CN106233369B - 用于视觉表示的大色域像素和减色掩模 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于视觉表示的像素源。所述像素源可包括光源、大色域像素、减色掩模以及用于控制所述减色掩模的控制输入。还公开了一种显示设备，包括具有大色域像素阵列和布置在其上的减色掩模阵列的光源阵列。操作时，从每个光源发射的宽带光可通过每个大色域像素进行调制以输出多个原色。可控制每个减色掩模以阻断、部分传送或者完全传送任何数量的被输出原色从而产生色点，可对色点进行插值和半色调处理以输出针对每个像素的大色域二次色。

Description

用于视觉表示的大色域像素和减色掩模
背景技术
显示设备的制造商不断寻求更好的图像质量。先前支持图像质量的方法包括结合各种控制技术使用液晶、发光二极管、以及等离子体，从而进一步提高图像分辨率和颜色色域。
附图说明
通过在附图的各图中的示例的方式并且不是通过限制性的方式图示本文描述的公开，在附图中，相同的附图标记指的是相似的元件，并且其中：
图1A是具有由增强的像素控制系统控制的大色域像素/减色掩模阵列的显示设备的示例；
图1B是用于显示设备的像素源的示例示意描述；
图2是受控以产生用于显示的期望颜色混合的像素源的示例示意图；
图3是一种基于输入信号的、用于控制与减色掩模阵列结合的LED阵列的示例方法，在该LED阵列和该减色掩模阵列之间具有对应的无源纳米级大色域像素阵列；
图4是图示具有大约100纳米(nm)的常规半高宽(FWHM)的普通LED光谱的示例图形；
图5描绘用于从具有大约10-20nm FWHM的推荐波导输出的基色的示例LED光谱；以及
图6是图示其上可实现描述的示例的计算机系统的示例框图。
具体实现方式
提供像素源，该像素源包括光源、接收由光源发出光的波导、以及覆盖波导的减色掩模(subtractive mask)。该波导可包括多个单元，其中每个单元从光源输出原色。减色掩模在本质上可以是二元的或者是动态的，并且还可包括精确地覆盖多个波导单元的多个单元。针对二元设置，多个减色掩模单元中的每个单元可被(i)去断言(de-asserted)以传送原色，或者(ii)断言(asserted)以阻断原色。针对动态设置，多个单元中的每个单元被配置用于可变光学不透明度。在这种设置中，减色掩模控制器可改变在动态减色掩模中的每个单元的不透明度，使得对应的原色的穿透能力是动态的。因此，在动态减色掩模中的给定单元可在不透明度上，从其中原色被完全阻断的完全不透明变化到其中原色被完全传送的完全透明。因此，像素源可进一步包括控制器或者来自控制器的控制输入，以改变多个二元掩模单元中的每个单元的不透明度，从而输出通过减色掩模单元传送的原色的色点。然后，为了产生视觉表示的单个像素，可对输出的色点进行插值和“半色调”处理，或者进行抖动(dither)处理。
在本领域中已知的显示设备包括阴极射线管显示器，其典型地利用表示用于红色、绿色和蓝色的光谱峰值的三个电子枪。使用参考输入视频信号，三个电子束中的每个电子束的强度可被控制以输出视觉表示。可替代地，液晶显示器(LCD)典型地在像素级别利用在其间具有向列液晶的两个透明的电极板，这两个电极板夹在两个偏振器之间(一个平行并且一个垂直)。类似地，表面安装的LED显示器典型地在像素级别利用三个LED的设置或者单个RGB LED，其输出用于红色、绿色和蓝色的宽带光谱峰值。类似于电子束设置，每个LED的强度可被控制以输出用于所表示的像素的混色。这种光源的阵列可被设置成产生视觉表示。
与前述示例相比，本文提供一种包括光源以通过大色域像素(large gamutpixel)阵列发光的显示设备。这种大色域像素可以在微米级或纳米级(例如，100-500nm级)被制造或压印。在阵列中的每个大色域像素可最终表示视觉表示的单个像素。此外，在阵列中的每个大色域像素可包括多个单元，或者基色子像素(primary subpixel)，其中每个基色子像素被设置成调制光源以输出窄带原色，使得针对每个基色子像素输出一个原色。调制光源以输出窄带原色可使用具有所选择长度、宽度、方位、栅距和/或占空比的光栅来调制光源以输出对应于期望基色的期望波长。针对调制光的关于光栅和定向背板的详细解释，请参考公开号为No.WO2013162609、题目为“用于在显示屏幕中使用的指向像素”(“Directional Pixel for use in a Display Screen”)的PCT申请。
