CN108109574A - 时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯 - Google Patents

时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯，该方法包括：调配至少两种颜色交替显示的频率和显示时间，以向人眼或光接收装置显示一种颜色。本发明使得电子显示装置的颜色显示更为简便、准确，同时还能够使得某些色弱或者色盲的人群能够正确接收颜色信号。

Description

时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯
技术领域
本发明涉及电子显示技术领域。尤其是一种时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯。
背景技术
目前的电子显示屏或者灯具的颜色显示都采用三基色(原色)通过各种不同的几何堆积来得到不同颜色显示效果。如图1所示，图1中的1-a示出的紫色方块的显示实际上由极为细小的红色方块+蓝色方块的均匀几何堆积(或者说几何拼图、空间拼图)来实现；图1中的1-b示出的手机的彩色显示则由三基色：红、绿、蓝的组合来实现。这种基于几何堆积的显示方法存在下列重要缺陷：1)每个颜色单元(像素)必须同时控制三种不同基色的显示单元(子像素)；2)为了达到高清晰度的效果，个体显示单元(发光单元)必须做到极为细小，也就是说在单位面积内，发光单元数量必须足够多，才能达到满意的分辨率；3)每个像素显示颜色的数量十分有限，往往需要很多像素组合才能达到一定的颜色调配效果；4)对于辨色有障碍的人群，比如色盲、色弱者，达不到颜色显示效果。比如，对于不能识别绿色的人群，他们的问题在于对于绿色所对应的波长(频率)的光不能正确接收。进而，如果交通信号灯只能发出单一的绿色波段的光，一位绿色色弱或者色盲的司机就很难看清楚这是一个绿色信号灯。
因此，需要提供一种时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种时间调配的颜色显示方法、装置及显示屏、交通信号灯，以至少解决现有技术中存在的两个问题：第一是如何提高色彩与几何分辨率；第二是如何使得一些重要的信号灯，比如交通信号灯能够让色盲和色弱群体正确识别信号灯的颜色。
为了至少解决上述两个问题，本发明公开了一种时间调配的颜色显示方法，包括：调配至少两种颜色交替显示的显示频率(或者时间顺序)和显示时间(长度)，以向人眼或光接收装置显示一种颜色。其中，至少两种颜色中的每一种颜色的显示时间可以相同也可以不同、显示频率(轮换出现的频率)可以相同也可以不同。这样，通过对至少两种颜色中的每一种颜色的选择、显示时间长度、显示频率的调配就可以调配出各种不同的颜色显示效果。例如，(1)交替显示蓝色和红色，具体为蓝色显示2ms、红色显示2ms，蓝色显示2ms、红色显示2ms……，这样，人眼看见的就是紫色；(2)交替显示蓝色和黄色，具体为蓝色显示3ms、黄色显示2ms、空白(黑色)1ms，蓝色显示3ms、黄色显示2ms、空白(黑色)1ms……，这样，人眼看见的就是绿色；(3)交替显示红色、蓝色和黄色，具体为红色显示5ms、蓝色显示1ms、黄色显示3ms、蓝色显示1ms、黄色显示2ms，红色显示5ms、红色显示5ms、黄色显示5ms、蓝色显示1ms、黄色显示5ms……，这样，人眼看见的就是橙色。
本发明还公开了一种时间调配的颜色显示单元，包括：控制器和发出至少两色光的发光模块，所述控制器通过控制信号调配发光模块交替出射的至少两色光的出射频率(或者时间顺序)和出射时间，以向人眼或光接收装置显示单色光或者合成单色光。其中，发光模块在某一瞬间只发出某一种颜色的光，但是在不同的时间段发出不同颜色的光，这样利用不同时间段发出的不同颜色的光来达到颜色组合(合成)的显示效果，也就是时间调配(或者说时间拼图)颜色(彩色)显示效果。这种颜色显示单元主要利用了人眼或光接收装置对于所接收图像信息有一个短暂的停留时间，此时如果很快(比如在几毫秒以内)收到第二幅、第三幅、第四幅图像等，就会产生叠加(合成)效果。而如果采用不同颜色(基色)组合，或者每种颜色(基色)组合以不同的时间顺序(或者频率)和不同的显示时间长度来交替显示，就能产生各种不同颜色(色彩)的显示效果。
