CN1369874A - 改进的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

用已经被滤波的图象数据驱动一反射式液晶彩色显示装置(5),使得与图象数据所表示的相对较暗区域相比更亮地显示该相对较暗的区域,以便补偿该显示装置所产生的可视化图象中变暗的图象。

Description

改进的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种可以用于便携式电子装置如移动电话手机或个人数字助理(PDA)中的显示装置，例如液晶显示装置。
背景技术
连续背光照射有源矩阵和超扭曲、彩色液晶显示装置(LCDs)被广泛地用于笔记本电脑中，以相当低的能耗，例如2-3瓦产生高质量图象。这些装置具有低重量和体积，结果基本上替代了单色LCD屏幕。不过，对于更小的便携式电子设备如掌上型电脑、个人管理者，其它PDAs和移动电话，则使用工作在反射形式中的单色LCD显示器。可以包括背光，不过通常在环境光强度较低时使用背光，而不是连续使用背光。
原因在于掌上型电脑、袖珍管理者和其它PDAs以及移动电话太小以至于不能容纳笔记本电脑中所使用类型的连续背光照明LCD所需要的电池组，它们也不能接受使用背光所导致的附加的体积和重量。简单地去除用于彩色LCD的背光，用反射器取代它，不是一个令人满意地解决方案，因为所产生的显示非常暗并且难于阅读。本发明寻求提供一种解决该问题的方案。
发明内容
根据本发明，提供了一种显示装置，显示相当于具有相对较暗和较亮区域的彩色图象的数据，以便形成可视化图象，而不用单独加电的照明源照射，将其设计成与图象数据所表示的相比更亮地显示相对较暗区域，从而补偿显示装置所产生的可视化图象中变暗的图象。
该装置可以包括处理电路，接收相当于图象的数据，执行该图象数据的滤波，从而产生滤波的图象数据，其中相当于显示器一个区域的滤波数据所表示的相对较暗区域比滤波前图象数据所限定的相对较暗区域亮。
该显示装置可以包括分别加电的显示元件阵列，并可以设置一反射器以反射通过显示元件的环境光。该装置可以包括一液晶显示装置，不过也可以采用其它装置，如电泳或干涉显示装置。
本发明还包括一种利用显示装置显示相当于具有相对较暗和较亮区域的彩色图象的数据的方法，该装置提供可视化图象而无须用单独加电照明源照明，该方法包括滤波图象数据，以便与图象数据所表示的相比，更亮地显示相对较暗的区域，从而补偿显示装置所产生的可视化图象中变暗的图象。
附图说明
为了更全面地理解本发明，现在将参照附图通过例子描述本发明的实施例，其中：
图1是采用根据本发明显示装置的移动电话手机的示意图；
图2是图1中所示手机的主要电路组成部分的方块图；
图3是液晶显示装置的示意性截面图；
图4是图3中所示装置的相应的平面图；
图5是根据预先确定的传递函数对图象数据进行滤波的处理步骤的示意性方框图；
图6是传递函数的曲线；以及
图7说明了根据本发明滤波的效果。
具体实施方式
在图1中，示意性地表示出与PLMN1进行无线电通讯的电池驱动蜂窝电话手机MS1形式的移动式电台。移动电话MS1包括一麦克风2，键盘3，软键4，一彩色液晶显示装置5，耳机6和内部天线7。PLMN1可以为任何已知类型，如GSM或DAMPS，并且设计成除声音通信以外允许进行数据交换。
图2中更加详细地表示出手机MS1的电路。在数字微控制器8的控制下执行信号处理，数字微控制器8具有与之相连的RAM/ROM9和闪烁存储器10。麦克风2产生电模拟声频信号，前置放大器11放大该声频信号。类似地，模拟声频信号通过放大器12输送给耳机6。微控制器8从键盘和所谓的软键4接收指令信号，并通过显示驱动电路13控制LCD显示器5的操作。
有关用户身份的信息被存储在智能卡14中，可以包括包含通常的GSM国际移动用户身份和加密Ki，用于以众所周知的方法对无线电通信进行编码的GSM SIM卡。SIM卡14可拆卸地安装在SIM卡座15中。
利用天线7发射和接收无线电信号，天线7通过无线电台16连接到编码译码器17，将编码解码器17设计成在微控制器8的控制下处理信号。从而，在使用中，对于通话，编码解码器17接收来自电话放大器11的模拟信号，将它们数字化成适于发送的形式，并且将它们传送给无线电台16，用于通过天线7发射给图1中所示的PLMN1。类似地，从PLMN1接收的信号通过天线元件7传送，由无线电台16进行解调，并输送给编码解码器17，从而产生输送给放大器12和耳机6的模拟信号。
另外，将手机设计成通过数据传输信道接收数据，例如相当于彩色LCD5所显示的彩色图象的JPEG文件。
现在将参照图3和4更详细地描述LCD装置5的典型结构。如图3所示，显示装置5包括一层液晶材料19，如夹在通常由玻璃制成的上透明板20和下透明板21之间的扭曲向列液晶。每个透明板20、21具有一偏振层22、23，其偏振平面垂直设置。在支撑板20与21上分别形成间隔的平行电极条X、Y，不过为了简化、在图4中省略了一些Y电极。电极X、Y一般由透明的汽相沉积金属层通过光刻和蚀刻而形成。为了产生基色、将板20上的电极Y设置成组，在图4中仅表示出一组。例如，电极YmR、YmG和YmB具有相应的红、绿和蓝色滤色片24mR、24mB和24mG。滤色片由在支撑板20上沉积成平行条的透明彩色滤光材料构成。透明板21设置在反射层25上。
