CN104112436B

CN104112436B - 一种采用彩色滤光片与场序的彩色液晶图像显示方法

Info

Publication number: CN104112436B
Application number: CN201410317962.XA
Authority: CN
Inventors: 刘木清
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-07-07
Also published as: CN104112436A

Abstract

本发明提供一种采用彩色滤光片与场序结合的彩色液晶图像显示方法。该方法将采用彩色滤光片的空间混色法与采用场序控制的时间混色法结合。该方法即原理上将每帧图像分为2或者2以上子帧，其中至少一个子帧通过彩色滤光片传输两种或者两种以上原色的图像信息，其它子帧传输一个或以上的原色的图像信息。该方法可获得较高的背光源能量利用率并有效的缩短液晶显示时间。

Description

一种采用彩色滤光片与场序的彩色液晶图像显示方法

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，具体涉及一种采用彩色滤光片与场序的液晶图像显示方法。

背景技术

目前彩色液晶图像显示技术主要通过在每个液晶像素中增加红绿蓝(B，G，R)三个彩色滤光片，分别透过红，绿，蓝三原色光，由于每个液晶像素中BGR三个滤光片距离小于人眼的分辨率因而三原色在人眼视觉感应中自动相加，最终形成相应的彩色图像。但是，这种方法的能量效率非常低，主要是在一个液晶像素中，B，G，B三个单色滤光片面积最大只能是像素总面积的1/3，因而这种方法的R，G，B三色光的透过率最多只有1/3。也就是说，采用滤光片进行三原色图像相加实现彩色液晶图像显示的能量效率最多只能是1/3。

为克服这个缺陷，场序技术是摒弃彩色滤光片，通过将每帧图像分为R，G，B三个单色子帧，在第一个子帧只有R光背光源点亮，因而相当于只显示了R图像子帧，其后分别显示G图像子帧与B图像子帧。只要三个子帧的时间相差小于人员的时间分辨率，因而三个子帧的图像自动在人眼相加，形成彩色图像。但是，目前较高质量的液晶显示器件的时间响应为8ms左右，三个子帧的总体时间将大于24ms，这个是人眼的临界时间分辨值。因而，采用场序方法实现才是图像显示的技术尚不能被推广使用。

本发明提出一种将彩色滤光片与场序技术结合的方法，既能有效的提高背光源的能量利用率，同时又能使每一彩色图像的显示时间大大降低。该方法同时使采用三种以上原色的液晶图像显示技术成为可能。

发明内容

本发明的目的是提出一种彩色液晶图像显示方法，该方法既能有效的提高光源的能量利用率，同时又能使每一彩色图像的显示时间大大降低。该方法同时使采用三种以上原色的液晶图像显示技术成为可能。

本发明采用彩色滤光片与场序结合的彩色液晶图像显示方法，具体步骤如下：

(1)以三个或三个以上原色表征彩色图像的信息，同时液晶像素具有同等数量的与各原色对应颜色的背光源，将彩色图像分为2个或2个以上子帧，其中至少一个子帧含2种或者2种以上的原色的图像信息；

(2)按照步骤(1)得到的子帧，每个子帧通过场序方式分别传送，即在第一场序时间传递第一子帧，之后第二场序时间传递第二子帧，第三及以上子帧的传送以此类推；以完成全部子帧图像信息的传递；由于每个场序的时间间隔很短，因而实际观察到的即为彩色图像信息，从而实现了彩色图像显示；各子帧的传递方式具体如下:

如果该子帧中只含一种原色的图像信息，则开启该原色对应颜色的背光源，同时每个液晶像素中的至少一块彩色滤光片可以透过该颜色的光，这样可以实现传递该子帧；

如果该子帧中含两种或两种以上原色的图像信息，则开启这些原色对应颜色的背光源，同时对于每一种颜色的光每个液晶像素中的至少一块彩色滤光片可以透过该颜色的光，这样可以实现传递带有多个原色图像信息的子帧。

本发明中，彩色图像采用三原色表征，背光源由三原色X1，X2，X3对应颜色的三个光源组成，将彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