本发明还公开了一种显示屏，包括：控制器和多个发出至少两色光的发光模块，所述控制器通过控制信号分别调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以向人眼或光接收装置显示图像。其中，每一个发光模块相当于一个像素模块，多个像素模块同时发出相应不同颜色的光则构成了图像。
优选地，所述控制器在连续的帧内通过控制信号分别调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以向人眼或光接收装置显示视频，即将不同的图像连续显示形成视频。
本发明还公开了一种交通信号灯，包括：控制器和多个发出至少两色光的发光模块，所述控制器在不同的信号周期内通过控制信号调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以在不同的信号周期内向人眼显示红灯、黄灯和绿灯。这样，通过对其他颜色的时间调配以显示红色、黄色和绿色，能够让红绿色盲和色弱群体正确识别信号灯的颜色。
优选地，所述发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器。
优选地，所述发光模块可以是任何一种自(主动)发光模块或者被动发光模块，比如由可控光源、投射、透射、反射、滤光、激发光体或者发光器等构成，且可以只包括单一类型，也可以是多种类型的组合。
优选地，所述控制信号为电信号(例如电压、电流、电磁场等)、光信号(例如颜色、亮度)、温度信号、机械信号(例如压力、密度、速度、机械波等，机械波又进一步包括声波、超声波、振动波等)和化学信号中一种或几种的组合。
本发明改变了现有的电子显示方法，使得电子显示装置的颜色(彩色)显示更为简便、准确，同时还能够使得某些色弱或者色盲的人群能够正确接收颜色信号。
附图说明
图1示出现有的基于几何堆积的颜色显示的示意图，其中，1-a示出单色显示的示意图，1-b示出彩色显示的示意图；
图2示出时间调配的颜色显示方法示意图；
图3示出时间间隔调配的静态颜色显示示意图；
图4示出频率调配的静态颜色显示示意图；
图5示出时间间隔调配的动态颜色显示示意图；
图6示出现有技术与本发明的分辨率对比图；
图7示出显示单元的实例示意图，其中，7-a为单一发光体，7-b三个发光体并联布置，7-c为三个发光体串联布置；
图8示出显示屏的实例示意图；
图9示出控制信号示意图；
图10示出时间调配法显示绿色信号灯示意图。
具体实施方式
下面结合附图2～10及实施案例对本发明进一步加以说明。
实施例1
本发明公开的一种时间调配的颜色显示方法，包括：调配至少两种颜色交替显示的显示频率和显示时间，以向人眼或光接收装置显示一种颜色。其中，至少两种颜色中的每一种颜色的显示时间可以相同也可以不同、显示频率(轮换出现的频率)可以相同也可以不同。这样，通过对至少两种颜色中的每一种颜色的选择、显示时间长度、显示频率的调配就可以调配出各种不同的颜色显示效果。例如，如图2所示，一个方形的光源，时段1发出蓝光，接着在时段2发出红光，时段3再发出蓝光，如果发出蓝光与发出红光所持续的时间相同而且不断交替地进行下去，在交替足够快(或者时间间隔足够短，比如在几毫秒以内)的情况下，人眼就会看到一个十分稳定的颜色：紫色。这种时间调配(在不同时间区间显示不同颜色而且在每个单位时间内每种颜色显示时间可以任意增减)的颜色(时间拼图)显示方法可以采用两种、三种或者更多种不同颜色(光)来交替进行。再比如同样一个圆形的光源，如果让红、绿、蓝三种颜色按某一个适当的时间间隔交替发光，就会产生白色的视觉效果。
实施例2