用于每个大色域像素的颜色输出可被减色掩模影响，减色掩模还具有设置成精确地覆盖每个单独波导的子像素的多个单元。减色掩模可在本质上是动态的，因为每个单元可被控制成具有可变不透明度。因此，在其上覆盖减色掩模单元的子像素可在掩模单元完全不透明时使其输出的原色被阻断，在掩模单元完全透明时使其输出的原色被传送，或者在掩模单元具有可变不透明度时使其输出的原色部分地被传送。最终，在微米或纳米级(像素级)，通过大色域像素和减色掩模的合成传送的光由多个原色组成，多个原色(进行插值和抖动处理)的凸性组合是可感知的二次色。因此，为了产生不可比拟的分辨率和特殊色域的宏观尺度的视觉表示，所公开的显示设备可在像素级别上利用半色调区域纽介堡分离(HANS)效应。因此，针对每个给定单元(在大色域像素上的子像素和减色掩模单元的单个单元组合)，宽带光源被调制成输出具有取决于减色掩模单元的不透明度的亮度的原色。针对每个给定的大色域像素和减色掩模组合，多个原色点根据上面描述被输出。这多个原色点可通过进行抖动处理被分布在给定的区域单元上以产生期望的二次色。
如本文所使用的，“视觉表示”可以是对应于输入信号的任何视觉表示。例如，输入信号可以与在计算设备上存储的图像相关联。因此，视觉表示可以是在显示设备上存储的图像的所显示的表示。可替代地，视觉表示可以对应于动态表示，该动态表示对应于动态输入信号。这种动态输入信号可以与视频的实时显示、实时计算机监视器输出、移动设备输出等相关联。可替代地，静态视觉显示可以与“自发光/背光打印”相关联，而不是动态表示输出。因此，二元减色掩模阵列可被打印，覆盖大色域像素阵列并且然后适当地连接到光源。因此，视觉表示可以是所显示的视频或对应于用户在键盘、控制器等上的交互的实时输出，或者可以是通过打印的减色掩模和进行抖动处理的输出产生的单个、背光静态图像。视觉表示可以由任何数量的像素组成，每个像素对应于一种颜色、多种颜色、和/或由多个原色的组合而组成的二次色。
如本文所使用的，“基色”或“原色”是利用受控峰值发射(peak emission)和受控FWHM对现有光源进行的任何调制。此外，为了效率目的，假定对应的未调制光源在所选择的峰值波长和所选择的FWHM具有充足的能量以产生这种基色。此外，如本文所使用的，“二次色”被定义成是基色的任何凸性组合或抖动处理组合。因此，二次色可以是由原色的光学上的平均组合构成的单色。或者，二次色可以是包括原色的光谱，该原色由每种被输出的基色的加权平均值构成。
除了其它益处，在本文描述的示例实现了下述技术效果：在该技术效果中，所显示的视觉表示可提供给通过所公开示例的实现而获得的较大色域。因此，例如所描述的示例利用大色域像素来锐化宽带光源和减色掩模，从而输出具有较大色域的视觉表示。通过调制宽带光源来产生单独的窄带光源，与依赖宽带光源的强度变化的较常规的方法相比，可实现较大色域输出。
本文所描述的示例提供了通过计算设备实施的方法、技术和动作，这些方法、技术和动作以编程方式实施或者作为计算机实现的方法实施。如本文所使用的，以编程方式意味着使用代码或者计算机可执行指令。这些指令可被存储在计算设备的单个或多个存储器资源中。以编程方式实施的步骤可以是或者可以不是自动的。
本文描述的示例可使用系统的程序化模块或部件来实施。程序化模块或部件可包括程序、子例行程序、程序的一部分或者能够实施规定任务或功能的软件部件或硬件部件。如本文所使用的，模块或部件能够独立于其它模块或部件而存在于硬件部件上。可替代地，模块或部件可以是其它模块、程序或机器的共享元件或过程。
此外，本文描述的示例可以通过使用由处理器可执行的指令来实现。这些指令可以在计算机可读介质上实施。通过下述附图示出或描述的机器提供处理资源和计算机可读介质的示例，用于实现示例的指令可在处理资源和计算机可读介质上被实施和/或执行。具体地，用示例示出的许多机器包括用于保持数据和指令的处理器和各种形式的存储器。计算机可读介质的示例包括永久存储器存储设备，诸如在个人计算机或服务器上的硬盘驱动器。计算机存储介质的其它示例包括便携式存储单元，诸如CD或DVD单元、闪存(诸如在智能手机、多功能设备或平板电脑上携带的)，以及磁存储器。计算机、终端和网络使能设备是利用处理器、存储器以及存储在计算机可读介质上的指令的机器和设备的示例。另外，示例可以以计算机程序的形式实现，或者以能够实施这种程序的非瞬态计算机可用载体介质的形式实现。