一个子帧图像包括X1，X2图像信息；另一子帧包括X3图像信息。这时每个液晶像素上包含两个彩色滤光片，所述两个彩色滤光片分别为同时透过X1，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X2，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片，或者分别为只透过X1对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X2，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片；或者同时透过X1，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片及透过X2对应颜色的背光源的彩色滤光片。

本发明中，彩色图像采用四原色混色表征。背光源由四原色X1，X2，X3，X4对应颜色的四个光源组成，将彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

一个子帧图像包括X1，X2图像信息；另一子帧包括X3，X4图像信息，这时每个液晶像素上包含两个彩色滤光片，所述两个彩色滤光片分别为同时透过X1，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X2，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片，或者分别为同时透过X1，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X2，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片。

本发明中，彩色图像采用五原色混色表征，背光源由五原色X1，X2，X3，X4，X5对应颜色的五个光源组成，彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

一个子帧图像包括X1，X2，X3图像信息；另一子帧包括X4，X5图像信息，这时每个液晶像素上包含三个彩色滤光片，所述三个彩色滤光片分别为同时透过X1，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X2，X5及透过X3对应颜色的背光源的彩色滤光片，或者同时透过X1，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X3，X5及透过X2对应颜色的背光源的彩色滤光片；或者同时透过X2，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X3，X5对应颜色的背光源的彩色滤光片及透过X1对应颜色的背光源的彩色滤光片。

本发明中，彩色图像采用五原色混色表征，背光源由五原色X1，X2，X3，X4，X5对应颜色的五个光源组成，彩色图像分为3个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

其中第一子帧图像包括X1，X3图像信息；第二子帧包括X2，X4图像信息，第三子帧包括X5图像信息；这时每个液晶像素上包含2个彩色滤光片，分别为同时透过X1，X2，X5对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X3，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片；或者同时透过X1，X2，X5对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X3，X4，X5对应颜色的背光源的彩色滤光片。

本发明中，彩色图像采用6原色混色表征，背光源由6原色X1，X2，X3，X4，X5，X6对应颜色的六个光源组成，彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

其中一个子帧图像包括X1，X2，X3图像信息；另一子帧包括X4，X5，X6图像信息，这时每个液晶像素上包含三个彩色滤光片，分别为同时透过X1，X4对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X2，X5对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X3，X6对应颜色的背光源的彩色滤光片。

本发明中，彩色图像采用6原色混色表征，背光源由6原色X1，X2，X3，X4，X5，X6对应颜色的六个光源组成，彩色图像分为3个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

其中第一子帧图像包括X1，X4图像信息；第二子帧包括X2，X5图像信息，第三子帧包括X3，X6图像信息，这时每个液晶像素上包含2个彩色滤光片，分别为同时透过X1，X2，X3对应颜色的背光源的彩色滤光片及同时透过X4，X5，X6对应颜色的背光源的彩色滤光片。

本发明中，背光源的各个原色光源采用LED光源。

利用本发明所述方法制备得到的器件可制作成相应的产品。如。

本发明的有益效果在于：

基于以上的彩色液晶图像显示方法，可以制作成彩色液晶图像显示装置。该装置将具有较高的背光源光能量利用效率，同时，因为比一般的场序技术具有较小的子帧数，因而总体显示时间将更短。

基于该方法，在制作三原色以上液晶显示器上将更有优势。

附图说明

图1示意性地表示本发明实施例1的实施方法。

图2示意性地表示本发明实施例2的实施方法。

图3示意性地表示本发明实施例3的实施方法。

图4示意性地表示本发明实施例4的实施方法。

图中标号:

１为原色B(蓝光)，2为原色G(绿光)，3为原色R(红光)，4为原色DB(深蓝，如波长为410nm的LED)，5为原色DR(暗红，如波长680nm的LED)，7为液晶像素中的第一块彩色滤光片，8为液晶像素中的第二块彩色滤光片，9为液晶像素中的第三块彩色滤光片。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图具体说明本发明。

实施例1:

