FR2737829A1 - Colour video image display for transmissive LCD screen - has light emitting unit and diffuser which illuminate pixel pair using alternately coloured light beams, with combined colour outputs generated - Google Patents

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Abstract

The display includes a light emitting unit (1) with a screen diffuser (3) illuminating a transmissive liquid crystal display screen (2). The light emitting unit alternatively transmits green or magenta luminous beams. The liquid crystal display screen has pixels forming a mosaic structure, arranged in pixel pairs. One of the pixel pairs has a yellow filter passing green and red light and a cyan filter passing green and blue light.

Description

La présente invention est relative à l'affichage d'une image vidéo couleur sur écran transmissif à cristaux liquides. The present invention relates to the display of a color video image on a transmissive liquid crystal screen.

Les écrans transmissifs à cristaux liquides élaborent les diverses teintes d'une image à partir de trois couleurs primaires, soit par une technique additive, soit par une technique soustractive, soit par une technique de mosaïque, soit à partir d'une combinaison des techniques précédentes. Transmissive liquid crystal screens develop the various shades of an image from three primary colors, either by an additive technique, or by a subtractive technique, or by a mosaic technique, or from a combination of the previous techniques. .

La technique additive consiste à combiner à l'aide d'une optique trois images dans chacune des couleurs primaires obtenues individuellement à l'aide de trois écrans transmissifs à cristaux liquides éclairés dans chacune des couleurs primaires. Elle donne une image en couleur d'une très bonne définition égale à la résolution de chaque écran et d'une bonne luminosité mais a l'inconvénient de nécessiter une boîte à lumière triple ou trois boîtes à lumière séparées fournissant des éclairages dans chacune des trois couleurs primaires, trois écrans transmissifs à cristaux liquides partageant l'image en pixels à contrôle individuel de la transmission de l'intensité lumineuse et une optique de combinaison des trois images en couleurs primaires ainsi obtenues. The additive technique consists of combining with the aid of an optic three images in each of the primary colors obtained individually using three transmissive liquid crystal screens illuminated in each of the primary colors. It gives a color image of a very good definition equal to the resolution of each screen and of a good brightness but has the disadvantage of requiring a triple light box or three separate light boxes providing lighting in each of the three primary colors, three transmissive liquid crystal screens sharing the image in pixels with individual control of the transmission of light intensity and an optic for combining the three primary color images thus obtained.

La technique soustractive consiste à partir d'une unique boîte à lumière éclairant en lumière blanche et à opérer dans cette lumière blanche une suppression sélective de chacune des trois couleurs primaires au moyen de trois écrans transmissifs à cristaux liquides juxtaposés et intercalés entre des filtres sélectifs de couleurs primaires. Elle donne une image en couleur d'aussi bonne définition que la technique additive mais de plus faible luminosité car la lumière issue de la boîte à lumière doit traverser une succession de trois filtres et de trois écrans transmissifs à cristaux liquides. La réalisation est un peu plus simple qu'avec la technique additive car il n'y a qu'une seule boîte à lumière et pas d'optique de combinaison d'images primaires. Cependant, il se pose des problèmes de flou dus au fait que les images aux couleurs primaires ne se forment pas dans un même plan. The subtractive technique consists of starting from a single light box illuminating in white light and operating in this white light a selective suppression of each of the three primary colors by means of three transmissive liquid crystal screens juxtaposed and interposed between selective filters of primary colors. It gives a color image of as good definition as the additive technique but of lower luminosity because the light coming from the light box must pass through a succession of three filters and three transmissive liquid crystal screens. The realization is a little simpler than with the additive technique because there is only one light box and no optics for combining primary images. However, there are problems of blurring due to the fact that the images with primary colors do not form in the same plane.