大色域像素以及减色掩模
图1A是具有由增强的像素控制系统控制的大色域像素/减色掩模阵列的显示设备的示例。显示设备106可包括单个光源或多个光源，单个光源或多个光源可包括用于显示设备106的背光源或者最终在显示设备106上产生视觉表示102的光源阵列。显示设备106可以是任何类型的监视器，诸如计算机监视器、电视、移动设备显示器、大型LED显示器、舞台屏幕等。此外，显示设备106可最终输出被投影到显示设备106的显示屏幕上的视觉表示102。
可包括大色域像素/减色掩模108以从显示设备106的光源接收光并且输出各种窄带原色。通过相应的大色域像素能够控制峰值波长和FWHM两者。因此，每个大色域像素包括多个单元或者基色子像素，其单独地输出相应的原色。
大色域像素/掩模阵列108可以是由大色域像素阵列与精确覆盖该大色域像素阵列的减色掩模阵列组成的单个阵列覆盖。例如，在大色域像素/掩模阵列108中的每个大色域像素可具有精确地布置在其上的对应的减色掩模，如下面详细讨论的。
大色域像素/掩模阵列108自身可覆盖显示设备的光源。光源可以是包括单个或多个灯的背光源，或者可替代地，是包含任何数量的单个灯的光源阵列(例如，LED阵列)。例如，LED光源阵列可以由数以千计的单独RGB LED光源组成，每个光源输出宽带光并且表示视觉表示的单个像素。大色域像素/掩模阵列108可接收从这种光源发出的宽带光，并且输出精确的、窄带原色。
可包括增强的像素控制系统100以控制大色域像素/掩模阵列108并且最终输出视觉表示102，使得在视觉表示102中的每个像素包括精确的二次色或者光谱，该二次色或光谱由来自典型的大色域像素/掩模的输出的窄带原色的凸性组合构成。例如，在大色域像素/掩模阵列108中的每个大色域像素/掩模输出窄带色点，每个窄带色点被半色调处理以产生表示视觉表示102中的像素的二次色或者光谱。此外或者作为可替代的方案，窄带色点可以在视觉表示102上的单个像素空间上被加权以产生多种基色的混合光谱。在这种变化中，像素不需要包括单个均匀的二次色，而是可以由优化的半色调“子像素”组成，从而提供用于视觉表示102的较大色域。
作为示例，在阵列108中的单独大色域像素可包括多个基色子像素(例如，3x3＝9个子像素)，每个子像素输出光谱基色。覆盖大色域像素的对应的减色掩模包括相同数量的单元，每个单元覆盖对应的基色子像素。针对使用二元减色掩模的3x3设置，存在通过减色掩模输出的512个可能的原色组合。覆盖大色域像素的二元减色掩模的每个单元可具有两种状态，(i)透明的以用于传送相应的原色，或者(ii)不透明的以用于阻断相应的原色。
因此，针对期望的二次色输出，二元掩模的每个单元或者被断言或者被去断言以阻断或传送其相应的基色。作为示例，针对期望的二次色输出，在二元减色掩模中的五个单元可以被断言以阻断它们相应的基色，允许剩余的四个单元输出它们相应的基色。对所输出的色点进行插值，因为针对四个色点中的每个色点的坐标可关于包括二元减色掩模的3x3网格计算。根据坐标，四个被传送的基色被抖动处理以产生期望的二次色，其可以是四个基色的可靠平均组合，或者是由四个基色的加权平均值构成的颜色光谱。
针对使用动态减色掩模的设置，每个单元的不透明度可被控制，使得通过减色掩模输出的四个原色点中的每个原色点的强度或者亮度可被控制。因此，被抖动处理的二次色可以由亮度控制的基色的平均或加权的任何组合组成。
在变形中，增强的像素控制系统100可接收对应于视觉表示102的输入信号104。输入信号104可表示单个静态图像或者动态视觉表示(例如，电子计算输出、视频输出等)。增强的像素控制系统100可处理输入信号104，以操纵大色域像素/掩模阵列108从而将视觉显示投影到显示设备106上。
输入信号104可提供要被输出的关于颜色的数据或指令，针对对应于输入信号的任何给定的图像或帧，其可包括数以千计、几十万或者甚至数百万的不同颜色，这些不同颜色难以置信地被准确地复制。理想地，视觉表示102会包括来自输入信号104的这些颜色数据或信息的准确复制。然而，因为必须使用有限光源来接近这些颜色数据(例如，RGB源)，因此对这些有限光源的优化被实施以根据输入信号104产生尽可能准确的视觉表示。如下面结合图1B所讨论的，大色域像素阵列可以用于这些有限光源的较高阶优化以根据输入信号104更加精确地复制这些颜色数据。