X和Y电极的交点构成了象素。用点线表示出象素Pn，m的轮廓，并且象素由红、绿和蓝Y电极YmR、YmG和YmB与第n个X电极Xn的交点构成。通过使相应X和Y电极通电而使各个象素带电。在该象素处所产生的颜色是施加给红、绿和蓝电极YmR、YmG和YmB的相对电压的函数。如本领域中众所周知的，当加电时，非偏振的环境光以箭头26的方向进入象素，在偏振片22作用下成为平面偏振光。三个Y电极Ym与X电极Xm的交点实际上包括三个子象素红、绿和蓝光。例如对于红光考虑电极YmR所产生的交点，当适当地加电时，来自偏振片22的平面偏振光穿过彩色滤色片24mR和透明电极YmR。然后根据层19中液晶的形态扭转所产生的红光的偏振面，使得红光以与偏振片23的偏振方向一致的方向通过支撑板21。随后该红光被反射层25反射回，以箭头27的方向反向通过显示装置，从而穿过偏振片22并形成红色输出光。穿过绿色和蓝色滤色片24G和24B的绿光和蓝光完成相似的过程。当将激励电压施加给电极YmR和电极Xn时，电极交点处的液晶材料将轻微地非扭曲，这取决于在电极之间所施加的电势差。结果，由于所施加电压的作用，象素处所产生的红光量减少。通过向电极YmR和YmB施加电压可以相应地调节绿光和蓝光强度。如本领域中众所周知的，通过适当地调节电压大小，可以改变象素Pmn处所产生的光的强度和颜色。
可以理解，通过控制非扭曲液晶分子的数量、通过有选择地吸收光而控制象素处所产生的光的颜色。结果，由于光吸收所显示的图象相当暗，从而在显示器上图象的暗区域与图象数据中给定的暗区域相比要暗得多。根据本发明为了克服该问题，微控制器8对图象数据进行数字滤波，以便改善LCD5所显示的图象。参照图5，在步骤S5.1，微控制器8取得相当于被显示图象的数字图象数据。图象数据可能包括已经从PLMN1下载并保存在闪存10中的一JPEG文件。在步骤S5.2，逐象素地分析图象数据，以便对于所关心的象素确定图象数据所表示的图象强度I以及参数C，参数C相当于颜色分量红、绿和蓝的比值，即所关心象素的色彩。
在步骤S5.3中，象素的强度值I经过数字滤波，以便根据预先确定的滤波器传递函数f(I)，产生修正的强度值I’，即
I′＝f(I)                                 (1)
图6中表示出传递函数f(I)的曲线，可以看出该函数是非线性的。设计函数的轨迹28，使得对于相当于低强度显示图象的图象数据I，经过修正的数据I’相当于一增强的显示强度，从而加亮所显示的图象。因此，传递函数f(I)具有补偿液晶显示器5的非线性强度响应的效果。
在步骤S5.4，微控制器计算基色红、绿和蓝色数据R’、G’和B’的修正值，从而三个修正信号的合成产生相当于修正强度值I’的强度，并且使得R’、G’和B’相当于在步骤S5.2所计算的颜色比C，即，使
C＝R′∶G′∶B′                                   (2)
在步骤S5.5，使用修正值R’、G’和B’向所关心象素的三个Y电极加电。从而，在图3和4的例子中，对于象素Pn，m，用相当于R’、G’和B’值的电压对电极Xn以及电极YmR、YmG和YmB加电。从而可理解，在象素Pn，m处显示器5所产生的强度将具有从步骤S5.1得到的图象数据表示的强度经过修正的强度，因此根据传递函数f(I)照亮所显示的强度，从而补偿LCD显示器的非线性显示特性。将步骤S5.5处产生的数据施加给显示驱动器13，将在步骤S5.5处所产生的数字修正图象数转换成相应的模拟信号，施加给LCD显示器5的X和Y电极。我们知道，可根据传统扫描技术，用光栅扫描方式逐象素地进行显示。
通过程序控制参照图5所描述的过程，程序可以保存在闪存10中或者预先编程在ROM9中。或者，可以通过显示驱动器13而不是控制器8中的处理器执行程序。
参照图7，图7a说明了在显示器5上JPEG图象数据的显示，没有使用根据本发明的处理，即没有进行参照图5所描述的数字图象数据滤波。图7b说明了执行根据本发明滤波的结果，可以看出图象显示得到改善，其中已经照亮了图象的较暗区域，从而改善了所显示图象的外观和真实感。
可以根据环境光条件而改变传递函数f(I)。从而，与环境光强度较大的情形相比，在低光条件下可以适当地更多地增加图象较暗区域的强度。可以自动执行这种调节。例如，如图2所示，光电探测器29能够向控制器8提供环境光图象信息，以便根据环境光条件改变传递函数f(I)。或者，可以由用户通过键盘3，4的控制操作来选择不同的传递函数f(I)。
用户选择分布中可以采用不同的函数f(I)，用于不同情形中。例如可以设立如“普通”，“户外”，“集会”等的分布，其中可以预先设置诸如振铃音、音量和其他操作参数的特征，并与相当于所涉及分布的菜单选项相关。从而，各个形式的函数f(I)可以与例如对于户外和室内使用的分布相关。
对于传统显示器，可以如图3所示提供安装在电话中的有选择地加电的照明源，如灯30，可以在低光条件下有选择地打开灯，例如探测器探测到低先条件时在用户的控制下，或者自动地打开灯。不过，根据本发明，使用具有传递函数f(I)的滤波器使显示器能够用于环境光中，不需要独立光源如灯30的连续加电。
多种变型和变化都落入本发明所要求的范围之内。例如，已经关于JPEG文件描述了滤波，还可以使用其他的数字数据，如位图文件和MPEG文件。另外，虽然所描述的本发明例子包括移动电话手机，在其他装置如掌上型电脑，袖珍型组织者(organiser)和其它PDA中也可以实现本发明。
所描述的LCD显示器的例子为所谓的无源矩阵，可以理解本发明可以用于其它的彩色LCD装置，如那些使用薄膜晶体管有源矩阵的装置。另外，虽然所描述的例子使用扭曲向列液晶材料，也可以使用其它材料，如超扭曲向列(STN)双扫描扭曲向列(DSTN)铁电液晶材料和表面稳定的铁电液晶材料。
另外，本发明不限于LCD，可以用于其它在不需要连续加电的单独照明源的条件下进行操作的显示装置中，如电泳显示器和干涉调制显示器。根据本发明的显示装置可以是透射式的，而不是附图中所示的反射式的，例如透过该装置，导致环境光的强度受到调制。