如图1所示，当彩色图像显示由R(红光)，G(绿光)，B(蓝光)三原色组成时，可以在液晶像素中加上两种滤光片。出于工艺的需要，2种滤光片可以分别是一块滤光片，共两块滤光片排列在一个液晶像素中；或者分别是两块滤光片共4块滤光片等以平行或交错等方式排列在液晶像素中。第一块滤光片透过R，G光，但不透过B光，而第二块滤光片只透过B，G光，但不透过R光。液晶的背光源由R，G，B光的LED光源组成或者激光器组成，可以分别控制其点亮与否。

具体工作是这样的:液晶显示单元之前的图像处理电路将彩色图像分为R，G，B图像信息。在第一场序时间，R，G图像信号传递到液晶显示单元，R，G背光源点亮，这时R，G图像分别输出并可被观察。之后进入第二场序时间，这时B，G图像信号传递到液晶显示单元，B，G背光源点亮，这时B，G图像分别输出并可被观察。由于第一、第二场序的时间间隔很短，因而R，G，B三种颜色的光在人眼自动混色，从而实现彩色图像的显示。

该实施例中，由于G图像被输出两次，实际上每次输出的信号强度要减半。这对目前LED绿光效率较低的现状，是较为有利的。另一方面，本实施例也可以设计成第二块滤光片只透过B光，但不通过G光，这样第一场序为R，G场序，第二场序为B场序。

本实施例中，背光源的利用率可以达到50%，比现有的方法的33%可以提高50%。但是由于场序的采用，每帧图像的时间会增加一倍，但这个液晶的显示时间是可以接受的。

实施例2:

如图2所示，当彩色图像显示由R(红光)，G(绿光)，B(蓝光)，Y(黄光)四原色组成时，可以在液晶像素中加上两种滤光片。出于工艺的需要，2种滤光片可以分别是一块滤光片，共两块滤光片排列在一个液晶像素中；或者分别是两块滤光片共4块滤光片等以平行或交错等方式排列在液晶像素中。第一块滤光片透过R，G光，但不透过B，Y光，而第二块滤光片只透过B，Y光，但不透过R，G光。液晶的背光源由R，G，B，Y光的LED组成或者激光器组成，可以分别控制其点亮与否。

具体工作是这样的:液晶显示单元之前的图像处理电路将彩色图像分为R，G，B，Y四个图像信息。在第一场序时间，R，G图像信号传递到液晶显示单元，R，G背光源点亮，这时R，G图像分别输出并可被观察。之后进入第二场序时间，这时B，Y图像信号传递到液晶显示单元，B，G背光源点亮，这时B，G图像分别输出并可被观察。由于第一第二场序的时间间隔很短，因而R，G，B，Y四种颜色的光在人眼自动混色，从而实现彩色图像的显示。

实施例3:

如图3所示，当彩色图像显示由R(红光)，G(绿光)，B(蓝光)，DB(深蓝)，DR(暗红)五原色组成时，可以在液晶像素中加上3种滤光片。出于工艺的需要，3种滤光片可以分别是一块滤光片，共3块滤光片排列在一个液晶像素中；或者分别是2或3块滤光片共6或9块滤光片以平行或交错等方式排列在液晶像素中。第一块滤光片透过B，DB光，但不透过G，R，DR，而第二块滤光片只透过G光，但不透过B，DB，R，DR光，第三块滤光片只透过R，DR光，但不透过B，DB，G光。液晶的背光源由R，G，B，DB，DR光的LED组成或者激光器组成，可以分别控制其点亮与否。

具体工作是这样的:液晶显示单元之前的图像处理电路将彩色图像分为R，G，B，DB，DR图像信息。在第一场序时间，R，G，B图像信号传递到液晶显示单元，R，G，B背光源点亮，这时R，G，B图像分别输出并可被观察。之后进入第二场序时间，这时DB，DR图像信号传递到液晶显示单元，DB，DR背光源点亮，这时DB，DR图像分别输出并可被观察。由于第一第二场序的时间间隔很短，因而R，G，B，DR，DB五种颜色的光在人眼自动混色，从而实现图像的显示。

