彩色显示器的制作方法

专利名称：彩色显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色显示器技术，诸如使用发光二极管的显示系统。
背景技术：
一种特殊类型的显示设备是视频投影仪，视频投影仪取得视频信号，并且使用透 镜和照明源将相应的图像投影到屏幕或其它平坦表面上。旨在用于电视或计算机显示器的 已知投影系统有时使用空间光调制器(SLM)，诸如微镜设备、液晶显示器(LCD)或硅基液晶 (LCoS)显示器。微镜阵列是包括单元阵列的一类空间光调制器(SLM)，每个单元包括可以 绕着轴倾斜的镜片，另外，还包括用于产生可以使微镜片倾斜的静电力的电路。在数字操作 模式中，例如，镜片可被倾斜为停止在两个位置。在“on(打开)”位置，微镜向着显示表面 反射入射光，以便形成图像显示中的图像像素。在“off (关闭)”位置，微镜引导入射光偏 离图像显示。
使用数字控制信号偏转微镜显示器中的微镜，并且控制诸如等离子体和LCoS的 其它显示器的显示元件。这些数字控制信号工作于两个状态光被引导到观看区域的 “on (打开)”状态；以及光被保持偏离观看区域的“off (关闭)”状态。这具有可以指示每 个像素瞬间显示黑色或白色的作用。可以通过时间复用，即，仅在可用时间的一部分中显示 来提供灰度级别。设备将光置于“on (打开)”状态相对于设备将光置于“off (关闭)”状 态的时间百分比确定察觉到的像素显示的亮度级别-在黑(全部关闭)和白(全部打开) 之间。像素在给定调制时间段内的在黑和白之间的可能光级的数目是像素的显示时段除以 最短调制增量的函数。显示系统的一个例子是具有60Hz视频源的红-绿-蓝(RGB)场序的基于发光二 极管(基于LED的)的微镜显示器。在60Hz下，显示器每1/60秒或每16. 67ms刷新或改 变。由于这些RGB系统具有三个LED，一个是红色(R)，一个是绿色(G)，一个是蓝色(B)，顺 序显示R场、G场和B场，因此称为“场序”。分配给红、绿和蓝LED中的每一个的时间百分比 是包括LED效率和用户偏好的许多变量的函数。如果每个场在大约1/3时间内处于打开状 态，可用于刷新每个场的时间将是刷新速率的三分之一，或1/3 16. 67ms，这等于5. 55ms, 大约为5500 μ s。结合下面的附图和描述阐述本发明的一个或更多个实施例的细节。从该描述、附 图和权利要求中，将会明了本发明的主题内容的其它特征、目的和优点。还可能希望显示彩色图像。主色(有时称为“基色”)可以包括红、绿和蓝。这些 颜色的组合提供了人的大脑可以识别的色域(colorgamut)。—种用于提供彩色图像的技术是提供多个SLM，即，每个主RGB颜色使用一个SLM。 以不同颜色的光源照亮每个SLM，并且给每个SLM提供不同的控制信号集合，以便控制各个 像素显示RGB颜色中的每个颜色。光学投影系统将三个调制彩色光束重叠在一起，以便形 成全色图像。虽然这种方案一般可以实现没有图像伪像或缺陷地呈现彩色图像的目的，但 它具有相对昂贵的缺点，尤其是与仅使用单个SLM的系统相比。这种方案还具有这样的问题，即，它可能在光学上是复杂的，不论是在控制信号的时间精度方面，还是在彩色光束的 精确重叠方面都是如此。用于提供彩色图像的另一种技术是使用单个SLM，但是在一个视频帧期间在投射 的光束中对每个RGB颜色进行时间复用。因此，在这种系统中，每种颜色被依次以图像 的红色部分、图像的绿色部分和图像的蓝色部分的显示。将光束时间复用为不同颜色的系 统可以包括诸如由发光二极管(LED)或激光器产生的红、绿和蓝光源。这些光源可被在 “on(打开)”状态和“off (关闭)”状态之间转换，以便与发送到SLM的信号同步地产生连 续的红、绿和蓝光源。当使用LED作为照明源时，输入LED的驱动电流或驱动电压可以直接 影响显示的亮度。这些光源可被在“on(打开)”状态和“off (关闭)”状态之间转换，以便 与发送到SLM的信号同步地产生连续的红、绿和蓝光源。另一种方法是使用白光源和色轮 (color wheel)。由电机旋转色轮，并且以色轮中的红滤光器、绿滤光器和蓝滤光器顺序地 过滤从白光源发出的白光束，以便在光束中产生一系列红、绿和蓝光。这些技术的变型可以包括在单个原始视频显示帧中将每种颜色时间复用两次或 更多次，或将每种颜色与附加亮度值(Y)复用。虽然这种技术一般可以实现呈现彩色图像 的目的，并且与具有3个SLM的系统相比不昂贵，但它也可能存在若干缺点。
首先，给单个SLM呈现多种颜色的显示器可能使用颜色定序(color sequencing)，以便确保在任意特定时刻，仅有红、绿或蓝色中的一种被呈现到SLM用于显 示。在某些情况下，可能产生颜色闪烁，并且这可能是令观看的人厌烦的。第二，将每帧时分 为三种颜色(或更多)允许将这些颜色呈现很少的时间，其效果是可能显著减小亮度(与 三个SLM的系统相比)。第三，可能例如通过增加单色分量增加亮度信号(Y)，以便增加观 看者的眼睛和大脑察觉到的图像的综合亮度，但是这降低了图像的饱和度。第四，如果观看 者的注意力被在显示器上拉动(被显示器上的运动图像或被显示器附近的运动物体)，至 少某些物体的边缘可以出现大量彩色边纹。例如，另一个物体运动经过呈现的实体圆形物 体，该实体圆形物体可以在任意一侧呈现出月牙形彩色边纹，每个月牙具有不同的颜色。这 种效果可能是相对恼人和令人心烦的，并且可以导致眼睛肌肉疲劳。第五，使用LED光源的 显示设备的色域非常宽，并且通常不同于可以使用常规荧光粉的诸如阴极射线管(CRT)或 IXD设备的常规设备的色域。例如，与CRT或IXD设备相比(见图3c和3D的NTSC或SMPTE 工业标准)，纯绿色和纯红色呈现对于LED显示设备可能是不同的。所以，可能希望实现准 确和灵活的颜色匹配技术。

发明内容
可以用一个或更多个彩色光产生元件(诸如LED)实施显示系统。所述彩色光产 生元件可以在打开状态和关闭状态之间转换，以便显示图像。彩色光产生元件控制器可以 在关闭状态期间给一个或更多个光产生元件施加恒定的电流偏置或恒定的电压偏置。可以 施加这种恒定的偏置，诸如DC偏置，以便在关闭状态期间增加光产生元件的亮度。在一般方面，本发明涉及包括彩色光产生元件的系统和方法，所述彩色光产生元 件配置为，在活动(active)状态中，在关闭状态和打开状态之间律动(pulse)。当光产生元 件处于关闭状态时，可以在预定的时间间隔期间给所述彩色光产生元件施加实质上恒定的 偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态发射大于所述光产生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。在另一个方面，本发明涉及包括彩色光产生元件的系统和方法，所述彩色光产生元件配置为，在活动状态中，在打开状态和两个或更多个关闭状态之间律动。当光产生元件 处于关闭状态时，可以在预定的时间间隔期间给所述彩色光产生元件施加两个或更多个偏 置电压，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态发射大于所述光产生元件在作为活动系 统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。在另一个方面，本发明涉及使得彩色光产生元件在关闭状态和打开状态之间律 动，并且给所述彩色光产生元件施加实质上恒定的偏置电压或偏置电流的系统和方法。当 光产生元件处于关闭状态时，可以在预定的时间间隔期间施加所述实质上恒定的偏置电压 或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态发射大于所述光产生元件在作为活 动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。在另一个方面，本发明涉及使得彩色光产生元件在打开状态和两个或更多个关闭 状态之间律动的系统和方法。当光产生元件处于关闭状态时，可以在第一预定时间间隔期 间给所述彩色光产生元件施加第一实质上恒定的偏置电压或偏置电流。可以施加第一实质 上恒定的偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态发射大于所述光 产生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定的第一量的光。当光产 生元件处于关闭状态时，可以在与第一预定时间间隔不同的第二预定时间间隔期间给所述 彩色光产生元件施加第二实质上恒定的偏置电压或偏置电流。可以施加第二实质上恒定的 偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态发射大于所述光产生元件 在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定的第二量的光。实施方式可以包括下面的一个或更多个。可以选择实质上恒定的偏置电压或偏置 电流，以便补偿彩色光产生元件的波长漂移，或者优化亮度、饱和度、色温或功率。