Claims (17)

1.一种显示装置(5)，显示相当于具有相对较暗和较亮区域的彩色图象的数据，从而形成可视化图象，而不用单独加电的照明源进行照射，其特征在于与图象数据所表示的较暗区域相比，更亮地显示该相对较暗区域，从而补偿显示装置所产生的可视化图象中变暗的图象。
2.根据权利要求1所述的装置，包括处理电路(8)，用于接收相当于图象的数据并将其设计成对图象数据进行滤波，以便产生滤波的图象数据，其中用经滤波的数据表示该相对较暗的区域，该经过滤波的数据相当于比该相对较暗区域更亮的区域。
3.根据权利要求2所述的装置，其中将该处理电路设计成根据预先确定的传递函数f(I)对图象数据进行滤波。
4.根据权利要求3所述的装置，其中可以有选择地改变该传递函数。
5.根据权利要求4所述的装置，包括一用于探测环境光强度的光电探测器(29)，根据该探测器所探测到的环境光强度有选择地改变该传递函数。
6.根据权利要求4或5所述的装置，包括用户可操作装置(3，4)，用于有选择地改变传递函数。
7.根据前面任一权利要求所述的装置，包括一分别加电的显示元件(Pn，m)阵列。
8.根据权利要求7所述的装置，包括一反射器(25)，用于反射通过该显示元件的环境光。
9.根据前面任一权利要求所述的装置，包括一液晶或电泳或干涉显示装置。
10.根据前面任一权利要求所述的装置，包括一有选择地加电的光源(30)，用于在低光条件下照明显示器。
11.一种便携式电子设备(MS1)，包括根据前面任一 所述的显示装置。
12.根据权利要求11所述的设备，包括一移动电话手机。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其中该手机包括一控制器(8)，用于接收通过无线电链路传送到那里的数字图象数据，并且执行该图象数据的数字滤波，以便与该图象数据所表示的相对较暗区域相比更亮地显示该相对较暗的区域。
14.根据权利要求11或12所述的设备，其中该显示装置(5)具有一显示驱动器，该显示驱动器包括一能够对图象数据进行滤波的处理器，以便与图象数据所表示的相对较暗区域相比更亮地显示相对较暗的区域。
15.根据权利要求11所述的设备，还包括一PDA。
16.一个用于驱动处理器的计算机程序，将该程序设计成向显示装置提供驱动信号，从而显示相当于具有相对较暗和相对较亮区域的彩色图象的数据，并形成可视化图象，而不用单独加电的照明源照明，运行该程序，对图象数据进行滤波，使得与图象数据所表示的相对较暗区域相比更亮地显示该相对较暗的区域，从而补偿该显示装置所产生的可视化图象中变暗的图象。
17.一种利用显示装置显示相当于具有相对较暗和较亮区域的彩色图象的图象数据，形成该可视化图象，而不用分别加电的照明源进行照明的方法，该方法包括对图象数据进行滤波，使得与图象数据所表示的相对较暗区域相比更亮地显示该相对较暗的区域，从而补偿该显示装置所产生可视化图象中变暗的图象。
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