CN104111552B - 多基色液晶显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多基色液晶显示器及其驱动方法。该多基色液晶显示器包括LED背光源(1)、及液晶显示面板(3)；LED背光源(1)包括数个红色、绿色、蓝色、青色LED(11、12、13、14)；液晶显示面板(3)包括一CF基板(33)，该CF基板(33)包括数个红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)。第一色场时，所述红色、绿色、蓝色LED(11、12、13)开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)的光分别为红光R、绿光G、蓝光B；第二色场时，所述红色、青色LED(11、14)开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)的光分别为红光R、第一青色光C1、第二青色光C2，能基本实现自然界所有物体色的全覆盖。

Description

多基色液晶显示器及其驱动方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种多基色液晶显示器及其驱动方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。如：液晶电视、移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。

现有市场上的液晶显示器大部分为背光型液晶显示器，其包括壳体、设于壳体内的液晶面板及设于壳体内的背光模组(Backlight Module)。

目前常见的液晶面板的结构是由一彩色滤光片基板(Color Filter，CF)、一薄膜晶体管阵列基板(Thin Film Transistor Array Substrate，TFT Array Substrate)、以及一配置于两基板间的液晶层(Liquid Crystal Layer)所构成，其工作原理是通过在两片玻璃基板上施加驱动电压来控制液晶层的液晶分子的旋转，将背光模组提供的光线折射出来产生图像。

背光模组依照光源入射位置的不同分成侧入式背光模组与直下式背光模组两种。直下式背光模组是将发光光源例如阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)设置在液晶面板后方，光线经扩散板均匀化后形成面光源提供给液晶面板。而侧入式背光模组是将背光源LED灯条(Light Bar)设于液晶面板侧后方的背板边缘处，LED灯条发出的光线从导光板(Light Guide Plate，LGP)一侧的入光面进入导光板，经反射和扩散后从导光板出光面射出，再经由光学膜片组，以形成面光源提供给液晶面板。

随着显示技术的进步，液晶显示器朝着高解析度、高色域的方向发展。现有技术中实现高色域的主要方式是采用由蓝色发光芯片与红色、绿色荧光粉封装的LED，配合增加彩色滤光片厚度的方式实现。如图1所示，采用传统的封装钇铝石榴石(Yttrium AluminumGarnet，YAG)荧光粉的LED作为背光源的液晶显示器，其NTSC色域仅为62％，远不能覆盖自然界所有物体色的色域范围(Pointer’s gamut)；即使通过改善背光源与彩色滤光片制得的较高色域的液晶显示器，其NTSC色域达92％，也无法完全覆盖自然界的所有物体色。

场时序(Field Sequential Color，FSC)液晶显示器，能够进一步拓宽色域。现有的场时序液晶显示器通过快速的把红、绿、蓝三色图像信息分时显示在液晶显示面板上，利用人眼的视觉暂留特性合成彩色画面，即把一幅画面分成若干子色场，依次显示红色、绿色、蓝色等子画面，通过人眼视觉暂留，在视网膜上利用时间混色法将三基色累加、合并，从而呈现出彩色画面。但现有的场时序液晶显示器的色域仍不能完全覆盖自然界的所有物体色。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多基色液晶显示器，能够进行多基色显示，大幅拓宽液晶显示器的色域，基本实现自然界所有物体色的全覆盖，提高液晶显示器的显示品质与竞争力。

本发明的目的还在于提供一种多基色液晶显示器的驱动方法，实现由两个色场来进行多基色显示，从而大幅拓宽液晶显示器的色域，基本实现自然界所有物体色的全覆盖。

为实现上述目的，本发明首先提供一种多基色液晶显示器，包括LED背光源、及位于该LED背光源上方的液晶显示面板；所述LED背光源包括数个红色、绿色、蓝色、青色LED；所述液晶显示面板包括一CF基板，该CF基板包括数个红色、绿色、蓝色滤光片，每一红色、绿色、蓝色滤光片分别对应一子像素，所述绿色、蓝色滤光片的穿透频谱包含所述青色LED所发出的青色光的波长范围。