本发明公开的一种时间调配的颜色显示单元，包括：控制器和发出至少两色光的发光模块，所述控制器通过控制信号调配发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以向人眼或光接收装置显示单色光。其中，发光模块在某一瞬间只发出某一种颜色的光，但是在不同的时间段发出不同颜色的光，这样利用不同时间段发出的不同颜色的光来达到颜色组合的显示效果，也就是时间调配(或者说时间拼图)颜色(彩色)显示效果。如图3所示，如果对于每一种不同颜色的光按不同时间长度显示，就会得到不同的颜色。图3中R(红)、G(绿)、B(蓝)光按4：2：1的时间长度比例交替发光不断重复下去，就会显示出某种稳定的颜色。当这个比例变化，其所显示的颜色就会随之变化。如果这种时间调配越细，比如以纳秒为单位在ns(纳秒)～ms(毫秒)之间来调节，三种基色组合起来可以产生许多各种不同颜色。将来如果软硬件反应速度有新的突破，还可以使得上述时间调配变得更细致。如图4所示，另一种方法也能达到同样的效果，每种颜色的光以同样一个固定的时间长度但是按不同的交替轮换频率显示。图3和图4中所示意的三种颜色，R(红)、G(绿)、B(蓝)，按某一固定频率(或者顺序)和时间间隔(颜色时间调制普)不停的循环下去，只能显示一个固定(静态)的颜色。如果这个频率与时间间隔(长度)不断变化，如图5所示，这个显示就变成动态的，颜色会不断变化。
除了颜色分辨率以外，本发明公开的颜色显示方法和颜色显示单元还可以提高几何分辨率。这是因为本发明中的发光模块在某一瞬间只发出某一单色光或者合成单色光，只有一种颜色，因此发光模块本身可以是十分均匀的，而不像现有技术中需要以三种不同颜色的发光模块几何分布来达到彩色效果。因此，在达到同样的视觉效果的情况下，发光模块可以做得比几何布式发光模块大一些。换句话来说，如果本发明的时间分布式(时间调配)发光模块如果做得与当前几何分布式发光模块一般大小，其显示分辨率则要高一些。如图6所示，采用现有技术，达到右边约4毫米见方的绿色小方块那样的显示效果，需要4X900＝3600个发光单元模块的组合。如果要达到人类肉眼几何分辨率(～0.1毫米)水平，即看起来完全呈绿色而见不到任何拼图的痕迹，还需要再缩小4倍。相反，如果采用本发明，只需要一个发光模块就能达到显示一个2毫米见方的均匀绿色方块效果。假设要达到几何分辨率(～0.1毫米)水平的彩色(多颜色)显示效果，用本发明的显示技术只需要400个发光模块，即减少9倍的发光模块数量；所需要控制信息量也成倍减少。
在具体实施时，发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器。
在具体实施时，发光模块可以是任何一种自(主动)发光模块或者被动发光模块，比如可控光源、投射、透射、反射、滤光、激发光等，且可以只包括单一类型，也可以是多种类型的组合。
在具体实施时，控制信号为电信号(例如电压、电流、电磁场等)、光信号(例如颜色、亮度)、温度信号、机械信号(例如压力、密度、速度、机械波等，机械波又进一步包括声波、超声波、振动波等)和化学信号中一种或几种的组合。
图7示出了三种时间调配的颜色显示单元(发光模块)的实例示意图。图7-a所展示的显示单元只有一个发光体，该颜色显示单元主要由发光体100、控制器700、阴极800和阳极900组成。为了加强效果，也可以在上述结构中加入空位注入层300、电子传递层200；这个结构可以布置在一个透明(玻璃)基板400上。最后，还可以加装一个外壳封装起来。
该发光体100在控制器700的驱动下，比如在三个不同的电压(或电流)施加在阴极800和阳极900之间时可以分别发出三种不同的基色(原色)光，即红(R)、绿(G)、蓝(B)光。当控制器700不施加任何电压信号时则不发光，即黑(D)光。这样，该发光体实际上可以发出四种光，即R、G、B、D。
如果控制器700交替地发出这四种(3+1)信号，并且不断地变更每一种信号的时间长度，该发光体将跟随着不停地显示各种不同的颜色(色彩)。此时，对应每一个颜色的显示，都需要这样一组控制参数：tR、tG、tB、tD，分别是发红、绿、蓝和黑(无)光的时间长度。如果是动态显示，这组参数将随时间不断变化，即时间调配普(即彩色显示时间调制信号)。这也就是说任何一种颜色显示，只需要4个显示参数来确定。显示一幅照片就需要许多发光体集合在一起，因此就有许多组这样的调配参数。类推，显示一个视频，就需要许多个这样的时间调配普。