图1B是用于显示设备的像素源的示例示意描述。在图1B的下面讨论中，为了图示的目的，可以参考表示图1A的各种特征的相同的附图标记。参考图1B，显示设备106的增强的像素控制系统110接收表示静态或动态视觉表示102的输入信号114。增强的像素控制系统110控制整个大色域像素/掩模阵列108，大色域像素/掩模阵列108自身由任何数量的单独大色域像素/掩模组成。因此，大色域像素/掩模阵列108中的每个单独的大色域像素/掩模由增强的像素控制系统110控制。这种单独的大色域像素/掩模可表示所输出的视觉表示102的单个像素。
光源112可以是白色LED、多个LED(例如，以RGB或者RGBW设置)、RGB LED、RGBWLED、前述光源的阵列等。光源112还可以是“现成的”宽带RGB LED。光源112可进一步包括基于磷光体的LED、有机LED(OLED)、量子点LED(QDLED)或者各种其它微型的、中等的和/或高功率LED或者激光源(诸如RGB激光系统)。
可包括光控制单元120以控制光源112。响应于输入信号，光控制单元120可使用例如亮度控制信号122来操作光源112以产生连续的白色光，诸如针对白色LED光源或者混合的RGB LED光源设置。在这些示例中，光控制单元120可以产生用于要被调制的每个光源112的恒定亮度，从而有助于最终的、高质量的具有彩色保真度和受控的光谱发射的视觉表示102的投影(下面讨论)。
从光源112发出的光穿过大色域像素/掩模阵列108的大色域像素130，大色域像素130调制光源112的波长以产生窄带原色(基色)。例如，光源112可以是产生具有大约100nm的FWHM的普通光的现成RGB LED。这种宽带光源112具有相对低的色度，该色度具有限制色域和同色异谱的最终效果。因此，在发射的光穿过大色域像素130时，光的波长可以被调制成产生具有大约10-20nm的FWHM的多个窄带基色，导致较清晰的光谱发射，该光谱发射导致非常高的色度，远远超过宽带光源112的色度。
为了产生相应的基色，针对每个子像素，光栅可被用于分散光源112以产生具有期望波长的期望基色。例如，用于每个子像素的光栅可具有选择的光栅长度、宽度、方位、栅距和/或占空比，以调制光源来输出对应于期望基色的期望波长。由于光栅的本质，所输出的基色在本质上是定向的并且具有角度扩展。因此，可包括漫射屏幕以重定向被输出的原色从而提供用于进行插值和抖动处理的离散色点。
大色域像素130可包括多个单元，每个单元用来调制在不同波长的发射光从而产生其自身的基色。例如，参考图1B，单独的大色域像素130可以是具有九个唯一单元的3x3栅格的形式，每个单元输出唯一的窄带基色。示例包括大色域像素130，其具有左上到右下的配置，该配置具有九个基色，该九个基色具有在660、630、600、570、540、510、480、450和420nm处或者约660、630、600、570、540、510、480、450和420nm的相应峰值。图1的示例描绘了对从光源112发出的波长从深红色(～660-680nm)至深蓝色(～400-420nm)的范围的光进行调制的大色域像素130。照此，穿过这种大色域像素130的宽带光将被输出为九个不同的、具有超常的高色度的窄带基色。
大色域像素130在本质上是光学的并且可以在微米级或者甚至纳米级上产生。照此，单个纳米级大色域像素130可表示最终视觉表示102的单个像素。可替代地，多个大色域像素设置可被组合以表示单个或多个像素。此外，大色域像素不限于3x3网格的唯一单元，而是可具有设置为正方形(N x N网格)或者矩形(N xM)、具有椭圆单元的椭圆、三角形网格或者任何多边形设置的任何数量的单元。照此，大色域像素130可以设置成产生如存在的单元(唯一调制器)一样多的窄带基色，这可以进一步增加颜色色域。进一步地，每个单元可以调制发出的光以产生甚至更高的色度(例如，<10nm FWHM)。
可预见用于大色域像素130的可替代配置，在这些配置中，在N x N网格的唯一调制器中的某些单元根本不会调制光。例如，在3x 3的设置中，给定RGB LED光源112，三个对角单元可以配置成仅为“未过滤的”波导以输出对应于光谱峰值的宽带发射，该光谱峰值例如在来自RGB光源112的红色、绿色和蓝色中。进一步的变形可包括四个或更多个未过滤的单元，这取决于光源112(例如，RGBW LED)。