该实施例中，也可以考虑第二场序时间内也点亮G光背光源，即同时点亮DB，DR，G三个背光源，同时将G图像信号传递到液晶显示单元。这样，G图像子帧被输出两次，因而实际上每次输出的信号强度可以减半。这对目前LED绿光效率较低的现状，是较为有利的。

本实施例中，由于2个场序的采用，因而彩色滤光片的数量减少到3种。与直接采用5种彩色滤光片将具有很大的效率提高。但每帧图像的传递时间会增加一倍，但这个目前是可以接受的。因而采用本发明的方法将使5原色得以实现。

实际上，如果采用目前常用的多滤光片(即每个滤光片对应一个原色)的方法，一方面将大大的降低光线利用率，另一方面也增加每个液晶像素的复杂性，这将使五原色或六原色等无法实际实现。而采用场序的方法由于响应时间的限制同样无法实现。

实施例4:

如图4所示，当彩色图像显示由R(红光)，G(绿光)，B(蓝光)，DB(深蓝)，DR(暗红)，Y(黄色)六原色组成时，可以在液晶像素中加上3种滤光片。出于工艺的需要，3种滤光片可以分别是一块滤光片，共3块彩色滤光片排列在一个液晶像素中；或者分别是2或3块滤光片共6或9块滤光片以平行或交错等方式排列在液晶像素中。第一块滤光片透过B，DB光，但不透过G，Y，R，DR，而第二块滤光片只透过G，Y光，但不透过B，DB，R，DR光，第三块滤光片只透过R，DR光，但不透过B，DB，G，Y光。液晶的背光源由R，G，B，DB，DR，Y光的LED组成或者激光器组成，可以分别控制其点亮与否。

具体工作是这样的:液晶显示单元之前的图像处理电路将彩色图像分为R，G，B，Y，DB，DR六个图像信息。在第一场序时间，R，G，B图像信号传递到液晶显示单元，R，G，B背光源点亮，这时R，G，B图像分别输出并可被观察。之后进入第二场序时间，这时DB，DR，Y图像信号传递到液晶显示单元，DB，DR，Y背光源点亮，这时DB，DR，Y图像分别输出并可被观察。由于第一、第二场序的时间间隔很短，因而R，G，B，DR，DB五种颜色的光在人眼自动混色，从而实现图像的显示。

本实施例中，由于2个场序的采用，因而滤光片的数量减少到3种。与直接采用6种滤光片将具有很大的效率提高。但每帧图像的时间会增加一倍，但这个液晶的显示时间是可以接受的。

Claims

1.一种采用彩色滤光片与场序结合的彩色液晶图像显示方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)以三个原色表征彩色图像的信息，同时液晶像素具有同等数量的与各原色对应颜色的背光源，将彩色图像分为2个子帧，其中至少一个子帧含2种原色的图像信息；

(2)按照步骤(1)得到的子帧，每个子帧通过场序方式分别传送，即在第一场序时间传递第一子帧，之后第二场序时间传递第二子帧，以完成全部子帧图像信息的传递；由于每个场序的时间间隔很短，因而实际观察到的即为彩色图像信息，从而实现了彩色图像显示；各子帧的传递方式具体如下:

如果子帧中只含一种原色的图像信息，则开启该一种原色对应颜色的背光源，同时每个液晶像素中的至少一块彩色滤光片可以透过该一种原色对应颜色的光，以实现传递只含一种原色的图像信息的子帧；

如果子帧中含两种原色的图像信息，则开启该两种原色对应颜色的背光源，同时对于该两种原色对应的每一种颜色的光，每个液晶像素中的至少一块彩色滤光片可以透过该颜色的光，以实现传递带有多个原色图像信息的子帧；

其中：彩色图像采用三原色表征，背光源由三原色X1，X2，X3对应颜色的三个光源组成，将彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

一个子帧图像包括X1，X2图像信息；另一子帧包括X3图像信息；这时每个液晶像素上包含两个彩色滤光片，所述两个彩色滤光片分别为只透过X1对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X2，X3对应颜色的光的彩色滤光片；或者同时透过X1，X3对应颜色的光的彩色滤光片及透过X2对应颜色的光的彩色滤光片。