图7-b所展示的一种发光模块的结构与图7-a类似，唯一不同的发光体100实际上由3个不同的发光体，红、绿、蓝，并联布置组合而成，这三个发光体分别由控制器700独立控制。
图7-c所展示的一种发光模块的结构与图7-a类似，唯一不同的发光体100实际上由3个不同的发光体，红、绿、蓝，串联布置组合而成，这三个发光体分别由控制器700独立控制。
实施例3
本发明公开的一种显示屏，包括：控制器和多个发出至少两色光的发光模块，所述控制器通过控制信号分别调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以向人眼或光接收装置显示图像。其中，每一个发光模块相当于一个像素模块，多个像素模块同时发出相应不同颜色的光则构成了图像。
在具体实施时，控制器在连续的帧内通过控制信号分别调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以向人眼或光接收装置显示视频，即将不同的图像连续显示形成视频。
在具体实施时，发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器。
在具体实施时，发光模块可以是任何一种自(主动)发光模块或者被动发光模块，比如可控光源、投射、透射、反射、滤光、激发光等，且可以只包括单一类型，也可以是多种类型的组合。
在具体实施时，控制信号为电信号(例如电压、电流、电磁场等)、光信号(例如颜色、亮度)、温度信号、机械信号(例如压力、密度、速度、机械波等，机械波又进一步包括声波、超声波、振动波等)和化学信号中一种或几种的组合。
图8示出了一种时间调配的LED发光模块构成的显示屏的实例示意图。该显示屏由多个发光模块组成，每个发光模块由电信号来控制发光。每个发光模块通过控制信号C的幅度(高低、强弱)调节，可以产生不同颜色的光。控制信号C可以是任何一种物理化学信号，比如电流、电压、电磁场、光波、声波、温度、密度、压力、化学组分等。例如，在无电压时不发光，即黑(D)光，低电压时发红(R)光，中电压时发绿(G)光，在高电压时发蓝(B)光。当需要这个发光模块显示(发出)其他颜色的光时，通过控制信号C调节D、R、G、B四种颜色交替发光时各自发光的时间长度就可以实现无限种颜色的显示，控制信号如图9所示。
实施例4
本发明公开的一种交通信号灯，包括：控制器和多个发出至少两色光的发光模块，所述控制器在不同的信号周期内通过控制信号调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以在不同的信号周期内向人眼显示红灯、黄灯和绿灯。这样，通过对其他颜色的时间调配以显示红色、黄色和绿色，能够让红绿色盲和色弱群体正确识别信号灯的颜色。
在具体实施时，发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器。
在具体实施时，发光模块可以是任何一种自(主动)发光模块或者被动发光模块，比如可控光源、投射、透射、反射、滤光、激发光等，且可以只包括单一类型，也可以是多种类型的组合。
在具体实施时，控制信号为电信号(例如电压、电流、电磁场等)、光信号(例如颜色、亮度)、温度信号、机械信号(例如压力、密度、速度、机械波等，机械波又进一步包括声波、超声波、振动波等)和化学信号中一种或几种的组合。
由于现有技术中的颜色显示都是几何拼图显示，颜色是三种原色(基色)综合效果，从物理学角度看，是几种不同波长光源同时传播时互干涉(含衍射)所产生的最后效果(即结果波长光线)。这样就使得某些色弱或者色盲的人群对于某一特定波长段的光线不能正确感受(接收)并识别。此时，如果采用本发明的交通信号灯，就可以采用两个或者三个能够让色弱或者色盲的人群正确接收并识别波段的光，配以适当显示时间比例来交替显示，最终就会让他们感受到正确的颜色。