根据示例，在光源阵列中的每个光源112可包括其自身的大色域像素130，该光源阵列自身可包括数以百计、数以千计或者甚至更大数量的光源(例如，RGBLED)。例如，光源阵列可被大色域像素阵列的单独大色域像素130精确地覆盖，使得在光源阵列中的每个光源112通过单个大色域像素130传递其发射的光。因此，来自大色域像素阵列的输出可以是白色光，或者可能是不同的颜色混合，由通过在大色域像素阵列中的大色域像素130的每个单元调制的窄带基色的混合组成。例如，大色域像素130的3x 3阵列精确地覆盖光源阵列并且可产生对应于白色光的凸性组合，该白色光包括具有如上面讨论的峰值的九个窄带基色的混合。
来自每个大色域像素130的输出的光可被减色掩模140影响，减色掩模140具有精确地覆盖大色域像素130的单元的单元。例如，输出九个不同基色的3x3大色域像素130可被3x3减色掩模140覆盖，其中每个单元直接覆盖大色域像素130的对应单元。此外，还可提供减色掩模阵列以精确地覆盖大色域像素阵列(即，包括大色域像素/掩模阵列108)，大色域像素阵列自身可覆盖光源阵列。
针对二元减色掩模设置，减色掩模140的每个单元可具有与允许基色传送或者阻断基色传送相关联的两种设定或模式。例如，通过掩模控制单元150可控制二元减色掩模140的每个单元，掩模控制单元150可根据施加到减色掩模140中的每个单元的掩模控制信号152来选择性地对该单元进行断言(以阻断基色)或者进行去断言(以传送基色)。因此，单独的减色掩模单元可以具有取决于其是否被掩模控制单元150断言或去断言的不透明模式和透明模式。
与“发射性/背光打印”相关联的静态视觉表示可根据上述设置来产生。照此，静态二元减色掩模能够被打印和覆盖在大色域像素的阵列的顶部。来自大色域像素和减色掩模的全部输出被抖动处理以产生单一的背光静态图像。
另外或者可替代地，在光源阵列中的每个光源112可包括对应的大色域像素130和减色掩模140，使得宽带发射被调制成多个窄带基色，其自身通过减色掩模或者被阻断或者被传送，从而产生颜色组合。减色掩模140可以是动态的，其中每个单元可以是不透明度受控的，从而以可变亮度输出窄带基色。例如，3x3大色域像素130可具有被减色掩模140完全地或者部分地阻断的任何数量的其输出的基色。在图1B示出的示例中，仅仅中上、中右、中左、以及左下基色通过减色掩模140完全传送。此外，右上和中下单元已经被断言从而具有有限的不透明度，使得它们相应的基色仅被部分地阻断。因此，618+509+564+482nm未被阻断的基色以及591+455nm部分地被阻断的基色的颜色组合被通过减色掩模140传送。然后，该基色组合可被投影到显示器180的屏幕上从而最终产生具有对应于被传送基色的混合的二次色或颜色组合的单个像素。
如图1B中所示出的这种设置能够产生2^9或者512个“二次色”，因为九个基色被输出，其每一个基色或者被减色掩模140传送或者被减色掩模140阻断。此外，掩模控制单元150可以以静态性和/或动态性操作。因此，用于显示设备100的输入信号114可以表示单个图像，其中掩模控制单元150可以实施单个操作以输出作为视觉表示102的单个打印图像。另外或者作为可替代的方案，输入信号114可以是视频或者其它动态信号，其中掩模控制单元150动态地操作减色掩模140以针对视频信号的每个帧输出不同颜色组合。在这种设置中，掩模控制单元150可操作整个减色掩模阵列从而输出具有高阶颜色色域的超常视觉表示102。
来自通过减色掩模140传送的组合基色的二次色可以无源地产生(例如，通过透镜作用或投影)或者经由插值和半色调处理有源地产生(例如，在德劳内棋盘格空间(Delaunay tessellated space)内插值，然后进行半色调处理)。因此，掩模控制单元150可以与半色调单元160通信以提供断言的(和/或部分地断言的)单元的坐标156。因此，基色输出可由半色调单元160进行插值和处理，半色调单元160可对插值的输出170提供半色调控制162(抖动处理)，使得凸性组合或者对应的二次色在显示器180上被感知。因此，可对输出的基色实施插值和半色调处理，使得XYZ三色刺激值与人眼中的感光细胞精确一致。
作为示例，在大色域像素130中的每个单元在尺寸上可以是大约25微米。高分辨率像素可以是大约～100微米，在这种情况下，针对要被投影到显示屏幕上的每个单元可获得约4x4棋盘格区域。因此，来自减色掩模140的原色组合的输出170可以通过插值单元160经由半色调控制162而进行插值和半色调处理，并且被投影以最终产生在感知上一致或加权的二次色。产生的所有这些二次色的宏观尺度组合可导致最终的视觉表示102，其可以是静态图像或者动态视频输出的单个帧。