可以基于 用户设置的偏好选择所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流。可以基于预定的系统参数选 择所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流，在某些实施方式中，根据光产生元件的温度或 将被显示的信息的属性选择所述系统参数。某些实施方式可以包括配置为控制实质上恒定 的偏置电压或偏置电流的量的彩色光产生元件控制器，可以在关闭状态给所述彩色光产生 元件施加所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间改变提高所述彩色光产生元 件的亮度。某些实施方式可以包括预处理器。所述预处理器可以包括配置为接收具有颜色饱 和度和亮度信息的图像信号的接收器。所述预处理器可以包括配置为基于来自所述接收器 的信息，控制所述图像信号的饱和度的优化器。另外，所述预处理器可被配置为限制并且非 线性地增加图像信号的颜色饱和度。另外，所述预处理器可被配置为实质上保持具有在预 定饱和度界限之下的饱和度的颜色的原始色调或饱和度。某些实施方式可以包括三个彩色光产生元件，诸如一个彩色光产生元件发射红 光，一个彩色光产生元件发射绿光并且一个彩色光产生元件发射蓝光。所述三个彩色光产 生元件中的每一个可以与实质上恒定的偏置电压或偏置电流相关联。即，例如，所述三个彩 色光产生元件中的每一个可以具有与其相关联的实质上恒定的偏置电压或偏置电流。可以 在所述三个彩色光产生元件中的每一个的打开状态或关闭状态期间给出所述恒定的偏置 电压或偏置电流。可以如上面关于恒定的偏置电压或电流所述那样，选择或控制所述恒定的偏置电压或偏置电流。可以在相应的关闭状态期间，给所述三个彩色光产生元件中的一 个或更多个施加实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间的改变提高彩色光产生元 件的亮度。这些实施方式可以包括一个或更多个如下的优点。单SLM系统可以具有提高的亮 度，而不会可察觉地降低显示图像的饱和度或色调。提高的可获得的亮度可以允许使用相 对更小的、功耗更少、更轻、更简单或更便宜的组件。可以减少彩色边纹和彩色闪烁，或可以 接受较低的帧速率以便充分限制彩色边纹。可接受的较低的帧速率可以允许使用更简单 的、更轻的、精确度较小的或更便宜的组件。减小帧速率还可以减少驱动电子器件的功耗。 可以改进诸如LED的光源的功率效率。还可以实现与常规显示设备或工业标准色域的精确 颜色匹配。


图IA是显示系统的框图；图IB是图像帧的示意表示；图2A、2C和2E是现有技术中用于给SLM照明的红、绿和蓝光束的示意光谱；图2B、2D和2F分别是根据一种显示设备的实施方式，用于给SLM照明的“红”，“绿” 和“蓝”光束的示意光谱；图2G、2H和21分别是根据一种显示设备的替换实施方式，用于给SLM照明的红、 绿和蓝光束的示意光谱；图2J是白色通道的图示；图2K是现有技术的系统中的与图2A、2C和2E相关的RGB色轮的图示；图2L是具有RGB和单独的白色通道的色轮的图示；图2M是色轮的图示，其中每个RGB颜色区域具有如图2B、2D和2F中所示的白光
分量；图2N是色轮的图示，其中每个RGB颜色区域具有如图2G、2H和21中所示的其它 颜色的光；图20是根据如图2A、2C、2E和图2K所示的现有技术，作为时间的函数的光束强度 的示意图；图2P和2Q是根据一种显示设备的实施方式，关于图2B、2D、2F-2I、2M和2N的作 为时间的函数的光束强度的示意图；图2R和2S是现有技术的系统中的示例光源和LED驱动控制器的框图；图2T是根据一种显示设备的实施方式的示例光源和LED驱动控制器的框图；图2U是根据一种显示设备的替换实施方式的示例光源和LED驱动控制器的框 图；图2V是根据一种显示设备的实施方式的示例预处理器的框图；图3A是现有技术系统中的色域的色度图；图3B是根据一种显示系统的实施方式的色域的色度图；图3C和3D是根据一种显示系统的替换实施方式的色域的色度图；图4A-4C是色度幅值的示意 图5A和5B是预处理器的框图，其中包括显示器的接收器和优化器的框图；
图5C是YUV彩色空间中的U和V分量的图；图5D-5G是示例预处理器的操作的示意图；图6是调整色度的方法的流程图；图7是调整色度的另一方法的流程图；并且图8是关于控制光产生元件的方法的流程图。
具体实施例方式在显示系统包括诸如LED的彩色光产生元件的情况下，可以通过给一个或更多个 彩色光产生元件施加偏置电压或偏置电流增加图像的整体亮度。例如，可以在相应的彩色 光产生元件处于关闭状态时，在一个或更多个预定时间间隔期间施加这种偏置电压或偏置 电流。以这种方式增加亮度可以在视觉上降低图像的颜色的饱和度。为了进行补偿，可以 通过组合一种或更多种彩色光，将图像信号的颜色饱和度限制或截短(truncate)到预定 的饱和度界限，并且可以通过视频信号处理增加整体颜色饱和度，以便填充可获得的颜色 饱和度范围，从而使得图像信号的某些颜色“过饱和”。例如，电子电路可以将颜色分量的饱 和度彼此成比例地增加，并且输出饱和度的增量相对于输入饱和度可以是非线性的。当显 示过饱和的图像信号时，光产生元件的增加的亮度可以在视觉上使得图像的显示饱和度降 低。使用附加的光可以增加特定显示系统的显示图像的最大可实现亮度。图IA是显示系统100的框图。图像信号110可被预处理器120接收。图像信号 110可以包括关于颜色的信息，诸如亮度、饱和度和色调。在某些实施方式中，图像信号是包 括一个亮度(“luma”)分量和两个色差(“chroma”)分量的YUV信号。亮度分量可被称 为“Y”分量，并且可以包括关于颜色的亮度的信息。色差分量可被称为“U”和“V”，并且可 以包括关于颜色的色调和饱和度的信息。在其它实施方式中，图像信号110可以是YIQ信 号、RGB信号、CMYK信号、NTSC信号、PAL信号、HDTV信号或某些其它图像信号。在图像信 号110为不包括单独色差分量的格式的情况下，在由预处理器120进一步处理之前，图像信 号110可被转换为这种包括色差分量的格式。例如，图像信号110可被转换为这样的格式， 其中至少一个分量包括色差信息，但是不包括任何亮度信息。例如，图像信号110可以被转 换为具有两个色差分量的信号，诸如YUV信号。如下面更详细描述的，预处理器120调整图像信号的色差特性。预处理器120与彩 色信号转换器130进行信号通信，彩色信号转换器130将经过预处理器120调整后的图像 信号110变换为适合于显示的信号，诸如具有红色分量132、绿色分量134和蓝色分量136 的红-绿-蓝(“RGB”)信号。转换器130与帧定序器140进行信号通信，帧定序器140将 RGB信号序列化为具有时间顺序的帧142 (图1B)。在某些实施方式中，每个具有时间顺序 的图像帧包括红色帧144、绿色帧146和蓝色帧148，它们也有时间顺序t，如图IB所示，红 色帧144在t = 0期间、绿色帧146在t = 1期间并且蓝色帧148在t = 2期间。当以足 够高的帧速率显示时，人的眼睛和大脑将具有时间顺序的彩色帧“集成在一起”，并且将其 作为单个全色图像观看。可替换地，转换器130可以将图像信号110变换为CMYK信号或某 些其它适合的显示信号。帧定序器140可以与光源150进行信号通信。在某些实施方式中，光源150产生具有例如，红、绿和蓝的不同颜色的重复序列的光束162。在某些实施方式中，光源150包括 可以是发光二极管(“LED”)的三个光产生元件例如，红LED152、绿LED154和蓝LED156， 以及一个LED驱动控制器158，LED驱动控制器158配置为控制来自这些LED的光束162 的强度。在某些其它实施方式中，还可以使用分别具有红、绿和蓝波长的三个激光器取代 LED152、154、156。光源150可被配置为将光束162导向空间光调制器(“SLM”) 170。如上 所述，SLM170可以是微镜阵列，并且可以与帧定序器140进行信号通信。在某些实施方式 中，SLM170可以包括LCoS显示器、SLM或某些其它适合的光调制显示器。SLM170可以调制 光束162，以便将经调制的光166导向显示器180，以便形成彩色的有序图像，然后该图像被 如上所述那样“集成”，从而被作为全色图像观看。在某些其它实施方式中，彩色滤光器190可被定位在光源150和SLM170之间的光 束162的路径内。可替换地，彩色滤光器190可被定位在SLM和显示器之间的调制光的路 径内。在某些其它实施方式中，光源150可以是不对图像信号110做出响应的恒定白光源。 在某些替换实施方式中，光源150与转换器130进行信号通信，并且LED驱动控制器158修 改来自这些LED152、154、156而不是彩色滤光器190的光束162。在某些实施方式中，显示 系统100可以包括液晶显示器(IXD)。图2A、2C和2E是现有技术的系统中用于给SLM照明的第一红光束220、第一绿光 束230和第一蓝光束240的示意光谱。