采用现有技术所制作的信号灯都是单一颜色(单一波长)或者多种波长同时显示时(由于相互干涉、衍射)所产生的综合波长。无论哪一种形式，都可能让弱视、色弱以及色盲的人们肉眼(在没有矫正的情况下)无法正确识别信号灯的颜色，尤其是交通信号红绿灯。
如果采用本发明，如图10所示，利用蓝、黄、黑三种颜色，分别按3：2：1的时间长度比例(时间调配普)进行交替显示，就可以得到绿光。由于这种绿光实际上是人眼在不同时间段获得的蓝色、黄色和黑色，因此，人眼不需要直接接收绿色波长的光线，而是分别接收蓝、黄、黑波长的光线，所以就可以正确接收并识别。这样，采用本发明公开的交通信号灯就可以让众多的绿色弱或者色盲者正确“看”到绿灯。类似的，也可以制作出让红色弱或者色盲者能够正确“看”到的红灯。
本文中(包括权利要求书)说述“显示频率”，除了特殊注明以外，均指各种颜色交替显示过程中在某一单位时间段内出现的次数，而不是指光波的电磁场波动频率。
上文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。另外本文所展示的发光体、发光器、显示单元(模块)的形状以及显示颜色、数字、比例等描述完全是为了举例说明本发明的原理，而不能机械地理解并作为限制本发明涵盖的权利要求范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种时间调配的颜色显示方法，其特征在于，该方法包括：调配至少两种颜色交替显示的显示频率和显示时间长度，以向人眼或光接收装置显示一种颜色。
2.一种时间调配的颜色显示单元，其特征在于，该装置包括：控制器和发出至少两色光的发光模块，所述控制器通过控制信号调配发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间长度，以向人眼或光接收装置显示一种色光。
3.根据权利要求2所述的时间调配的颜色显示单元，其特征在于，所述发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器。
4.根据权利要求2所述的时间调配的颜色显示单元，其特征在于，所述控制信号为电信号、光信号、温度信号、机械信号和化学信号中一种或几种的组合。
5.一种显示屏，其特征在于，该显示屏包括：控制器和多个发出至少两色光的发光模块，所述控制器通过控制信号分别调配各发光模块，使得每个模块都交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间长度，以向人眼或光接收装置显示图像。
6.根据权利要求5所述的显示屏，其特征在于，所述控制器在连续的帧内通过控制信号分别调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间长度，以向人眼或光接收装置显示视频。
7.根据权利要求5所述的显示屏，其特征在于，所述发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器。
8.根据权利要求5所述的显示屏，其特征在于，所述控制信号为电信号、光信号、温度信号、机械信号和化学信号中一种或几种的组合。
9.一种交通信号灯，其特征在于，该交通信号灯包括：控制器和多个发出至少两色光的发光模块，所述控制器在不同的信号周期内通过控制信号调配各发光模块交替出射的至少两色光的出射频率和出射时间，以在不同的信号周期内向人眼显示红灯、黄灯和绿灯。
10.根据权利要求9所述的交通信号灯，其特征在于，所述发光模块包括：一个发出至少两色光的发光器或至少两个发出单色光的发光器；所述控制信号为电信号、光信号、温度信号、机械信号和化学信号中一种或几种的组合。
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CN116524852A (zh) * 2023-07-05 2023-08-01 禹创半导体(深圳)有限公司 Led显示面板及其像素颜色显示方法、装置

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