图2是受控以产生用于显示的期望颜色混合的像素源的示例示意图。参考图2，信号源250传送通过显示设备的增强的像素控制系统200接收的输入信号252。信号源250可以通过计算设备提供，计算设备诸如个人计算机，图像、视频或者其它运动图像播放器，移动设备显示源，来自视觉捕捉设备的现场直播等类似源。
增强的像素控制系统200可处理输入信号252以最终在显示设备的显示屏幕240上提供视觉表示。响应于输入信号252，可通过N x N大色域像素220产生和调制大致连续的光源，其中每个大色域像素单元222(基色子像素)输出唯一基色。因此，针对给定的输入信号252，在单独的大色域像素220中的较大数目的子像素与在复制时对应于输入信号252的图像或帧的较大优化相对应。
如上面所讨论的，大色域像素输出226可以是窄带基色组成的，窄带基色可进一步被N x N减色掩模230影响。因此，通过掩模阵列控制单元204经由掩模控制信号206可控制在N x N减色掩模230中的每个减色掩模单元232，以具有两个或多个配置：(i)透明的；(ii)可变不透明度或者(iii)不透明的。因此，基于输入信号252，掩模阵列控制单元204可操作成产生由原色组合组成的减色掩模输出236，其可通过半色调单元238(例如，经由HANS优化技术而进行半色调处理)进行插值和适当地抖动处理，以基于参考输入信号252产生期望的二次色242。
作为示例，半色调单元238可包括在增强的像素控制系统200中以运行HANS优化逻辑从而根据输入信号252提供尽可能准确的像素244。因此，通过半色调单元238可对减色掩模输出236进行插值并处理，以提供对应于所显示的视觉表示的输出234。输出234可以包括由N x N减色掩模230输出的半色调的原色点，其导致包括输出的颜色点的不同颜色混合242的二次色。可替代地，半色调输出234可以表示输出的基色226的加权谱。
掩模阵列控制单元204可对被大色域像素阵列覆盖的整个减色掩模阵列操作，并且基于输入信号，针对视觉表示的每个帧，断言或去断言，或者除此之外改变在减色掩模阵列中的每个N x N减色掩模230上的每个单独单元232的不透明度。掩模控制单元204可根据输入信号252，结合半色调单元238而动态地操作，从而在显示设备的显示屏幕240上最终输出宏观尺度的由高质量的二次色242的单独像素244组成的视觉表示。
此外，可以提供漫射屏幕以在抖动处理之前使来自减色掩模230的基色输出漫射。例如，通过大色域像素220的透明和/或部分透明的子像素输出的调制的窄带基色在本质上经常是定向的，并且因此可能需要定向补偿。因此，可以将漫射屏幕布置在减色掩模上方以在插值之前重定向输出的光谱基色，为合适的抖动处理提供离散的色点。
方法
图3是基于输入信号的用于控制减色二元掩模阵列的示例方法，在该减色二元掩模阵列之间具有对应的无源纳米级大色域像素阵列。在图3的下面讨论中，为了图示的目的，可以参考表示图2的各种特征的相同的附图标记。参考图3，可由增强的像素控制系统200(310)接收输入信号252。该输入信号可以表示例如代表动态视觉输出的视频。
基于输入信号252，增强的像素控制系统200可触发掩模阵列控制单元204以动态地控制减色掩模阵列(320)。因此，每个单独的减色掩模单元232可或者(i)被断言以阻断由大色域像素单元222输出的对应基色，或者(ii)被去断言(326)以允许通过减色掩模单元232传送对应的基色，或部分被断言以控制单元(324)的可变不透明度。掩模阵列控制单元204可控制在掩模阵列的每个单独的N x N减色掩模230中的每个单独单元232。可在抖动处理之前利用漫射屏幕使包括多个基色的大色域像素输出226漫射。