该多基色液晶显示器通过第一、第二色场的组合来显示整幅图像；第一色场时，所述红色、绿色、蓝色LED开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片的光分别为红光R、绿光G、蓝光B，构成所述整幅图像的第一子帧；第二色场时，所述红色、青色LED开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片的光分别为红光R、第一青色光C1、第二青色光C2，构成所述整幅图像的第二子帧。

所述红色LED所发出的红光波长范围为620-660nm，其半高峰宽为25-40nm；所述绿色LED所发出的绿光波长范围为520-540nm，其半高峰宽为20-40nm；所述蓝色LED所发出的蓝光波长范围为435-460nm，其半高峰宽为15-25nm；所述青色LED所发出的青色光波长范围为490-520nm，其半高峰宽为20-40nm。

所述绿色滤光片的穿透频谱为460-630nm；所述蓝色滤光片的穿透频谱为400-530nm。

所述红色LED所发出的红光波长为632nm，其半高峰宽为32nm；所述绿色LED所发出的绿光波长为539nm，其半高峰宽为25nm；所述蓝色LED所发出蓝光波长为450nm，其半高峰宽为18nm；所述青色LED所发出的青色光波长为509nm，其半高峰宽为26nm；透过所述绿色、蓝色滤光片的第一青色光C1、第二青色光C2的波长分别为510nm、505nm。

所述第一色场的红光R与第二色场的红光R各占所述整幅图像所需红光的一半。

所述第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值不同，所述整幅图像由红、绿、蓝、第一青色、第二青色五基色显示。

所述第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值相同，所述整幅图像由红、绿、蓝、青四基色显示。

所述液晶显示面板还包括一设于所述CF基板下方的TFT基板、及配置于所述TFT基板与CF基板之间的液晶层。

本发明还提供一种多基色液晶显示器的驱动方法，包括如下步骤：

步骤1、输入整幅图像所要显示的R、G、B信号；

步骤2、将所述R、G、B信号进行色度变换转换至R、G、B、C1、C2色空间；

步骤3、对R、G、B、C1、C2信号进行灰阶修正，得到修正后的R’、G’、B’、C1’、C2’的灰阶信号；

步骤4、将R’、G’、B’的灰阶信号输出为第一色场；

步骤5、将R’、C1’、C2’的灰阶信号输出为第二色场。

所述步骤4中R’的灰阶信号与步骤5中R’的灰阶信号的灰阶值相同。

本发明的有益效果：本发明的一种多基色液晶显示器，在显示第一色场时，所述红色、绿色、蓝色LED开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片的光分别为红光R、绿光G、蓝光B；显示第二色场时，所述红色、青色LED开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片的光分别为红光R、第一青色光C1、第二青色光C2，因而能够进行多基色显示，大幅拓宽液晶显示器的色域，基本实现自然界所有物体色的全覆盖，提高液晶显示器的显示品质与竞争力。本发明的多基色液晶显示器的驱动方法，通过依次对R、G、B信号进行转换、修正、输出，实现由两个色场来进行多基色显示，从而大幅拓宽液晶显示器的色域，基本实现自然界所有物体色的全覆盖。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为现有液晶显示器的色域图；

图2为本发明多基色液晶显示器的示意图；

图3为本发明多基色液晶显示器显示第一色场的示意图；

图4为本发明多基色液晶显示器显示第二色场的示意图；

图5为本发明多基色液晶显示器的R、G、B、C四色LED的光谱图；

图6为本发明多基色液晶显示器的CF基板的频谱图；

图7为本发明多基色液晶显示器的第一色场、第二色场的背光光谱图；

图8为本发明多基色液晶显示器的第二色场显示的C1光、C2光的光谱图；

图9为本发明多基色液晶显示器与现有液晶显示器的色域对比图；

图10为本发明多基色液晶显示器与现有液晶显示器的穿透率对比图；

图11为本发明多基色液晶显示器的驱动方法的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图2至图4，本发明首先提供一种多基色液晶显示器。该多基色液晶显示器包括LED背光源1、及位于该LED背光源1上方的液晶显示面板3。