La technique mosaïque consiste à n'utiliser qu'un seul écran transmissif à cristaux liquides éclairé en lumière blanche dont on a partagé les pixels en trois groupes dont les éléments sont équitablement répartis à la surface de l'écran, qui sont adressables séparément, qui sont teintés aux trois couleurs primaires à l'aide de filtres individuels et qui forment un motif trichrome se répétant sur tout l'écran. Cette technique donne une image de moins bonne définition que les deux précédentes puisque sa résolution s'arrête au niveau du motif. Mais elle est beaucoup plus simple de mise en oeuvre puisqu'elle ne réclame qu'une boîte à lumière, qu'un seul écran transmissif à cristaux liquides et pas d'optique de combinaison d'images primaires. The mosaic technique consists in using only a single transmissive liquid crystal screen illuminated in white light, the pixels of which have been divided into three groups, the elements of which are fairly distributed over the surface of the screen, which can be addressed separately, which are tinted to the three primary colors using individual filters and which form a three-color pattern repeating throughout the screen. This technique gives an image of less good definition than the previous two since its resolution stops at the level of the pattern. But it is much simpler to implement since it requires only a light box, a single transmissive liquid crystal screen and no optics for combining primary images.

On connaît également des techniques mixtes combinant les techniques précédentes dans le but de parvenir à la meilleure définition possible pour une image couleur au prix de la moins grande complexité possible. Also known are mixed techniques combining the previous techniques in order to achieve the best possible definition for a color image at the cost of the least possible complexity.

On connaît notamment par la demande de brevet européen
EP-A-O 347 790 un afficheur d'image vidéo en couleur comportant deux écrans transmissifs à cristaux liquides successifs placés devant une boîte à lumière blanche: un premier écran transmissif avec filtre à mosaïque rouge et verte de cristaux liquides contrôlant la transmission des composantes rouge et verte de l'image et un deuxième écran à cristaux liquides contrôlant la transmission de la composante bleue de l'image. II s'agit là d'un mélange de la technique soustractive et de la technique mosaïque recherchant un compromis entre la bonne résolution de la technique soustractive et la bonne luminosité et la simplicité de la technique mosaïque.Cependant on se retrouve avec deux écrans à cristaux liquides au lieu d'un dans la technique mosaïque et avec une définition dans le vert, qui est la couleur à laquelle l'oeil est le plus sensible, diminuée de moitié par rapport à ce que l'on peut obtenir en technique additive ou soustractive.
We know in particular by the European patent application
EP-AO 347 790 a color video image display comprising two transmissive successive liquid crystal screens placed in front of a white light box: a first transmissive screen with a red and green mosaic filter of liquid crystals controlling the transmission of the red and green image and a second liquid crystal screen controlling the transmission of the blue component of the image. This is a mixture of the subtractive technique and the mosaic technique seeking a compromise between the good resolution of the subtractive technique and the good brightness and simplicity of the mosaic technique. However, we end up with two crystal screens liquids instead of one in the mosaic technique and with a definition in green, which is the color to which the eye is most sensitive, reduced by half compared to what can be obtained in additive or subtractive technique .

La présente invention a pour but un afficheur d'images vidéo en couleur à base d'un seul écran transmissif à cristaux liquides présentant une définition améliorée, notamment dans le vert qui est la couleur à laquelle l'oeil est le plus sensible. The object of the present invention is to display a color video image based on a single transmissive liquid crystal screen having an improved definition, in particular in green which is the color to which the eye is most sensitive.

Elle a pour objet un afficheur d'image vidéo couleur remarquable en ce qu'il comporte une boîte à lumière émettant alternativement, soit un flux lumineux vert, soit un flux lumineux magenta (bleu et rouge) et un écran transmissif à cristaux liquides avec une mosaïque de paires de pixels à filtre jaune passant le vert et le rouge et à filtre cyan passant le vert et le bleu. Its object is a remarkable color video image display in that it comprises a light box alternately emitting either a green luminous flux or a magenta (blue and red) luminous flux and a transmissive liquid crystal screen with a mosaic of pairs of pixels with yellow filter passing green and red and cyan filter passing green and blue.