合成的宏观尺度减色掩模输出236可作为输出的视觉表示(350)被直接投影到显示屏幕240上。在这些变形中，阵列(LED、大色域像素以及掩模)可简单地通过间隙或透镜从显示屏幕240偏移，这允许通过掩模阵列输出的单独基色充分地合成从而基于输入信号产生用于视觉输出的期望二次色。可替代地，可对通过掩模阵列输出的单独基色进行插值(330)。照此，用于每个色点的坐标可以被确定并且被提供给半色调单元238，以便单独的色点可被合适地抖动处理从而产生包括视觉表示的期望二次色。如上面所讨论的，可以提供漫射屏幕以在抖动处理之前使来自减色掩模230的基色输出漫射。因此，通过大色域像素220的透明的和/或部分透明的子像素输出的窄带基色的任何定向性质可通过漫射屏幕来补偿。因此，可以将漫射屏幕布置在减色掩模上方以在插值之前重定向被输出的光谱基色，为合适的抖动处理提供离散色点。这种抖动处理(340)可以通过已知方法来实施(诸如半色调或透镜作用的已知方法)，从而产生包括最终视觉输出的凸性组合(二次色)。因此，在原色点被抖动处理后(340)，输出的颜色或者光谱组合被投影到显示屏幕240上或者作为表示输入信号252的视觉表示被输出(350)。
图4是图示具有大约100nm的常规FWHM的普通LED光谱的示例图形。如图4中所示出的，普通宽带RGB LED将发射具有相对低色度的光。由于在改变对应于红色、绿色以及蓝色峰值的输出时来自其它光谱峰值的入侵视觉信号，因此这种宽带输出的效果是有限的颜色色域。因此，由于典型的现成RGB LED的宽带性质限制了输出的颜色的潜在范围，所以发生了明显的重叠。
图5描绘用于从具有大约10-20nm的FWHM的推荐大色域像素输出的基色的示例LED光谱。如图5中所示出的，典型的宽带RGB LED可通过3x3纳米级的大色域像素调制以产生具有清晰的光谱发射的九个不同的基色，清晰的光谱发射导致高纯度和色度。在分别对应于蓝色、绿色和红色的光谱峰值之间可看到不同的间隙。大色域像素能够进一步区分基色峰值从而进一步增强颜色色域。
硬件示意图
图6是图示在其上可实现本文描述的示例的计算机系统的示例框图。例如，在图1A、图1B和图2的上下文中，增强的像素控制系统100、110、200可以使用诸如通过图6所描述的计算机系统600来实现。系统100还可以使用如图6所描述的多个计算机系统的组合来实现。
在一种实现方式中，计算机系统600可包括处理资源610、主存储器620、ROM630、存储设备640以及通信接口650。计算机系统600包括用于处理信息的至少一个处理器610和用于存储要由处理器610执行的信息和指令的主存储器620，诸如随机存取存储器(RAM)或者其它动态存储设备。在要由处理器610执行的指令执行期间，主存储器620还可以用于存储临时变量或者其它中间信息。可提供诸如磁盘或光盘之类的存储设备640以供存储信息和指令。例如，存储设备640可对应于计算机可读介质，该计算机可读介质可包括用于实施结合图1-图3所讨论的操作的掩模控制逻辑642、抖动处理逻辑644和/或插值逻辑646。
通过使用输入链接(无线或者有线)，输入接口650可使计算机系统600与输入源670(例如，计算设备、视频播放器等)通信。处理器610可处理输入信号652以控制减色掩模阵列，从而输出视觉表示。处理器610可进一步处理输入信号652以控制光源(例如，RGB LED阵列)，并且进一步对减色掩模输出进行半色调处理以产生视觉表示。一旦处理器610接收到输入信号652，处理器610就可执行存储在存储设备640中的掩模控制逻辑652，以控制大色域像素/掩模阵列和光源。计算机系统600还可包括在其上输出视觉表示的显示器660。
本文描述的示例涉及用于实现本文描述的技术的计算机系统600的使用。根据一个示例，响应于处理器610执行包含在主存储器620中的指令序列(诸如掩模控制逻辑642)，通过计算机系统600执行那些技术。这些指令可以从另一个机器可读介质(诸如存储设备640)读取到主存储器620中。执行包含在主存储器620中的指令序列促使处理器610实施本文描述的处理步骤。在可替代的实现方式中，可以使用硬接线电路取代软件指令或者与软件指令结合使用，以实现本文描述的示例。因此，描述的示例不限于任何硬件电路和软件的特定组合。
尽管参考附图在本文中已经详细描述了图示的示例，但是本公开包含对特定示例和细节的变形。目的在于，本发明的范围由随附权利要求及其等同物限定。此外，可以预见的是，单独或者作为示例的一部分描述的特定特征，可以与其它单独描述的特征进行组合或者与其它示例的部分进行组合。因此，没有描述的组合不应该排除发明人要求这些组合的权利。

Claims (15)

1.一种用于视觉表示的像素源，包括：
光源；
接收通过所述光源发出的光的大色域像素，所述大色域像素包括多个子像素，所述多个子像素中的每个子像素调制所接收的光以输出窄带原色；
包括多个单元的减色掩模，所述多个单元覆盖所述大色域像素的多个单元，所述减色掩模的多个单元中的每个单元要被(i)去断言以传送所述窄带原色，或者(ii)断言以阻断所述窄带原色；以及