所述LED背光源1包括数个红色LED11、绿色LED12、蓝色LED13、青色LED14。该数个红色LED11、绿色LED12、蓝色LED13、青色LED14交替排列。

具体的，所述红色LED11所发出的红光波长范围为620-660nm，其半高峰宽(FullWidth at Half Maximum，FWHM)为25-40nm；所述绿色LED12所发出的绿光波长范围为520-540nm，其半高峰宽为20-40nm；所述蓝色LED13所发出的蓝光波长范围为435-460nm，其半高峰宽为15-25nm；所述青色LED14所发出的青色光波长范围为490-520nm，其半高峰宽为20-40nm。

进一步的，如图5所示，本发明所采用的实施例为所述红色LED11所发出的红光波长为632nm，其半高峰宽为32nm；所述绿色LED12所发出的绿光波长为539nm，其半高峰宽为25nm；所述蓝色LED13所发出的蓝光波长为450nm，其半高峰宽为18nm；所述青色LED14所发出的青色光波长为509nm，其半高峰宽为26nm。

所述液晶显示面板3包括一CF基板33、一设于所述CF基板33下方的TFT基板31、及配置于所述TFT基板31与CF基板33之间的液晶层35。

所述CF基板33包括数个红色滤光片331、绿色滤光片333、蓝色滤光片335，每一红色、绿色、蓝色滤光片331、333、335分别对应一子像素。所述数个红色、绿色、蓝色滤光片331、333、335可按照任意顺序进行排列。特别需要说明的是，所述绿色、蓝色滤光片333、335的穿透频谱包含所述青色LED14所发出的青色光的波长范围，以保证所述青色LED14发出的青色光能够穿透，具体的，如图6所示，所述绿色滤光片333的穿透频谱为460-630nm、所述蓝色滤光片335的穿透频谱为400-530nm，均包含了所述青色LED14所发出的青色光的波长范围490-520nm。

该多基色液晶显示器通过第一、第二色场的组合来显示整幅图像。如图3所示，显示第一色场时，所述红色、绿色、蓝色LED11、12、13开启，青色LED14关闭，该第一色场的背光光谱如图7所示，同时与所述红色、绿色、蓝色滤光片331、333、335对应的各个子像素开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片331、333、335的光分别为红光R、绿光G、蓝光B，构成所述整幅图像的第一子帧；如图4所示，显示第二色场时，所述红色、青色LED11、14开启，所述绿色、蓝色LED12、13关闭，该第二色场的背光光谱如图7所示，同时与所述红色、绿色、蓝色滤光片331、333、335对应的各个子像素开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片331、333、335的光分别为红光R、第一青色光C1、第二青色光C2，构成所述整幅图像的第二子帧。

进一步的，所述第一色场的红光R与第二色场的红光R各占所述整幅图像所需红光的一半。

所述第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值可根据演算法计算得出。

若采取RGB到RGBC1C2五基色演算法，则计算得出的第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值不同，所述整幅图像由红、绿、蓝、第一青色、第二青色五基色显示。具体的，如图8所示，在本发明采用的实施例中，将第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值设置为不同，则所述青色LED14所发出的青色光经过所述绿色、蓝色滤光片333、335滤光后，形成的第一青色光C1的波长为510nm、其半高峰宽为26nm，第二青色光C2的波长为505nm、其半高峰宽为25nm。由此可见，相对于所述青色LED14所发出的波长为509nm的青色光，光谱的波长出现了左右移动，产生了两个青色光色点，拓宽了色域，如图9所示，当所述整幅图像由红、绿、蓝、第一青色、第二青色五基色显示时，该多基色液晶显示器的色域可达到136％，基本覆盖了自然界的所有物体色的范围。

若采取RGB到RGBC四基色演算法，则计算得出的第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值相同，所述整幅图像由红、绿、蓝、青四基色显示。如图9所示，当所述整幅图像由红、绿、蓝、青色四基色显示时，该多基色液晶显示器的色域为128％，小于五基色显示的136％的色域。由此可见，搭配适当的演算法，可以充分利用第一青色光C1、第二青色光C2来拓宽液晶显示显示器的色域。