三个示出的光束220、230、240中的每一个分别包括 近红、绿和蓝波长的光。第一红光束220、第一绿光束230和第一蓝光束240中的每一个可 被在图像帧142的红色帧144、绿色帧146和蓝色帧148中使用。图2B、2D和2F是根据显示系统100的一种实施方式的用于照明SLM170的第二红 光束224、第二绿光束234和第二蓝光束244的示意光谱(或如果系统使用放置在SLM170 之后，S卩，SLM170和显示器之间的色轮，这些光束被指引到显示器上)。具体地，每个光束包 括主色的光以及其它颜色的光，但是其它颜色的光的强度低于主色的光，例如，主色光的强 度的到20%，诸如10%。其它颜色，S卩，副图像的强度的精确范围取决于许多因素，这些 因素可以包括用户偏好、视频内容和环境光。作为例子，在图像信号110是黑白计算机呈现 的情况下，可能希望使得所有颜色同时近乎或完全“打开”。相反地，如果图像信号110具有 高度鲜亮的颜色，并且环境光使得所希望的颜色看起来饱和度过于降低，则可能希望使得 一个或更多个副颜色近乎或完全“关闭”。可以在图像帧142的红色帧144、绿色帧146和 蓝色帧148中分别使用第二红光束224、第二绿光束234和第二蓝光束244。因此图像在红 色帧144中可以包括一定强度的绿光和蓝光，虽然其强度比红光低。类似地，图像在绿色帧 146中可以包括一定强度的红光和蓝光，虽然其强度比绿光低，并且图像在蓝色帧148中可 以包括一定强度的红光和绿光，虽然其强度比蓝光低。第二红光束224例如包括可见光中的大部分或实质上所有颜色，诸如红、绿和蓝的光。因此，第二红光束224的整体亮度可以大于第一红光束220。然而，在第一红光束220 和第二红光束224包括相同强度的红波长的光的情况下，第二红光束224可以具有比第一 红光束220低的饱和度。类似地，第二绿光束234和第二蓝光束244可以具有比相应的第 一绿光束230和第一蓝光束240低的饱和度。显示系统100可以补偿可被称为“饱和度降 低”的这种饱和度损失，以便忠实地(或更忠实地)再现图像信号110的颜色饱和度。可以 通过增加图像信号110的饱和度实现这种补偿，这可被称为“过饱和”。
图2G、2H和21是根据显示系统100的一种替换实施方式的用于照明SLM170的第 三红光束226、第三绿光束236和第三蓝光束246的示意光谱。第三红光束226例如主要包 括一种强度的近红波长227的光。第三红光束226还包括一定强度的近绿波长228的光， 以及一定强度的近蓝波长229的光。第三绿光束236类似地包括一定强度的红波长237和 一定强度的蓝波长239。第三蓝光束类似地包括一定强度的红波长247和一定强度的绿波 长248。例如，可以在具有红LED152、绿LED154和蓝LED156(图1)的系统中，通过驱动这 些LED，使得在任意特定颜色帧中以高于其它两个LED(以非零的强度驱动这两个LED)的强 度驱动主色LED，产生这种光谱分布。图20-2Q是作为时间t的函数的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的亮度的示意图。 图20-2Q中所示的亮度幅值还可被认为是施加到例如红、绿和蓝LED152、154、156 (见图1A) 上的电压的幅值。图20示出了相应于作为现有技术的图2A、2C和2E或2K的亮度波形。如上面参 考图IB所讨论的，显示设备100发出的光可被时分为时间t = 0处的红色帧144、时间t = 1处的绿色帧146和时间t = 2处的蓝色帧148。LED152、154、156可被配置为分别在打开 状态DKW、Dgon和Dbqn和关闭状态(诸如最小值)之间律动。图2P示出了与图2B、2D和图2F、2M以及图2N相对应的亮度波形。LED152、154、 156可被配置为分别在诸如DKW、Dgon和Dra的打开状态和诸如DKMf、Dcoff和Droff的关闭状 态之间律动。驱动LED152、154、156可以 包括施加在时间上为恒定的或实质上恒定的直流 (DC)偏置电压。例如，在LED152、154、156是活动的显示系统100的一部分时，在关闭状态 中，红、绿和蓝LED152、154、156中的每一个的亮度可以大于LED152、154、156的最小可实现 亮度。在某些实施方式中，最小可实现亮度可以是0或实质上为0。在某些实施方式中，DC 偏压可以在打开状态和关闭状态两者中增加所有3个红、绿和蓝LED152、154、156的亮度。 可以在打开状态、关闭状态或这两者期间随时间的改变施加DC偏压，从而与不施加DC偏压 的配置相比，LED152、154、156随时间的改变发出提高的亮度。增加的亮度可以提高显示在 例如显示器180上的图像的整体亮度。在某些实施方式中，如图2P所示，可以在红、绿和蓝 中的每一个的打开状态期间和关闭状态期间都提高亮度。在某些其它实施方式中，仅提高 关闭状态期间的亮度。该DC偏压可被在显示单元100的制造期间设置，或可在制造后由用 户调整，诸如在操作过程中调整。在某些实施方式中，该DC偏压可被例如通过图形用户界 面由用户选择。用户选择的DC偏压可以保持恒定，直到用户提供其它输入(诸如，重新设 置显示单元100或再次调整DC偏压)为止。该DC偏压可以与给图像信号110或显示在显示器180上的图像增加白光相类似 的方式减小图像信号110的颜色的饱和度。预处理器120可被配置为部分地或完全地补偿 这种饱和度减小。然而，对于实现显示系统100的相对更高的整体亮度来说，这种饱和度减 小可能是可以接受的或所希望的折衷。在某些实施方式中，提高所有红、绿和蓝LED的亮度 可以不均勻地减小颜色饱和度。例如，具有相对低饱和度的颜色可以利用更窄的色域而没 有不利的视觉影响。在某些实施方式中，对于实现显示系统100的更高的整体亮度来说，这 种不均勻的饱和度减小可以是可接受的折衷。另外，红、绿和蓝LED152、154、156中的每种颜色的DC偏压DKQff、Dcoff和DBQff分别 可被诸如显示系统100的用户独立地控制。例如，可以不是给所有红、绿和蓝LED152、154、156施加DC偏压，而是仅给红、绿和蓝LED152、154、156中的一个或两个施加DC偏压，或如 图2P所示DC偏压DKQff、Dcoff和DBQff可以具有彼此不相等的值。图2Q示出了根据一种替换实施方式的亮度波形。红、绿和蓝LED152、154、156的 DEOff>DGoff和Draff中的两DC偏压可被分别由例如显示系统100的用户分别相应于时间t = 0、1和2独立地控制。LED152、154、156可被配置为在每个诸如D1^Dei和Db2的一个打开状 态和每个诸如DK1、De2, Dgo, Dg2和DB(1、Dbi的两个关闭状态之间律动。即，可以在红色时刻t =0给红、绿和蓝LED152、154、156施加三个DC偏压DK(1、Detl和Dbci，可以在绿色时刻t = 1 施加三个DC偏压DK1、Dei和Dbi，并且可以在蓝色时刻t = 2施加三个DC偏压DK2、De2和DB2。 这些偏压值可被例如显示系统100的用户独立地控制、确定和调整。通过调整9个寄存器 值Dkq、Dgo, Dbq，Dki、Dei、Dbi、Dk2、De2、Db2，色域可被匹配为与任意颜色标准或生产或销售的已 有显示设备保持兼容。在某些情况下，可能希望调整DC偏压，以便优化对显示器180上的特定图像或图 像集合的观看体验。例如，在包括亮度环境的情况下，诸如，当显示计算机产生的显示时，对 于用户来说亮度可能比准确的颜色再现更重要。计算机产生的显示中的颜色的颜色饱和度 可能带有很少的信息，并且因此可能不如该显示中的书写的单词的可读性重要。在这种情 况下，可以提高DC偏压，以便改进显示系统100的整体亮度。在另一种情况下，诸如当显示 真实世界设置的照片时，颜色的准确再现可能比增加整体亮度更重要。在这种情况下，可以 减小或去除DC偏压，以便改进显示系统100的颜色再现。然而，施加DC偏压可能对于显示 真实世界的颜色，例如，人类观察者可以看到的真实物理物体的颜色是有用的，这是由于许 多这些颜色可能具有相对低的颜色饱和度。还可以使用DC偏压优化其它属性。例如，可以根据用户偏好、观看状态或某些其 它参数优化图像的色温。例如，所希望的色温可以在大约6300开氏度(K)和大约10，000K 之间，诸如大约8200K。作为另一个例子，可以使用DC偏压诸如通过最小化实现特定显示亮 度所需的低功率量，优化显示系统100的功耗。还可以使用DC偏压补偿光源150 (诸如LED152、154、156)的波长漂移。例如，与 “off (关闭)”状态相比，LED152、154、156可以在“on (打开)”状态产生具有不同波长特性， 艮口，不同颜色的光。从LED 152、154、156产生的光的波长特性还可以随LED 152、154、156的温 度改变。温度以及在“on (打开)”状态和“off (关闭)”状态之间转换的这些作用可被称 为波长漂移。可以调整施加到光源150的多个光产生元件(诸如LED152、154、156)中的每 一个的DC偏压，以便补偿波长偏移。