Lorsque l'écran à cristaux liquides est éclairé en lumière verte, chacun de ses pixels à filtre jaune ou cyan controle la teinte verte de sorte qu'il opère avec une résolution maximum. Lorsque l'écran à cristaux liquide est éclairé en lumière magenta, ses pixels à filtre jaune controlent la teinte rouge tandis que ses pixels à filtre cyan contrôlent la teinte bleue de sorte qu'il n'opère plus qu'à la moitié de sa résolution maximum. II en résulte deux composantes successives d'image, I'une verte, I'autre rouge et bleue avec des définitions différentes, qui sont mélangées au niveau de l'oeil. Le défaut de définition de la composante d'image rouge et bleue par rapport à la composante d'image verte n'est pas perçu car la sensibilité de l'oeil est moindre dans le rouge que dans le vert et moindre dans le bleu que dans le rouge. When the LCD screen is lit in green light, each of its yellow or cyan filter pixels controls the green tint so that it operates at maximum resolution. When the liquid crystal display is lit in magenta light, its yellow filter pixels control the red hue while its cyan filter pixels control the blue hue so that it only operates at half its resolution maximum. The result is two successive image components, one green, the other red and blue with different definitions, which are mixed at eye level. The defect of definition of the red and blue image component compared to the green image component is not perceived because the sensitivity of the eye is less in red than in green and less in blue than in the Red.

Avantageusement, dans la mosaïque de pixels à filtre jaune et à filtre cyan recouvrant la surface de l'écran transmissif à cristaux liquides, les pixels à filtre jaune et à filtre cyan sont répartis en damier dans une même proportion. Advantageously, in the mosaic of pixels with a yellow filter and a cyan filter covering the surface of the transmissive liquid crystal screen, the pixels with a yellow filter and with a cyan filter are distributed in a checkerboard pattern in the same proportion.

Selon une variante, les pixels à filtre jaune et à filtre cyan sont répartis en mosaïque à la surface de l'écran transmissif à cristaux liquides dans une proportion inégale en nombre ou en surface tenant compte de la différence de sensibilité de l'oeil entre la teinte rouge et la teinte bleue. According to a variant, the pixels with a yellow filter and with a cyan filter are distributed in a mosaic on the surface of the transmissive liquid crystal screen in an uneven proportion in number or in surface taking into account the difference in sensitivity of the eye between the red tint and blue tint.

Avantageusement, la boite à lumière comporte deux réseaux imbriqués de tubes fluorescents verts et magenta. Advantageously, the light box comprises two nested networks of green and magenta fluorescent tubes.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description below of an embodiment given by way of example.

Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel:
- une figure 1 représente, en coupe de profil, un afficheur d'image vidéo en couleur selon l'invention,
- une figure 2 montre, en coupe de face, la boite à lumière de l'afficheur d'image vidéo en couleur de la figure 1,
- une figure 3 montre, de face et de manière schématique, I'écran transmissif à cristaux liquides de l'afficheur vidéo en couleur de la figure 1, et
- des figures 4, 5 et 6 sont des schémas explicitant la formation d'une image couleur sur l'oeil d'un observateur avec l'afficheur d'image vidéo en couleur de la figure 1.
This description will be made with reference to the drawing in which:
FIG. 1 represents, in profile section, a color video image display according to the invention,
FIG. 2 shows, in front section, the light box of the color video image display of FIG. 1,
FIG. 3 shows, from the front and schematically, the transmissive liquid crystal screen of the color video display of FIG. 1, and
- Figures 4, 5 and 6 are diagrams explaining the formation of a color image on the eye of an observer with the color video image display of Figure 1.

Comme cela ressort de la figure 1, I'afficheur comporte une boîte à lumière 1 qui est vue par un observateur O au travers d'un écran transmissif à cristaux liquides 2. As can be seen from FIG. 1, the display comprises a light box 1 which is seen by an observer O through a transmissive liquid crystal screen 2.

La boîte à lumière 1 renferme, comme représenté à la figure 2, deux réseaux imbriqués 20 et 21 de tubes fluorescents verts et magenta qui s'allument alternativement, un diffuseur 3 placé à l'avant homogénéisant l'éclairage. Elle émet alternativement, à une fréquence suffisante, (30 à 60 Hz) pour ne pas être discernée par l'oeil d'un observateur, une lumière verte et une lumière magenta. The light box 1 contains, as shown in FIG. 2, two nested networks 20 and 21 of green and magenta fluorescent tubes which light up alternately, a diffuser 3 placed at the front homogenizing the lighting. It emits alternately, at a sufficient frequency (30 to 60 Hz) so as not to be discerned by the eye of an observer, a green light and a magenta light.

