具有合成色彩的场序彩色显示器的制造方法

具有合成色彩的场序彩色显示器的制造方法
【专利说明】
[0001 ] 分案申请的相关信息
[0002] 本案是分案申请。该分案的母案是申请日为201 2年5月11日、申请号为 201280022554.0、发明名称为"具有合成色彩的场序彩色显示器"的发明专利申请案。
[0003] 相关申请案交叉参考
[0004] 本申请案主张在2012年5月10日提出申请的第13/468,922号美国专利申请案以及 分别在2011年5月13日及2011年10月25日提出申请的第61/485，990号及第61/551，345号临 时专利申请案的权益。这些申请案中的每一者的内容以全文引用方式并入本文中。
技术领域
[0005] 本发明涉及显示器。明确地说，本发明涉及用于减少与显示器相关联的图像假影 的技术。
【背景技术】
[0006] 已实施使用以下图像形成过程的特定显示设备:产生大脑将其混合在一起以形成 单个图像帧的单独色彩子帧图像(有时称为子场）的组合。RGBW图像形成过程特别(但并不 排他地)适用于场序彩色(FSC)显示器，即，其中依序(一次一个色彩地）显示单独色彩子帧 的显示器。此些显示器的实例包含微镜显示器及基于数字快门的显示器。使用单独光调制 器或发光元件同时展示色彩子帧的其它显示器(例如液晶显示器(LCD)及有机发光二极管 (0LED)显示器)也可实施RGBW图像形成过程。许多FSC显示器遭受的两种图像假影包含动态 伪轮廓（DFC)及色彩分离（CBU)。这些假影一般可归于针对给定图像帧相同（DFC)或不同 (CBU)色彩的光到达眼睛的不均匀时间分布。
[0007] DFC由照度级的小改变借以形成输出光的时间分布的大改变的情况造成。眼睛或 所关注区的运动又致使光在眼睛上的时间分布的显著改变。此致使在眼睛与所显示图像中 的所关注区之间的相对运动期间光强度在视网膜的凹区中的显著分布，因此导致DFC。
[0008] 观看者较可能感知由特定色彩的时间分布造成的图像假影(特别是DFC)，比其它 色彩更为如此。换句话说，观察者可感知到图像假影的程度取决于正产生的色彩而变化。已 观察到，人类视觉系统(HVS)对色彩绿色比其对红色或蓝色敏感。因此，与红色或蓝色光相 比，观察者可更容易地感知来自绿色光的时间分布中的间隙的图像假影。