用于补偿波长漂移的另一种技术可以包括改变每个彩 色帧144、146、148的持续时间的比例。例如，可以调整每个LED152、154、156处于"on (打 开)”状态的时间比。附加的技术可以包括冷却诸如LED152、154、156的光源150以便限制 其温度范围，或预处理图像信号110以便补偿波长漂移。DC偏压还可以用于调整色域以便匹配已有的显示设备或已有的工业标准规范，这 是由于使用LED作为光产生元件的色域通常非常宽，并且可能覆盖和包括几乎所有已有的 显不设备。在某些实施方式中，使用以DC偏移描述的偏移可被使用恒定电流偏移而不是恒 定电压偏移实现。图2R-2U是包括作为光产生元件的LED152、154、156以及LED驱动控制器158的光源150的实现的详细框图。参考图2R，光源150包括LED152、154、156。LED驱动控制器158包括配置为控制DC偏压Dra、Dgon和Dra和开关电路930的公共LED驱动控制器910。图2S是公共LED驱动控制器910的实施方式的框图。公共LED驱动控制器910 具有三个数据寄存器，以便设置D·、Dew和Dra的偏置值。复用器918 ( “MUX918”)根据 选择信号919在时刻t = 0、1或2选择这些偏置值，复用器918可以是常规的三到一复用 器。由数字到模拟转换器920 ( “DAC920”)将MUX918选择的偏置值转换为模拟信号，并且 LED驱动器922将这个模拟信号放大为LED驱动偏置电压或偏置电流。公共LED驱动控制 器910的输出被开关电路930在与选择信号919相同的时刻t = 0、1或2选择，并且被提 供给相应的LED。从这个光源150输出的光束162的亮度波形与图20相对应。参考图2T，替换光源150，的一种实施方式包括LED152、154、156和另一种替换的 LED驱动控制器158，。LED驱动控制器158，包括红LED驱动控制器940、绿LED驱动控制 器950和蓝LED驱动控制器960。LED驱动控制器940、950、960包括用于每个打开状态偏 置值和关闭状态偏置值(即，Deon, Deoff, Dgon, Dgoff, Dbon, Dboff)的两个数据寄存器。除了 LED 驱动控制器940、950、960使用的每个公共LED驱动控制器包括两个数据寄存器和二到一复 用器而不是三个数据寄存器和三到一复用器之外，LED驱动控制器940、950、960配置为具 有类似于图2S所示的公共LED驱动控制器910的公共LED驱动控制器。LED驱动控制器 940,950,960分别在相应时刻选择并且输出打开状态和关闭状态电压或电流，并且并行地 将输出提供给LED152、154、156。从这个光源150，输出的光束162，的亮度波形与图2P相 对应。参考图2U，另一种替换光源150”的另一种实施方式包括LED152、154、156和另一 种替换的LED驱动控制器158”。LED驱动控制器158”包括红LED驱动控制器970、绿LED 驱动控制器980和蓝LED驱动控制器990。每个LED驱动控制器970、980、990包括三个数 据寄存器，t = 0、1和2的每个定时偏置值使用一个数据寄存器。除了 LED驱动控制器970、 980,990使用的每个公共LED驱动控制器包括三个数据寄存器，一个数据寄存器包含打开 状态值并且两个数据寄存器包含关闭状态值之外，LED驱动控制器970、980、990配置为具 有类似于图2S所示的LED驱动控制器910的公共LED驱动控制器。LED驱动控制器970、 980、990分别在相应时刻选择并且输出打开状态和关闭状态驱动电压或电流，并且并行地 将输出提供给LED152、154、156。从这个光源150输出的光束162”的亮度波形与图2Q相对 应。光源150可被配置为控制实质上恒定的偏置电压或电流的量。例如，可以选择该 偏置电压或电流，以便优化亮度、饱和度、色温、功率或某些其它属性。可以选择偏置电压或 电流，使得可以使用光产生元件的整个亮度范围，例如，从而实现或实质上实现光产生元件 的最大亮度。即，例如，在使用LED152、154、156的情况下，可以选择偏置电压或电流，使得 当显示图像时使用LED152、154、156中的一个或更多个的可实现亮度的整个范围。在某些 实施方式中，可由光源150确定偏置电压或电流的量。可替换地，可由显示系统100的用户设置该偏置电压或电流，或该偏置电压或电 流可以基于光源150中的预定系统参数而定。系统参数可以包括例如LED152、154、156的 温度或某些其它光产生元件的温度。系统参数还可以包括将由显示系统100显示的信息的 属性。例如，计算机产生的呈现中的颜色的颜色饱和度可以带有很少信息，并且因此如上所述，可能不如例如呈现中的书写的单词的可读性重要。在具有多个光产生元件诸如LED152、154、156作为光源150的一部分的显示系统 100中，可以独立地给每个光产生元件施加偏置电压或电流。例如，LED152、154、156可以具 有与其相关联的单独的偏置电压或电流。这些独立的偏置中的每一个可被独立地优化，或 可被用户以上述方式选择。使用偏置电压或电流还可以减少光源150的电能消耗。例如，施加偏置电压或电 流，诸如DC偏置电压，可以提高光源150的功率效率。例如并且不限于任意特定理论，诸如 LED 152、154、156的光产生元件的功率效率可以在小于全功率或亮度的功率级别或亮度时 较大。因此，施加偏置电压或电流，诸如DC偏置电压，可以便于使用比不施加偏置电压或电 流的情况相对少的功率实现特定的亮度。另外，在某些实施方式中，在“on(打开)”状态和 “off (关闭)”状态之间转换诸如LED152、154、156的光产生元件可能涉及实现“on (打开)” 状态和“off (关闭)”状态之间的足够迅速的转换以便在显示系统100中使用所必需的能 量损失或“泄漏”。施加偏置电压或电流，诸如DC偏置电压，可以减少在在“on(打开)”状 态和“off (关闭)”状态之间转换期间损失或“泄漏”的能量的量。同样不限于任何特定理 论，通过为亮度利用否则可能被损失或泄漏的能量，施加偏置电压或电流可以提高功率效 率。下面的解释使用色轮图以便进行概念解释并且易于理解。在图2P、2Q、2T和2U所 示的实施方式中，由于色轮实现可能不能应用任何可变偏置要求，所以可以为光产生元件 使用LED光源。图2J是白通道的图，白通道表示可被引导到SLM170的未经滤光的光。可以使用 这种实施方式，以便在显示器180上显示灰度图像，诸如没有颜色饱和度的图像。可替换 地，不同颜色的光可被引导到SLM170，并且诸如下面所述，可由色轮或某些其它机制给这种 光排定时间顺序。图2K上具有红色段262，绿色段264和蓝色段266的RGB色轮260的图。色轮260 可以是彩色滤光器190 (图1)的一部分。RGB色轮260可以是位于光源150和SLM170之间 的物理滤光器轮。可替换地，RGB色轮260可以表示红色段262，绿色段264和蓝色段266 的时间定序。即，光源150可以在由RGB色轮260的段262、264、266表示的时间段内在时 间上顺序地发射红光、绿光和蓝光。段262、264、266可以相应于红色帧、绿色帧和蓝色帧。 在光源150使用LED的情况下，可以控制LED的亮度，以便给红、绿和蓝光束162排定时间 顺序。然而，由于仅在显示图像帧的时间的一部分时间内而不是在显示图像帧的整个时间 内显示每种颜色，所以颜色的时间定序可以导致每种颜色的亮度的减小。如下所述，可能希 望提高每种颜色的亮度。RGB色轮260与图20中的亮度波形相对应。可以通过使用图2L-2N中的色轮270、280和290实现减小过饱和图像信号110的 饱和度。由于人眼随时间改变将段272、274、276、278、段282、284、286和段292、294、296集 成在一起，所以绿色帧和蓝色帧146、148中的绿色光和蓝色光可以减小红色帧144中的红 色的饱和度的强度。图2L是具有红色段272、绿色段274、蓝色段276和白色段278的色轮270的图。 图2L示出的红、绿和蓝段272、274、276可以是图2K所示的红、绿和蓝262、264、266的大约 一半大。白色段278可以占据色轮270的剩余部分。类似以图2K描述的段，包括白色段278的色轮270的段可以是物理色轮的一部分，或可以表示图像帧的时间定序部分。即，图像帧 可以包括红色帧、绿色帧、蓝色帧和白色帧。白色段278可以使得白光不被滤除地通过，从 而当光源光160被引导到色轮270的白色段278时不发生或发生很少的光强损失。由于白 光作为图像的时间定序彩色帧的一部分穿过色轮270，所以可以提高图像的整体亮度。图2M是色轮280的图，其中RGB颜色中的每一种颜色具有白光分量。S卩，色轮280 包括红色和白色段282、绿色和白色段284以及蓝色和白色段286。这种布置可以具有与上 面以图2L所述的包括白色段相类似的效果。可以用各种方法实现在每个段282、284、286 中包括白光。作为一个例子，滤光器诸如红光滤光器可以使得某些其它颜色的光，诸如，绿 光和蓝光穿过。