值得一提的是，本发明的多基色液晶显示器不仅可以拓宽色域，还能提高光线穿透率，如图10所示，本发明的多基色液晶显示器显示第一色场时的光线穿透率为7.70％、显示第二色场时的光线穿透率为8.71％，均大于现有产品7.30％的光线穿透率。

请参阅图11，同时参阅图3、图4，在该多基色液晶显示器的基础上，本发明还提供一种多基色液晶显示器的驱动方法，包括如下步骤：

步骤1、输入整幅图像所要显示的R、G、B信号；

步骤2、将所述R、G、B信号进行色度变换转换至R、G、B、C1、C2色空间；

步骤3、对R、G、B、C1、C2信号进行灰阶修正，得到修正后的R’、G’、B’、C1’、C2’的灰阶信号；

步骤4、将R’、G’、B’的灰阶信号输出为第一色场；

步骤5、将R’、C1’、C2’的灰阶信号输出为第二色场。

具体的，所述步骤2采用以下关系式将所述R、G、B信号进行色度变换转换至R、G、B、C1、C2色空间：

$\left\{\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right\}=B_{3\×5}\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\\ C_1\\ C_2\end{array}\right],B_{3\×5}=\left\{\begin{array}{ccccc}{r^{\′}}_{11}& {r^{\′}}_{12}& {r^{\′}}_{13}& {r^{\′}}_{14}& {r^{\′}}_{15}\\ {g^{\′}}_{21}& {g^{\′}}_{22}& {g^{\′}}_{23}& {g^{\′}}_{24}& {g^{\′}}_{25}\\ {b^{\′}}_{31}& {b^{\′}}_{32}& {b^{\′}}_{33}& {b^{\′}}_{33}& {b^{\′}}_{33}\end{array}\right\}.....\left(1\right)$

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right]=C_{3\×4}\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\\ C_1\end{array}\right]=D_{3\×3}\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]+P\left[C_1\right],D_{3\×3}=\left\{\begin{array}{ccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}\\ g_{21}& g_{22}& g_{23}\\ b_{31}& b_{32}& b_{33}\end{array}\right\}...\left(2\right)$

$\left[\begin{array}{c}{X}^{\′\′}\\ Y^{\′\′}\\ Z^{\′\′}\end{array}\right]={C^{\′}}_{3\×4}\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\\ C_2\end{array}\right]=E_{3\×3}\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]+P^{\′}\left[C_2\right],E_{3\×3}=\left\{\begin{array}{ccc}{r^{\′\′}}_{11}& {r^{\′\′}}_{12}& {r^{\′\′}}_{13}\\ {g^{\′\′}}_{21}& {g^{\′\′}}_{22}& {g^{\′\′}}_{23}\\ {b^{\′\′}}_{31}& {b^{\′\′}}_{32}& {b^{\′\′}}_{33}\end{array}\right\}........\left(3\right)$

其中，R、G、B、C1、C2分别代表各种颜色的信号，X、Y、Z分别代表对应各信号的CIE1931标准色度图中的彩色值。

针对(1)式，将第一、第二色场的三个子像素完全开启(如8bit液晶显示面板，三个子像素完全开启即最高灰阶开启，为255灰阶)时，设置该第一、第二色场进行时序颜色叠加后形成的白光色度为目标色度(如X＝0.28，Y＝0.29)，可利用最高灰阶开启时的白点得到该(1)式中的矩阵B_3×5参数。

(2)式、(3)式分别为C1、C2与R、G、B的关系式，可利用现有的R、G、B转换至R、G、B、C的技术得到。

将(2)式、(3)式代入(1)式即可唯一解出R、G、B、C1、C2。

所述步骤3是为了解决由于液晶响应速度而导致的色偏问题，通过查询预设的加速驱动(Over Driving)表来确定灰阶修正值，然后对R、G、B、C1、C2信号进行相应的灰阶修正，得到修正后的R’、G’、B’、C1’、C2’的灰阶信号。