L'écran transmissif à cristaux liquides 2 comporte, comme représenté à la figure 3, une mosaïque de paires de pixels à filtre coloré en jaune (Y) et à filtre coloré en cyan (C) répartis en damier selon une même proportion. The transmissive liquid crystal screen 2 comprises, as shown in FIG. 3, a mosaic of pairs of pixels with a filter colored in yellow (Y) and a colored filter in cyan (C) distributed in a checkerboard pattern according to the same proportion.

Au cours d'une première phase de fonctionnement illustrée dans la figure 4, la boîte à lumière 1 a son réseau 20 de tubes fluorescents verts allumés et son réseau 21 de tubes fluorescents magenta éteints. Les filtres colorés en jaune comme ceux colorés en cyan des pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 laissent passer cette lumière verte (G) de la boîte à lumière, dont l'intensité est modulée en fonction des commandes appliquées aux différents pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 de sorte que l'on obtient une composante d'image verte avec le maximum de résolution permis par le découpage en pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2. During a first operating phase illustrated in FIG. 4, the light box 1 has its network 20 of green fluorescent tubes on and its network 21 of magenta fluorescent tubes off. The filters colored in yellow like those colored in cyan of the pixels of the transmissive liquid crystal screen 2 allow this green light (G) of the light box to pass, the intensity of which is modulated according to the commands applied to the different pixels of the transmissive liquid crystal screen 2 so that a green image component is obtained with the maximum resolution allowed by the splitting in pixels of the transmissive liquid crystal screen 2.

Au cours d'une deuxième phase de fonctionnement illustrée dans la figure 5, la boîte à lumière 1 a son réseau 20 de tubes fluorescents verts éteints et son réseau 21 de tubes fluorescents magenta allumés. Les filtres colorés en jaune des pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 laissent passer une lumière rouge (R) tandis que les filtres colorés en cyan des pixels de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 laissent passer une lumière bleue (B).Les intensités de ces points de lumière rouge et respectivement bleue sont alors modulées en fonction des commandes appliquées aux pixels associés aux filtres colorés en jaune et respectivement aux filtres colorés en cyan de l'écran transmissif à cristaux liquides 2 de sorte que l'on obtient une composante d'image rouge et bleue avec une définition moitié de la résolution de l'écran transmissif à cristaux liquides. During a second operating phase illustrated in FIG. 5, the light box 1 has its network 20 of green fluorescent tubes switched off and its network 21 of magenta fluorescent tubes switched on. The filters colored in yellow of the pixels of the transmissive liquid crystal screen 2 pass a red light (R) while the filters colored in cyan of the pixels of the transmissive liquid crystal screen 2 pass a blue light (B) The intensities of these red and respectively blue light points are then modulated as a function of the commands applied to the pixels associated with the filters colored in yellow and respectively with the filters colored in cyan of the transmissive liquid crystal screen 2 so that one obtains a red and blue image component with half the resolution of the transmissive liquid crystal display.

Comme le montre la figure 6, l'oeil intègre la composante d'image verte et la composante d'image rouge et bleue que lui présente alternativement l'écran transmissif à cristaux liquides, à la condition que la fréquence de succession de ces deux composantes d'image soit suffisamment rapide, en pratique de l'ordre de 30 à 60 Hz. As shown in Figure 6, the eye integrates the green image component and the red and blue image component presented to it alternately by the transmissive liquid crystal screen, provided that the frequency of succession of these two components image is fast enough, in practice of the order of 30 to 60 Hz.