作为另一 个例子，主要针对红光滤光器可以包括允许其它颜色的光诸如绿 光和蓝光穿过的一个滤光部分，诸如一个窗口。作为另一个例子，光源可以在红色帧期间发 射多种颜色的光，诸如，除了红光之外，发射绿光和蓝光。RGB色轮280可以与图2P中的亮 度波形相对应。图2N是色轮290的图，其中每个RGB颜色段包括其它颜色的光。例如，色轮290 表示包括光源150的显示系统100的一种实施方式，其中光源150包括红、绿和蓝LED152、 154、156。色轮290包括红色段292、绿色段294和蓝色段296。这三个段可以表示这样的 时间段，其中对这些LED进行时间复用，以便产生用于红、绿和蓝彩色帧144、146、148中的 每一个的光。三个段292、294、296中的每一个包括一种颜色的主导强度，以及其它颜色的 较弱强度。例如，红色段292主要包括以大写字母R表示的红色。红色段292还包括分别 以小写的g和b表示的较弱强度的绿色和蓝色。RGB色轮290可以与图2P中的亮度波形相 对应。图2V是包括接收器124和优化器126的预处理器120的框图。如果希望，预处理 器120可被配置为使得图像信号110过饱和，以便补偿本发明中描述的饱和度减小。此处 诸如根据图5A-5G、6和7描述这种预处理的细节。图3A-3D是色域300的色度图。参考图3A，色域300在“xy”空间中表示人眼可 见的所有颜色326。色域的弯曲边324表示纯光谱色。色域的直边325可被称为“紫线”。 白点322表示对人眼来说显现为白色的混合色。即，白点322可以表示0%的颜色饱和度。 在混合色域300中的两种颜色的情况下，可以产生两种颜色之间的线上的颜色。例如，红点 322可以表示由图2A中的红光束220形成的红色源，诸如红光产生元件(例如LEDl52)。红 点322不位于色域300的边缘上，这是由于典型的彩色光源不是谱性的。即，典型的彩色光 源不仅仅包括一种光谱色。而是典型的彩色光源包括混合颜色。类似地，绿点334表示由 图2C中的绿光束230形成的绿色源，诸如绿光产生元件(例如LED154)。绘制在红点322 和绿点334之间的色域300上的线333示出了可以通过混合具有红点322和绿点334的颜 色的光的强度产生的所有颜色。蓝点336表示由图2E中的蓝光束240形成的蓝光源，诸如 蓝光产生元件(例如LED156)。虽然LED通常不产生纯光谱色，可以注意到彩色LED通常产 生具有较窄带宽的光，并且因此比常规的CRT或IXD显示荧光体更靠近光谱边缘324。另 夕卜，LED可以用比针对白光的常规彩色滤光高得多的能量效率产生具有较窄带宽的光。因 此，在使用LED的情况下，可以产生具有以红、绿和蓝点332、334和336示出的颜色饱和度 的光，而不需使用滤光器。并且可以使用诸如以图20示出的定时和波形。由图3A中的点 332、334和336形成的三角330示出了与诸如图2A、2C和2E所示的光源或诸如图20示出的亮度波形相对应的色域。混合具有红点322、绿点334和蓝点336的颜色的光的光强可以产生由这三个点形 成的三角330中的任意颜色。作为例子，三角330中的颜色可以是彩色点338。白色点322 和彩色点338之间的距离S表示饱和度S。沿着彩色点338和白色点322之间线339的彩 色点表示相同的色调但是不同的饱和度。即，与彩色点338相比，更靠近白色点322的彩色 点更不饱和，并且颜色距离白色点322越远越饱和。参考图3B，色域300被示出为具有由内红色点342、内绿色点344和内蓝色点346 定义的内彩色三角340。内彩色三角340示出了与图2B、2D、2F或2G、2H、2I或使用图2P所 示的定时和波形的光源相对应的色域。包含在内彩色三角340中的颜色348表示不如外彩 色三角330和内彩色三角340之间的颜色349饱和的颜色。可以诸如由显示系统100的制 造者或使用者预先确定内部点342、344、346的位置。可替换地，可以类似地预先确定内彩 色三角340的大小。如下面更详细描述的，将图像信号的颜色饱和度限制在内彩色三角340 内可以允许光源150将更多的光引导到显示器180上。参考图3C，色域300被示出了具有由内红色点352、内绿色点354和内蓝色点356 定义的内彩色三角350。内彩色三角350示出了与使用图2Q所示的定时和波形的光源相对 应的色域，图2Q被配置为每个红、绿和蓝中的一个处于打开状态(DKCI、Dgi和Db2)并且每个 红、绿和蓝中的另外两个处于关闭状态(DK1、DmDec^De2、Dbci和Dbi)。通过调整红色定时(t =0)的偏置值D1^Deci和Dbq，可将内红色点352设置在内三角350内部的任意位置，通过调 整绿色定时(t = 1)的偏置值DK1、Dgi和Dbi，可将内绿色点354设置到任意位置，并且通过 调整蓝色定时(t = 2)的偏置值DK2、De2和Db2，可将内蓝色点356设置到任意位置。可以调 整内三角色域，以便匹配诸如例如图3C所示的NTSC工业标准。可替换地，图3D示出可以 调整内三角色域360，以便匹配作为另一个例子的工业标准SMPTE。可替换地，可调整内三 角350或360，以便匹配使用常规CRT或IXD荧光体的任意已有显示设备。图4A、4B和4C是色度幅值的图。如上所述，图像信号110的某些实施方式可以包 括两个色度分量。图4A示出了输出色度幅值Aout相对于输入色度幅值Ain的线性响应 424的线性响应图410。为了将饱和度限制到根据图3B描述的内彩色三角340，输出色度幅 值Aout可被截短或限制到75%。图4B示出了具有线性部分444和截短部分446的截短响 应图410。对于最大值的100%的输入色度幅值Ain，输出色度幅值可以是最大值的75%。 在图像信号110包括两个色度分量U和V的情况下，并且在根据图4C校正一个分量的情况 下，可以成比例地校正另一个色度分量，以便保持色调。即，如果减小U分量的幅值，V分量 的幅值可被成比例地减小，以便保持U和V之间的原始比例。可以限制U和V色度分量的 幅值，以便确保图像信号110中的所有颜色都在内彩色三角340内。图4C示出了过饱和响应图450。对于在0%到75%之间的输入色度幅值Ain，输 出色度幅值Aout在0%和100%之间根据直线464线性地改变。对于75%和100%之间的 输入色度幅值Ain，输出色度幅值Aout可以沿着直线466处于100%。使得颜色过饱和可 以补偿如本发明中描述的为了增加亮度而进行的饱和度减小。在另一种替换实施方式中， 线464和线466可以不是线性的，诸如是曲线或某种其它形状。图5A是显示器的颜色驱动预处理器500的框图。图像信号110(图1)包括第一输入色度分量502 (U1)、第二输入色度分量504 (Vl)和亮度分量506 (Y)。亮度分量506可以不改变地通过预处理器500。第一和第二输入色度分量502、506和根据对它们的修改产 生的分量可被分别总称为U分量和V分量。第一接收器512可以接收图像信号110的U分 量。第一接收器512可以与第一限制器522进行信号通信。第一限制器522可被配置为如 果U分量的幅值超出预定界限594 (图5C)，则限制U分量的幅值，预定界限594例如在50% 在75%之间，诸如为60%。第一增益控制542可以与限制器522进行信号通信，并且产生 第一输出色度分量546 (U2)。第一分析器532可以与第一接收器512和第一限制器522进 行信号通信。第一分析器532可以比较第一接收器512的输出处和第一限制器522的输出 处的U分量幅值，以便产生第一限制比。第一分析器532可以基于第一限制比产生第一控 制信号533，并且可以与第二增益控制544通信。第二接收器514可以接收图像信号110的V分量。第二接收器514可以与第二限制器524进行信号通信。如果V分量的幅值超过了预定值，第二限制器524限制V分量 的幅值。第二增益控制544可以与限制器524进行信号通信，并且产生第二输出色度分量 548 (V2)0第二分析器534可以与第二接收器514和第二限制器524进行信号通信。第二 分析器534可以比较第二接收器514的输出处和第二限制器524的输出处的U分量幅值， 以便产生第二限制比。第二分析器534可以基于第二限制比产生第二控制信号535，并且可 以与第一增益控制542通信。第一分析器532可以与第二增益控制544进行信号通信。如果第一限制器522截 短了 U分量，第一分析器532控制增益控制544，以便与限制器522将U分量截短的量成比 例地调整第二输出色度分量548。类似地，如果第二限制器524截短了 V分量，第二分析器 534控制第一增益控制542，以便与限制器522将V分量截短的量成比例地调整第一输出色 度分量546。通过调整第一和第二增益控制542、544，可以保持U分量和V分量之间的正确 的比例，即，可以保持正确的色调。然而，在截短了 U和V分量两者的情况下，经过更大截短 的分量将设置另一个分量的增益。简而言之，预处理器500可被配置为确保在限制了一个 或两个色度分量之后，色度分量的比保持相同，即，U1ZiV1 = U2ZV2。图5B是显示器的另一种颜色驱动预处理器500的框图。