所述步骤4中R’的灰阶信号与步骤5中R’的灰阶信号的灰阶值相同。

综上所述，本发明的一种多基色液晶显示器，在显示第一色场时，所述红色、绿色、蓝色LED开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片的光分别为红光R、绿光G、蓝光B；显示第二色场时，所述红色、青色LED开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片的光分别为红光R、第一青色光C1、第二青色光C2，因而能够进行多基色显示，大幅拓宽液晶显示器的色域，基本实现自然界所有物体色的全覆盖，提高液晶显示器的显示品质与竞争力。本发明的多基色液晶显示器的驱动方法，通过依次对R、G、B信号进行转换、修正、输出，实现由两个色场来进行多基色显示，从而大幅拓宽液晶显示器的色域，基本实现自然界所有物体色的全覆盖。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种多基色液晶显示器，其特征在于，包括LED背光源(1)、及位于该LED背光源(1)上方的液晶显示面板(3)；所述LED背光源(1)包括数个红色、绿色、蓝色、青色LED(11、12、13、14)；所述液晶显示面板(3)包括一CF基板(33)，该CF基板(33)包括数个红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)，每一红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)分别对应一子像素，所述绿色、蓝色滤光片(333、335)的穿透频谱包含所述青色LED(14)所发出的青色光的波长范围；

该多基色液晶显示器通过第一、第二色场的组合来显示整幅图像；第一色场时，所述红色、绿色、蓝色LED(11、12、13)开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)的光分别为红光R、绿光G、蓝光B，构成所述整幅图像的第一子帧；第二色场时，所述红色、青色LED(11、14)开启，透过所述红色、绿色、蓝色滤光片(331、333、335)的光分别为红光R、第一青色光C1、第二青色光C2，构成所述整幅图像的第二子帧。

2.如权利要求1所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述红色LED(11)所发出的红光波长范围为620-660nm，其半高峰宽为25-40nm；所述绿色LED(12)所发出的绿光波长范围为520-540nm，其半高峰宽为20-40nm；所述蓝色LED(13)所发出的蓝光波长范围为435-460nm，其半高峰宽为15-25nm；所述青色LED(14)所发出的青色光波长范围为490-520nm，其半高峰宽为20-40nm。

3.如权利要求1所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述绿色滤光片(333)的穿透频谱为460-630nm；所述蓝色滤光片(335)的穿透频谱为400-530nm。

4.如权利要求2所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述红色LED(11)所发出的红光波长为632nm，其半高峰宽为32nm；所述绿色LED(12)所发出的绿光波长为539nm，其半高峰宽为25nm；所述蓝色LED(13)所发出的蓝光波长为450nm，其半高峰宽为18nm；所述青色LED(14)所发出的青色光波长为509nm，其半高峰宽为26nm；透过所述绿色、蓝色滤光片(333、335)的第一青色光C1、第二青色光C2的波长分别为510nm、505nm。

5.如权利要求1所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述第一色场的红光R与第二色场的红光R各占所述整幅图像所需红光的一半。

6.如权利要求1所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值不同，所述整幅图像由红、绿、蓝、第一青色、第二青色五基色显示。

7.如权利要求1所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述第一青色光C1、与第二青色光C2的灰阶值相同，所述整幅图像由红、绿、蓝、青四基色显示。

8.如权利要求1所述的多基色液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示面板(3)还包括一设于所述CF基板(33)下方的TFT基板(31)、及配置于所述TFT基板(31)与CF基板(33)之间的液晶层(35)。

9.一种如权利要求1所述的多基色液晶显示器的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、输入整幅图像所要显示的R、G、B信号；

步骤2、将所述R、G、B信号进行色度变换转换至R、G、B、第一青色光C1、第二青色光C2色空间；

步骤3、对R、G、B、第一青色光C1、第二青色光C2信号进行灰阶修正，得到修正后的R’、G’、B’、修正后的第一青色光C1’、修正后的第二青色光C2’的灰阶信号；

步骤4、将R’、G’、B’的灰阶信号输出为第一色场；

步骤5、将R’、修正后的第一青色光C1’、修正后的第二青色光C2’的灰阶信号输出为第二色场。

10.如权利要求9所述的多基色液晶显示器的驱动方法，其特征在于，所述步骤4中R’的灰阶信号与步骤5中R’的灰阶信号的灰阶值相同。