控制器，所述控制器用于断言或去断言所述减色掩模的多个单元中的每个单元，以输出通过所述减色掩模的去断言的单元而传送的各窄带原色中的一个或多个窄带原色的一个或多个色点。
2.根据权利要求1所述的像素源，进一步包括处理资源，所述处理资源用于对所述一个或多个色点进行抖动处理以输出所述一个或多个色点的光学平均值，所述光学平均值表示所述视觉表示的像素。
3.根据权利要求1所述的像素源，其中所述控制器操作以响应于动态输入信号而动态地控制所述减色掩模。
4.根据权利要求1所述的像素源，其中光源是宽带红色、绿色和蓝色发光二极管(LED)的组合。
5.根据权利要求1所述的像素源，其中所述减色掩模的多个单元中的每个单元具有可变不透明度，并且其中所述控制器进一步操作以部分地断言所述减色掩模的多个单元中的一个或多个单元，使得所部分地断言的单元具有部分不透明度以部分地传送相应的窄带原色。
6.一种显示设备，包括：
一个或多个光源；
布置在所述一个或多个光源上方的大色域像素阵列，每个相应大色域像素接收通过所述一个或多个光源发出的光并且包括多个子像素，所述相应大色域像素的每个子像素调制所接收的光以输出窄带原色；
布置在所述大色域像素阵列上方的减色掩模阵列，每个减色掩模包括覆盖所述相应大色域像素的多个子像素的多个单元，所述减色掩模的每个单元是透明的以用于传送所述窄带原色，或者是不透明的以用于阻断所述窄带原色；以及
处理资源，所述处理资源用于对通过所述减色掩模的去断言的单元传送的一个或多个色点进行抖动处理，以产生视觉表示。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述减色掩模阵列是静态的以用于产生作为单个背光图像的视觉表示。
8.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述减色掩模阵列是动态的，使得所述减色掩模的每个单元要被(i)去断言以传送所述窄带原色，或者(ii)断言以阻断所述窄带原色；所述显示设备进一步包括控制器，所述控制器用于响应于输入信号而断言或去断言所述减色掩模的每个单元，以输出包括通过所述减色掩模的去断言的单元而传送的各窄带原色中的一个或多个窄带原色的一个或多个色点。
9.根据权利要求8所述的显示设备，其中所述控制器操作以响应于动态输入信号而动态地控制所述减色掩模阵列，并且其中输出的视觉表示是对应于动态输入信号的动态输出。
10.根据权利要求8所述的显示设备，其中在对所述一个或多个色点进行抖动处理之前，所述控制器操作以对通过所述减色掩模的去断言的单元传送的所述一个或多个色点进行插值。
11.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述大色域像素由3x3网格的九个单元构成，并且其中所述九个单元中的每个单元调制所接收的光以输出唯一窄带原色。
12.根据权利要求6所述的显示设备，其中所述一个或多个光源包括宽带红色、绿色和蓝色发光二极管(LED)的一个或多个组合。
13.一种用于控制显示设备以输出视觉表示的计算机执行的方法，所述方法由一个或多个处理器实施并且包括：
接收对应于所述视觉表示的输入信号；
基于所述输入信号，控制覆盖大色域像素阵列的减色掩模阵列，每个减色掩模布置在相应大色域像素上方并且包括精确覆盖所述相应大色域像素的多个子像素的多个单元，每个子像素调制所接收的输入信号以输出窄带原色，其中控制所述减色掩模阵列包括，针对所述减色掩模的每个单独单元：
(i)断言所述单独单元以阻断所述窄带原色；
(ii)部分地断言所述单独单元以部分地传送所述窄带原色；或者
(iii)去断言所述单独单元以传送所述窄带原色；
其中所述一个或多个处理器操作以输出包括通过所述减色掩模的去断言的单元和部分地断言的单元而传送的各窄带原色中的一个或多个窄带原色的一个或多个色点。
14.根据权利要求13所述的计算机执行的方法，其中所述输入信号是动态输入信号，并且其中所述一个或多个处理器操作以响应于所述动态输入信号而动态地控制所述减色掩模阵列，以产生作为视觉表示的动态输出。
15.根据权利要求13所述的计算机执行的方法，进一步包括：对所述一个或多个色点进行插值和抖动处理以产生表示所述视觉表示中的像素的二次色。
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