图像信号110(图1)包 括第一色度分量552 (Ul)、第二色度分量554 (Vl)和亮度分量556(Y)。亮度分量556可以 不改变地通过预处理器500。第一增益控制582和第二增益控制584分别与第一色度分量 552和第二色度分量554进行信号通信。第一方波形成器562和第二方波形成器564分别与第一色度分量552和第二色度 分量554进行信号通信。第一方波形成器562和第二方波形成器564分别形成第一色度分 量552和第二色度分量554的方形幅值，以便产生第一方波信号566和第二方波信号568。 第一方波形成器562和第二方波形成器564与加法器570进行信号通信，加法器570配置为 将第一方波信号566和第二方波信号568的幅值相加在一起，以便产生方波总和信号572。 加法器570可以与可选的平方根器574进行信号通信，可选的平方根器574配置为取方波 总和信号572的平方根，以便产生可选的平方根信号576。可选的非线性网络578可以与平 方根器574进行信号通信，以便将平方根信号576转换为控制信号579。第一增益控制582 和第二增益控制584可以与非线性网络进行信号通信，并且可以响应控制信号579。控制信 号579可被配置为控制第一和第二增益控制582、584，以便限制第一和第二输出色度分量 586,588的幅值，以便不超过预定的色度界限596 (图5C)。
图5C是YUV颜色空间中的U和V分量的图。正方形592表示图像信号110的一 系列可能的颜色。以一个正方形示出根据图5A描述的预定色度界限594。以圆形示出根据 图5B描述的预定色度界限596。图5D-5G是在具有75%的色度界限596的示例颜色驱动预处理器550的操作中 的，作为输入色度幅值Ain的函数的输出色度幅值Aout的示意图。如图5D所示，可以使得 第一色度分量552 (U1)和第二色度分量554 (V1)成为方形，并且将其求和以便产生方形总和 信号572。如图5E所示，可以限制方形总和信号572。根据这个具有限制的信号，可选的非 线性网络578可以产生如图5F所示的控制信号579。可以使用控制信号579，以便实现如 图5G所示的图像信号110的过饱和，其中虚线表示原始的图像信号110。图6是示出了调整色度的方法600的流程图。可由接收器512接收图像信号 110(步骤620)。可由限制器522截短第一色度分量502的幅值(步骤630)。第一分析器 532可以测量第一色度分量被截短的比例，并且产生第一控制信号533 (步骤640)。第二 增益控制544可以接收第一控制信号533，并且与第一色度分量502的截短成比例地调整 第二色度分量504的幅值(步骤650)。然后第一和第二增益控制542、544可以分别增加 第一和第二色度分量502、504的幅值(步骤660)。这种增加可以使得内彩色三角340 (图 3B)内的颜色过饱和。转换器130可以将色度和亮度分量转变为RGB图像信号，并且帧定序 器140可以创建时间定序的图像帧142，时间定序的图像帧142可以包括时间定序的彩 色 帧144、146、148 (步骤670)。光源150和SLM170可以在显示器180上显示RGB信号(步骤 680)。为了与未修改的图像信号相比增加亮度，并且忠实地再现原始图像信号110的颜色 饱和度，SLM170可以给时间定序的彩色帧144、146、148 (图1B)中的一个、某些或全部增加 饱和度减小的彩色分量。在饱和度减小之后，获得的显示颜色可以在内彩色三角340内。图7是示出了调整色度的另一个方法的流程图。可由接收器512接收图像信号 110，并且可由第一和第二方波形成器562、564分别使得第一和第二色度分量552、554成为 方形，以便产生第一和第二方形信号566、568 (步骤730)。加法器570可将第一和第二方形 信号566、568相加，以便产生方形总和信号572。平方根器取方形总和信号572的平方根， 以便产生平方根信号576 (步骤740)。可由非线性网络处理该平方根信号，以便产生控制信 号579。第一和第二增益控制582、584可以响应控制信号579，以便彼此成比例地限制第一 和第二色度分量552、554的幅值(步骤750)。第一和第二增益控制582、584然后可以按预 定量增加第一和第二色度分量的幅值，从而使得图像信号110过饱和(步骤760)。转换器 130可以将色度和亮度分量转变到RGB图像信号，并且帧定序器140可以创建定序的图像帧 (步骤770)。光源150和SLM170可以在显示器180上显示RGB信号，减小图像信号的饱和 度，以便忠实地再现原始图像信号110的颜色饱和度，并且从而增加亮度(步骤780)。上述预处理可以导致忠实于原始图像信号110的色调的增加的颜色饱和度。艮口， 限制(例如，截短)原始图像信号110的颜色饱和度，并且使其过饱和。颜色饱和度的增加 可以是成比例的，以便保持原始图像的色调。虽然信号被过饱和，通过减小颜色饱和度，可 以使得显示的颜色饱和度忠实于(或部分忠实于或实质上忠实于)原始图像信号110。显 示可以忠实于原始图像信号110，其中对于显示的图像和原始图像信号110，Y V，Y U 和U V的比大致相同。这种对原始图像信号的忠实可能仅仅在内彩色三角340 (图3B) 中是重要的。可以不忠实地显示内彩色三角340之外的原始图像信号的颜色的饱和度，但是由于这种颜色是少见的，并且通常缺少由高度饱和的颜色之间的差异所携带的信息，内彩色三角340之外的不忠实可以是一种有用的折衷。在另一方面，由于可以保持U V比， 仍然可以忠实地显示内彩色三角340之外的原始图像信号的颜色的色调。通过过饱和并随 后使饱和度减小，可以在保持色调的同时改进显示的图像的整体亮度。在图像帧142被时间复用以便包括彩色帧的情况下，一个图像帧142可以包括红 色帧144、绿色帧146和蓝色帧148 (见图1B)。例如，可以通过给红色帧144增加绿色和蓝 色光强，实现减小红色帧144的饱和度。S卩，例如，比较图2A和2G，在红色光强保持恒定的 情况下，增加绿色和蓝色可以减小红色的饱和度。可以类似地减小绿色帧146和蓝色帧148 的饱和度。增加这种饱和度减小的光可以增加显示系统100显示的图像帧142的整体亮度。可替换地或附加地，例如，可以通过增加图像帧142的绿色帧146的绿色光强和蓝 色帧148的蓝色光强，实现相同图像帧142中的红色饱和度的减小。即，在图像帧142包括 红色帧144、绿色帧146和蓝色帧148的情况下，可以通过增加绿色帧146和蓝色帧148内 的光强，减小红色的饱和度。这种饱和度减小可以发生于在红、绿和蓝色帧144、146和148 的显示之间的时间足够短从而人眼可将红、绿和蓝色帧144、146和148集成为单个察觉到 的图像帧142的情况。在某些实施方式中，可以通过修改彩色帧144、146、148中SLM170的镜子的 “on(打开)”时间实现饱和度减小，而不用调整输入光束162。例如，仅具有红色分量的图像 信号110可被转变为包括相对少的绿色分量和蓝色分量，从而在绿色帧和蓝色帧期间显示 红色。即，例如，可以控制SLM170的镜子，以便在绿色帧146和蓝色帧148期间显示红色光。 例如，这种实施方式可以适合于为红色光、绿色光和蓝色光中的每一个使用单独的SLM170 的情况。可以调整限制或截短色度分量的量。例如，在显示系统100处于灯光明亮的房间 内的情况下，可能希望相对高的亮度，以便增强观看由显示系统100显示的图像的容易性。 为了实现相对高的亮度，可以增加对色度的限制(例如，截短)的量。因此，增加图像信号 110被过饱和的程度，并且增加用于减小显示的图像的饱和度而增加的光的量，这导致显示 的图像的增加的亮度。作为另一个例子，在暗照明房间内，可能需要或希望相对低的亮度， 并且可以减小截短色度的量。从而显示的图像具有相对更大的颜色饱和度的可能范围，但 是具有相对较低的亮度。图8是控制光产生元件的方法800的流程图。可以设置偏置电压或电流并准备施 加到彩色光产生元件(步骤820)。如上所述，彩色光产生元件，包括偏置电压或电流，可以 在“on(打开)”状态和“off (关闭)”状态之间律动(步骤830)。如上所述，可以基于用户 输入、预定的参数、图像信号信息或其它因素选择偏置电压或电流(步骤850)。可选地，可 以使用图像信号110的预处理控制偏置电压或电流(步骤840)。虽然上面以数字电子电路中的实施方式讨论了对图像信号的修改，这种功能和其 它功能可被以计算机软件、固件或硬件实现，包括本说明书中公开的结构装置和其结构等 同物或它们的组合。本发明的实施例可被实现为一个或更多个计算机程序产品，即，确实 地包含在信息载体，例如，机器可读的介质或传播的信号内的一个或更多个计算机程序，以 便由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作，所述数据处理装置例如是一个可编程 处理器或计算机或更多个处理器或计算机。本说明书中描述的处理和逻辑流程可由一个或更多个可编程处理器执行，所述一个或更多个可编程处理器执行一个或更多个计算机程 序，以便通过对输入数据进行操作并且产生输出来执行功能。所述处理和逻辑流程还可 由专用逻辑电路执行，并且所述装置可被实现为专用逻辑电路，所述专用逻辑电路例如是 FPGA (现场可编程门阵列)或ASIC (专用集成电路)。 已经描述了本发明的若干实施例。然而应当理解，可以做出各种修改而不脱离本 发明的精神和范围。例如，分析器可以测量进行限制或截短之前的输入色度幅值的比例，并 且可以调整输出色度幅值之间的比例，以便匹配输入色度幅值之间的比例。另外，由于人眼 可以对某些颜色比对其它颜色更敏感，可以比其它颜色更多地限制某些颜色的幅值。例如， 图像信号被限制到的颜色三角可以不是直边三角，并且可以具有曲线边或具有某些其它形 状。作为附加的例子，光源可以包括这样的LED，每个LED可以产生多于一种颜色的光，诸如 红、绿和蓝光，或光源可以包括多个激光器，这些激光器被配置为集体发出多种波长的光。 偏置电压或电流可以包括在预定时间间隔上是恒定的波形之外的波形。因此，其它实施例 在下面的权利要求书的范围内。