La perception de la définition d'une image par l'oeil d'un observateur est due essentiellement aux pigments (cônes) verts qui sont en majorité. Elle est beaucoup moins influencée par les pigments (cônes) rouges car ils sont moins nombreux et encore moins par les pigments (cônes) bleus qui sont encore moins nombreux. De la sorte, la définition de l'image de l'afficheur vidéo en couleur, qui vient d'être décrit, est perçue par un observateur comme la définition de sa composante verte qui correspond précisément à la résolution maximum de l'écran transmissif à cristaux liquides. The perception of the definition of an image by the eye of an observer is mainly due to the green pigments (cones) which are in majority. It is much less influenced by the red pigments (cones) because they are less numerous and even less by the blue pigments (cones) which are even less numerous. In this way, the definition of the image of the color video display, which has just been described, is perceived by an observer as the definition of its green component which precisely corresponds to the maximum resolution of the transmissive screen at liquid crystals.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de métier sans que l'on s'écarte de son esprit. C'est ainsi que la boîte à lumière peut être équipée d'un autre type de lampes que des tubes fluorescents par exemple, des lampes à arc ou halogènes. De la même manière, la distribution des pixels à filtre jaune et à filtre cyan sur la surface de l'écran transmissif à cristaux liquides peut ne pas être une distribution homogène en damier mais comporter en proportion, de par leur nombre ou leur surface, plus de pixels à filtre jaune que de pixels à filtre cyan, pour tenir compte de la différence de sensibilité de l'oeil entre la teinte rouge et la teinte bleue. Dans le même esprit la succession des informations vert et magenta peut se faire image par image, comme indiqué précédemment, ou par entrelacement de lignes (succession d'images rayées vert/magenta, suivies par des images rayées en inverse magenta/vert).  Of course, the present invention is not limited to the example of embodiment described, but is susceptible of numerous variants accessible to the skilled person without departing from his mind. Thus the light box can be equipped with another type of lamps than fluorescent tubes for example, arc or halogen lamps. In the same way, the distribution of the yellow filter and cyan filter pixels on the surface of the transmissive liquid crystal screen may not be a homogeneous checkerboard distribution but be proportionate, by their number or their surface, more pixels with yellow filter than pixels with cyan filter, to take into account the difference in sensitivity of the eye between the red hue and the blue hue. In the same spirit, the succession of green and magenta information can be done image by image, as indicated above, or by interlacing of lines (succession of striped green / magenta images, followed by striped images in reverse magenta / green).

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Afficheur d'image vidéo couleur caractérisé en ce qu'il comporte une boîte à lumière (1) émettant alternativement, soit un flux lumineux vert, soit un flux lumineux magenta (bleu et rouge) et un écran transmissif à cristaux liquides (2) avec une mosaïque de paires de pixels à filtre jaune passant le vert et le rouge et à filtre cyan passant le vert et le bleu. 1. Color video image display characterized in that it comprises a light box (1) emitting alternately, either a green luminous flux, or a magenta luminous flux (blue and red) and a transmissive liquid crystal screen (2 ) with a mosaic of pairs of pixels with a yellow filter passing green and red and a cyan filter passing green and blue. 2. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels à filtre cyan (C) et les pixels à filtre jaune (Y) sont répartis à la surface de son écran transmissif à cristaux liquides (2) selon une mosaïque en damier. 2. Display according to claim 1, characterized in that the cyan filter pixels (C) and the yellow filter pixels (Y) are distributed on the surface of its transmissive liquid crystal screen (2) according to a checkered mosaic. 3. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels à filtre cyan (C) et les pixels à filtre jaune (Y) sont répartis à la surface de son écran transmissif à cristaux liquides dans une même proportion. 3. Display according to claim 1, characterized in that the cyan filter pixels (C) and the yellow filter pixels (Y) are distributed on the surface of its transmissive liquid crystal screen in the same proportion. 4. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pixels à filtre cyan (C) et les pixels à filtre jaune (Y) sont répartis à la surface de son écran transmissif à cristaux liquides dans une proportion inégale en nombre ou en surface tenant compte de la différence de sensibilité de l'oeil entre la teinte rouge et la teinte bleue. 4. Display according to claim 1, characterized in that the cyan filter pixels (C) and the yellow filter pixels (Y) are distributed on the surface of its transmissive liquid crystal screen in an unequal proportion in number or in surface taking into account the difference in eye sensitivity between the red tint and the blue tint. 5. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa boîte à lumière (1) comporte deux réseaux imbriqués (20, 21) de tubes fluorescents verts et magenta qui s'allument alternativement. 5. Display according to claim 1, characterized in that its light box (1) comprises two nested networks (20, 21) of green and magenta fluorescent tubes which light up alternately. 6. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa boite à lumière (1) comporte des lampes à arc. 6. Display according to claim 1, characterized in that its light box (1) comprises arc lamps. 7. Afficheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa boite à lumière (1) comporte des lampes halogènes.  7. Display according to claim 1, characterized in that its light box (1) comprises halogen lamps.
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