2.一种采用彩色滤光片与场序结合的彩色液晶图像显示方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)以四个以上原色表征彩色图像的信息，同时液晶像素具有同等数量的与各原色对应颜色的背光源，将彩色图像分为2个以上子帧，其中至少一个子帧含2种以上的原色的图像信息；

如果子帧中含两种以上原色的图像信息，则开启该两种以上原色对应颜色的背光源，同时对于该两种以上原色对应的每一种颜色的光，每个液晶像素中的至少一块彩色滤光片可以透过该颜色的光，以实现传递带有多个原色图像信息的子帧。

3.根据权利要求２所述的液晶图像显示方法，其特征在于彩色图像采用四原色混色表征，背光源由四原色X1，X2，X3，X4对应颜色的四个光源组成，将彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

一个子帧图像包括X1，X2图像信息；另一子帧包括X3，X4图像信息，这时每个液晶像素上包含两个彩色滤光片，所述两个彩色滤光片分别为同时透过X1，X3对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X2，X4对应颜色的光的彩色滤光片，或者分别为同时透过X1，X4对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X2，X3对应颜色的光的彩色滤光片。

4.根据权利要求２所述的液晶图像显示方法，其特征在于彩色图像采用五原色混色表征，背光源由五原色X1，X2，X3，X4，X5对应颜色的五个光源组成，彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

一个子帧图像包括X1，X2，X3图像信息；另一子帧包括X4，X5图像信息，这时每个液晶像素上包含三个彩色滤光片，所述三个彩色滤光片分别为同时透过X1，X4对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X2，X5对应颜色的光的彩色滤光片和透过X3对应颜色的光的彩色滤光片，或者同时透过X1，X4对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X3，X5对应颜色的光的彩色滤光片及透过X2对应颜色的光的彩色滤光片；或者同时透过X2，X4对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X3，X5对应颜色的光的彩色滤光片和透过X1对应颜色的光的彩色滤光片。

5.根据权利要求２所述的液晶图像显示方法，其特征在于彩色图像采用五原色混色表征，背光源由五原色X1，X2，X3，X4，X5对应颜色的五个光源组成，彩色图像分为3个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

其中第一子帧图像包括X1，X3图像信息；第二子帧包括X2，X4图像信息，第三子帧包括X5图像信息；这时每个液晶像素上包含2个彩色滤光片，分别为同时透过X1，X2，X5对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X3，X4对应颜色的光的彩色滤光片；或者同时透过X1，X2，X5对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X3，X4，X5对应颜色的光的彩色滤光片。

6.根据权利要求２所述的液晶图像显示方法，其特征在于彩色图像采用6原色混色表征，背光源由6原色X1，X2，X3，X4，X5，X6对应颜色的六个光源组成，彩色图像分为2个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

其中一个子帧图像包括X1，X2，X3图像信息；另一子帧包括X4，X5，X6图像信息，这时每个液晶像素上包含三个彩色滤光片，分别为同时透过X1，X4对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X2，X5对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X3，X6对应颜色的光的彩色滤光片。

7.根据权利要求２所述的液晶图像显示方法，其特征在于彩色图像采用6原色混色表生，背光源由6原色X1，X2，X3，X4，X5，X6对应颜色的六个光源组成，彩色图像分为3个子帧，每个子帧所含原色图像信息及液晶像素中彩色滤光片，具体为:

其中第一子帧图像包括X1，X4图像信息；第二子帧包括X2，X5图像信息，第三子帧包括X3，X6图像信息，这时每个液晶像素上包含2个彩色滤光片，分别为同时透过X1，X2，X3对应颜色的光的彩色滤光片及同时透过X4，X5，X6对应颜色的光的彩色滤光片。

8.根据权利要求1或２所述的液晶图像显示方法，其特征在于背光源的各个原色光源采用LED光源。

9.根据权利要求1或２所述的液晶图像显示方法，其特征在于所述方法制备得到的器件可制作成相应的产品。