权利要求
一种系统，包括彩色光产生元件，配置为在处于活动状态时，在关闭状态和打开状态之间律动；并且当所述光产生元件处于关闭状态时，在预定的时间间隔期间给所述彩色光产生元件施加实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态发射大于所述光发生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。
2.如权利要求1所述的系统，其中选择所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便 补偿彩色光产生元件的波长漂移，或是优化亮度、饱和度、色温或功率。
3.如权利要求2所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择基 于用户设置的偏好。
4.如权利要求2所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择基 于预定的系统参数。
5.如权利要求4所述的系统，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属性 中选择对所述系统参数的选择。
6.如权利要求1所述的系统，还包括彩色光产生元件控制器，配置为控制所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的量。
7.如权利要求1所述的系统，还包括预处理器，所述预处理器包括接收器，配置为接收具有颜色饱和度和亮度信息的图像信号；和优化器，配置为基于来自所述接收器的信息，控制所述图像信号的饱和度。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述预处理器配置为限制并且非线性地增加所述图 像信号的颜色饱和度。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述预处理器配置为实质上保持具有在预定饱和度 界限之下的饱和度的颜色的原始色调。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述预处理器配置为实质上保持具有在预定饱和 度界限之下的饱和度的颜色的原始颜色饱和度。
11.如权利要求1所述的系统，其中在关闭状态期间给所述彩色光产生元件施加所述 恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所述彩色光产生元件的亮度。
12.如权利要求1所述的系统，该系统具有三个彩色光产生元件，其中一个彩色光产生 元件发射红光，一个彩色光产生元件发射绿光并且一个彩色光产生元件发射蓝光，所述三 个彩色光产生元件中的每一个与实质上恒定的偏置电压或偏置电流相关联。
13.如权利要求12所述的系统，其中在所述三个彩色光产生元件中的每一个的打开状 态或关闭状态期间存在所述恒定的偏置电压或偏置电流。
14.如权利要求12所述的系统，其中选择所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以 便补偿所述彩色光产生元件的波长漂移，或是优化亮度、饱和度、色温或功率。
15.如权利要求14所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择 基于用户设置的偏好。
16.如权利要求14所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择 基于预定的系统参数。
17.如权利要求16所述的系统，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属性中选择对所述系统参数的选择。
18.如权利要求12所述的系统，还包括预处理器，所述预处理器包括接收器，配置为接收具有颜色饱和度和亮度信息的图像信号；和优化器，配置为基于来自所述接收器的信息，控制所述图像信号的饱和度。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述预处理器配置为限制并且非线性地增加所述 图像信号的颜色饱和度。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述预处理器配置为实质上保持具有在预定饱和 度界限之下的饱和度的颜色的原始色调。
21.如权利要求19所述的系统，其中所述预处理器配置为实质上保持具有在预定饱和 度界限之下的饱和度的颜色的原始颜色饱和度。
22.如权利要求12所述的系统，其中在相应的关闭状态期间给所述三个彩色光产生元 件中的一个或更多个施加所述恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所述彩色光产 生元件的亮度。
23.—种系统，包括彩色光产生元件，配置在处于活动状态时，在打开状态和两个或更多个关闭状态之间 律动；和当所述光产生元件处于关闭状态时，在预定的时间间隔期间给所述彩色光产生元件施 加两个或更多个偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态期间发射 大于所述光发生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。
24.如权利要求23所述的系统，其中选择实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便补 偿彩色光产生元件的波长漂移，或是优化亮度、饱和度、色温或功率。
25.如权利要求24所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择 基于用户设置的偏好。
26.如权利要求24所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择 基于预定的系统参数。
27.如权利要求26所述的系统，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属 性中选择对所述系统参数的选择。
28.如权利要求23所述的系统，还包括彩色光产生元件控制器，配置为控制实质上恒定的偏置电压或偏置电流的量。
29.如权利要求23所述的系统，其中在关闭状态期间给所述彩色光产生元件施加所述 恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所述彩色光产生元件的亮度。
30.如权利要求23所述的系统，该系统具有三个彩色光产生元件，其中一个彩色光产 生元件发射红光，一个彩色光产生元件发射绿光并且一个彩色光产生元件发射蓝光，所述 三个彩色光产生元件中的每一个与两个或更多个实质上恒定的偏置电压或偏置电流相关 联。
31.如权利要求30所述的系统，其中在所述三个彩色光产生元件中的每一个的打开状 态或关闭状态期间存在所述恒定的偏置电压或偏置电流。
32.如权利要求30所述的系统，其中选择所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便补偿所述彩色光产生元件的波长漂移，或是优化亮度、饱和度、色温或功率。
33.如权利要求32所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择 基于用户设置的偏好。
34.如权利要求32所述的系统，其中对所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的选择 基于预定的系统参数。
35.如权利要求34所述的系统，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属 性中选择对所述系统参数的选择。
