜色校正的控制数据的反馈。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率大于所述图像生成面板的分辨率，并且所述中游扩散器包括被配置成遮蔽经所述对比度提高面板调制的光的不受控特征的光学低通滤波器。

9.根据权利要求1、2、4、5、6、7中任一项所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率等于所述图像生成面板的分辨率，并且所述中游扩散器是被配置成遮蔽经所述对比度提高面板调制的光的不受控特征的光学低通滤波器。

10.根据权利要求1、2、4、5、6、7中任一项所述的显示器，其中，所述对比度提高面板的分辨率小于所述图像生成面板的分辨率，并且所述中游扩散器是被配置成遮蔽经所述对比度提高面板调制的光的不受控特征的光学低通滤波器。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的显示器，其中，所述图像生成面板包括滤色层、有源层和偏振滤波层，所述对比度提高面板包括有源层和偏振滤波层，并且所述中游扩散器被配置成保持所述面板之间的光的偏振。

12.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述图像生成面板和所述对比度提高面板的层被布置成将所述图像生成面板的有源层和所述对比度提高面板的有源层尽可能接近地放置在一起。

13.根据权利要求1至7中任一项所述的显示器，其中，所述图像生成层由至少一个侧光式光源阵列从背后照亮。

14.根据权利要求13所述的显示器，其中，所述中游扩散器使基频和包括所述基频的最低的4个谐波的谐波通过并且保持所述面板之间的光的偏振。

15.根据权利要求13所述的显示器，其中，所述光源阵列包括RGB光源、RGBW光源、RGB加至少一个附加的原色光源和其它多原色光源颜色组合中的至少一种。