36.如权利要求30所述的系统，其中在相应的关闭状态期间给所述三个彩色光产生元 件中的一个或更多个彩色光产生元件施加所述恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增 加所述彩色光产生元件的亮度。
37.一种方法，包括使得彩色光产生元件在关闭状态和打开状态之间律动；当所述光产生元件处于关闭状态时，在预定的时间间隔期间给所述彩色光产生元件施 加实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态期间发射 大于所述光发生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。
38.如权利要求37所述的方法，还包括选择所述恒定的偏置电压或偏置电流，以便补偿彩色光产生元件的波长漂移，或是优 化亮度、饱和度、色温或功率。
39.如权利要求38所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于用 户设置的偏好。
40.如权利要求38所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于预 定的系统参数。
41.如权利要求40所述的方法，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属 性中选择所述系统参数。
42.如权利要求37所述的方法，还包括以彩色光产生元件控制器控制所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的量。
43.如权利要求42所述的方法，其中所述预处理器包括接收器，配置为接收具有颜色饱和度和亮度信息的图像信号；和优化器，用于基于来自所述接收器的信息，控制所述图像信号的饱和度。
44.如权利要求42所述的方法，其中所述预处理包括限制并且非线性地增加所述图像 信号的颜色饱和度。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述预处理包括实质上保持具有在预定饱和度界 限之下的饱和度的颜色的原始色调。
46.如权利要求44所述的方法，其中所述预处理包括实质上保持具有在预定饱和度界 限之下的饱和度的颜色的原始颜色饱和度。
47.如权利要求42所述的方法，其中在关闭状态期间给所述彩色光产生元件施加所述 恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所述彩色光产生元件的亮度。
48.如权利要求37所述的方法，具有三个彩色光产生元件，其中一个彩色光产生元件 发射红光，一个彩色光产生元件发射绿光并且一个彩色光产生元件发射蓝光，所述三个彩色光产生元件中的每一个与实质上恒定的偏置电压或偏置电流相关联。
49.如权利要求48所述的方法，其中在所述三个彩色光产生元件中的每一个的打开状 态期间存在所述恒定的偏置电压或偏置电流。
50.如权利要求48所述的方法，还包括选择所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便补偿所述彩色光产生元件的波长漂 移，或是优化亮度、饱和度、色温或功率。
51.如权利要求50所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于用 户设置的偏好。
52.如权利要求50所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于预 定的系统参数。
53.如权利要求52所述的方法，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属 性中选择所述系统参数。
54.如权利要求48所述的方法，还包括以配置为控制图像信号的饱和度的量的预处理器对图像信号进行预处理。
55.如权利要求54所述的方法，其中所述预处理器包括接收器，配置为接收具有与所述三个彩色光产生元件中的每一个相关联的颜色饱和度 和亮度信息的图像信号；和优化器，用于基于来自所述接收器的信息，控制所述图像信号的饱和度。
56.如权利要求54所述的方法，其中所述预处理包括限制并且非线性地增加所述图像 信号的颜色饱和度。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述预处理包括实质上保持具有在预定饱和度界 限之下的饱和度的颜色的原始色调。
58.如权利要求56所述的方法，其中所述预处理包括实质上保持具有在预定饱和度界 限之下的饱和度的颜色的原始颜色饱和度。
59.如权利要求48所述的方法，其中在相应的关闭状态期间给所述三个彩色光产生元 件中的一个或更多个彩色光产生元件施加恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所 述彩色光产生元件的亮度。
60.一种方法，包括使得彩色光产生元件在打开状态和两个或更多个关闭状态之间律动；和当所述光产生元件处于关闭状态时，在第一预定时间间隔期间给所述彩色光产生元件 施加第一实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩色光产生元件在关闭状态期 间发射大于所述光发生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定的 第一量的光；当所述光产生元件处于关闭状态时，在与第一预定时间间隔不同的第二预定时间间隔 期间给所述彩色光产生元件施加第二实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便使得所述彩 色光产生元件在关闭状态期间发射大于所述光发生元件在作为活动系统的一部分时能够 产生的最小量的光的一定的第二量的光。
61.如权利要求60所述的方法，还包括选择所述恒定的偏置电压或偏置电流，以便补偿所述彩色光产生元件的波长漂移，或是优化亮度、饱和度、色温或功率。
62.如权利要求61所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于用 户设置的偏好。
63.如权利要求61所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于预 定的系统参数。
64.如权利要求63所述的方法，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属 性中选择所述系统参数。
65.如权利要求60所述的方法，还包括以彩色光产生元件控制器控制所述实质上恒定的偏置电压或偏置电流的量。
66.如权利要求60所述的方法，其中在关闭状态期间给所述彩色光产生元件施加所述 恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所述彩色光产生元件的亮度。
67.如权利要求60所述的方法，具有三个彩色光产生元件，其中一个彩色光产生元件 发射红光，一个彩色光产生元件发射绿光并且一个彩色光产生元件发射蓝光，所述三个彩 色光产生元件中的每一个与两个或更多个实质上恒定的偏置电压或偏置电流相关联。
68.如权利要求67所述的方法，其中在所述三个彩色光产生元件中的每一个的打开状 态或关闭状态期间存在所述恒定的偏置电压或偏置电流。
69.如权利要求67所述的方法，还包括选择所述恒定的偏置电压或偏置电流，以便补偿所述彩色光产生元件的波长漂移，或 是优化亮度、饱和度、色温或功率。
70.如权利要求69所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于用 户设置的偏好。
71.如权利要求69所述的方法，其中对所述恒定的偏置电压或偏置电流的选择基于预 定的系统参数。
72.如权利要求71所述的方法，其中从所述光产生元件的温度或将被显示的信息的属 性中选择所述系统参数。
73.如权利要求67所述的方法，其中在相应的关闭状态期间给所述三个彩色光产生元 件中的一个或更多个彩色光产生元件施加恒定的偏置电压或偏置电流，以便随时间增加所 述彩色光产生元件的亮度。
全文摘要
本发明涉及彩色显示器。一种彩色光产生元件可被配置为在处于活动状态时，在关闭状态和打开状态之间律动。当光产生元件处于关闭状态时，在预定的时间间隔期间给彩色光产生元件施加实质上恒定的偏置电压或偏置电流，以便使得彩色光产生元件在关闭状态发射大于光发生元件在作为活动系统的一部分时能够产生的最小量的光的一定量的光。在某些实施方式中，可以施加两个或更多个偏置电压或偏置电流。实施方式可以包括预处理器，配置为接收图像信号，并且诸如通过限制并且非线性地增加颜色饱和度来优化图像信号的颜色饱和度。实施方式可以包括多个彩色光产生元件。
文档编号G09G5/02GK101833934SQ20101012979
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月8日 优先权日2009年3月9日
发明者D·L·梅丁, Y·法罗德贾, 石井隆俊 申请人:视频有限公司