【发明内容】

[0009] 本发明的系统、方法及装置各自具有数个创新性方面，所述方面中的任何单个方 面均不单独地决定本文中所揭示的合意的属性。
[0010] 本发明中所描述的标的物的一个创新性方面可实施于具有多个像素及一控制器 的显示设备中。所述控制器经配置以致使所述显示设备的所述像素产生对应于图像帧的相 应色彩。在一些实施方案中，所述控制器可致使所述显示设备根据场序彩色(FSC)图像形成 过程使用对应于多个贡献色彩的若干组子帧图像来显示所述图像帧。所述贡献色彩包含多 个分量色彩及至少一个合成色彩。所述合成色彩对应于实质上为所述多个分量色彩中的至 少两者的组合的色彩。所述合成色彩可包含白色或黄色中的至少一者且所述分量色彩可包 含红色、绿色及蓝色。在其它实施方案中，所述显示设备使用一组不同4个贡献色彩，例如， 青色、黄色、品红色及白色，其中白色为合成色彩，且青色、黄色及品红色为分量色彩。在一 些实施方案中，所述显示设备使用5个或5个以上贡献色彩，例如，红色、绿色、蓝色、青色及 黄色。在一些此类实施方案中，将黄色视为具有红色及绿色的分量色彩的合成色彩。在其它 此类实施方案中，将青色视为具有黄色、绿色及蓝色的分量色彩的合成色彩。在显示图像帧 中，致使所述显示设备相对于对应于第二分量色彩的若干个子帧图像显示对应于第一分量 色彩的较大数目个子帧图像。所述第一分量色彩可为绿色。对于所述贡献色彩中的至少第 一贡献色彩，所述显示设备经配置以通过产生第一组像素状态来输出第一像素的所述第一 贡献色彩的给定照度，且通过产生第二组不同像素状态来输出第二像素的所述第一分量色 彩的所述相同照度。所述显示设备可包含存储器，所述存储器经配置以存储包含一照度级 的多个组的像素状态的第一查找表及第二查找表。在此些实施方案中，所述控制器可使用 所述第一查找表导出所述第一组像素状态且使用所述第二查找表导出所述第二组像素状 态。在一些实施方案中，所述存储器可存储对应于多个子帧序列的多个成像模式且所述控 制器可选择成像模式及对应子帧序列。
[0011] 本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施于控制器中，所述控制器经配 置以致使显示设备的多个像素产生对应于图像帧的相应色彩。在一些实施方案中，所述控 制器可致使所述显示设备根据FSC图像形成过程使用对应于多个贡献色彩的若干组子帧图 像来显示所述图像帧。所述贡献色彩包含多个分量色彩及至少一个合成色彩。所述合成色 彩对应于实质上为所述多个分量色彩中的至少两者的组合的色彩。所述合成色彩可包含白 色或黄色中的至少一者且所述分量色彩可包含红色、绿色及蓝色。在其它实施方案中，所述 显示设备使用一组不同4个贡献色彩，例如，青色、黄色、品红色及白色，其中白色为合成色 彩，且青色、黄色及品红色为分量色彩。在一些实施方案中，所述显示设备使用5个或5个以 上贡献色彩，例如，红色、绿色、蓝色、青色及黄色。在一些此类实施方案中，将黄色视为具有 红色及绿色的分量色彩的合成色彩。在其它此类实施方案中，将青色视为具有黄色、绿色及 蓝色的分量色彩的合成色彩。在显示图像帧中，致使所述显示设备相对于对应于第二分量 色彩的若干个子帧图像显示对应于第一分量色彩的较大数目个子帧图像。所述第一分量色 彩可为绿色。对于所述贡献色彩中的至少第一贡献色彩，所述显示设备经配置以通过产生 第一组像素状态来输出第一像素的所述第一贡献色彩的给定照度，且通过产生第二组不同 像素状态来输出第二像素的所述第一分量色彩的所述相同照度。所述控制器可包含存储 器，所述存储器经配置以存储包含一照度级的多个组的像素状态的第一查找表及第二查找 表。在此些实施方案中，所述控制器可使用所述第一查找表导出所述第一组像素状态且使 用所述第二查找表导出所述第二组像素状态。在一些实施方案中，所述存储器可存储对应 于多个子帧序列的多个成像模式且所述控制器可选择成像模式及对应子帧序列。
[0012] 本发明中所描述的标的物的另一创新性方面可实施于用于在显示设备上显示图 像帧的方法中。所述方法包含致使显示设备的多个像素产生对应于图像帧的相应色彩。在 一些实施方案中，所述控制器可致使所述显示设备根据FSC图像形成过程使用对应于多个 贡献色彩的若干组子帧图像来显示所述图像帧。所述贡献色彩包含多个分量色彩及至少一 个合成色彩。所述合成色彩对应于实质上为所述多个分量色彩中的至少两者的组合的色 彩。所述合成色彩可包含白色或黄色中的至少一者且所述分量色彩可包含红色、绿色及蓝 色。在其它实施方案中，所述显示设备使用一组不同4个贡献色彩，例如，青色、黄色、品红色 及白色，其中白色为合成色彩，且青色、黄色及品红色为分量色彩。在一些实施方案中，所述 显示设备使用5个或5个以上贡献色彩，例如，红色、绿色、蓝色、青色及黄色。在一些此类实 施方案中，将黄色视为具有红色及绿色的分量色彩的合成色彩。在其它此类实施方案中，将 青色视为具有黄色、绿色及蓝色的分量色彩的合成色彩。在显示图像帧中，致使所述显示设 备相对于对应于第二分量色彩的若干个子帧图像显示对应于第一分量色彩的较大数目个 子帧图像。所述第一分量色彩可为绿色。对于所述贡献色彩中的至少第一贡献色彩，所述显 示设备经配置以通过产生第一组像素状态来输出第一像素的所述第一贡献色彩的给定照 度，且通过产生第二组不同像素状态来输出第二像素的所述第一分量色彩的所述相同照 度。所述控制器可包含存储器，所述存储器经配置以存储包含一照度级的多个组的像素状 态的第一查找表及第二查找表。在此些实施方案中，所述控制器可使用所述第一查找表导 出所述第一组像素状态且使用所述第二查找表导出所述第二组像素状态。在一些实施方案 中，所述存储器可存储对应于多个子帧序列的多个成像模式且所述控制器可选择成像模式 及对应子帧序列。
[0013] 附图及下文的说明中陈述本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方 案的细节。虽然
【发明内容】
中所提供的实例主要依据基于MEMS的显示器来描述，但本文中所 提供的概念可适用于其它类型的显示器，例如LCD、0LED、电泳及场发射显示器。依据说明、 图式及权利要求书，其它特征、方面及优点将变得显而易见。注意，以下图的相对尺寸可并 非按比例绘制。
【附图说明】
[0014] 图1A展示直观式基于MEMS的显示设备的实例性示意图。
[0015] 图1B展示主机装置的实例性框图。
[0016] 图2A展示适合于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备中的说明性基于快门 的光调制器的实例性透视图。
[0017]图2B展示说明性非基于快门的光调制器的实例性截面图。
[0018] 图2C展示以光学补偿弯曲（0CB)模式操作的场序液晶显示器的实例。
[0019] 图3展示基于快门的光调制器阵列的实例性透视图。
[0020] 图4展示对应于用于使用场序彩色(FSC)显示图像的显示过程的实例性时序图。
[0021] 图5展示实例性时序序列，控制器采用所述实例性时序序列在二进制时分灰度过 程中使用一系列子帧图像形成图像。
[0022] 图6展示对应于编码时分灰度寻址过程的实例性时序图，在所述过程中，通过针对 图像帧的每一色彩分量显示四个子帧图像而显示图像帧。
[0023]图7展示对应于混合编码时分与强度灰度显示过程的实例性时序图，在所述显示 过程中，不同色彩的灯可同时照明。
[0024]图8展示供在显示器中使用的控制器的实例性框图。
[0025]图9展示控制器可借以根据一种或一种以上成像模式显示图像的过程的实例性流 程图。
[0026] 图10展示适合于在实施8位二进制加权方案中使用的实例性照度级查找表 (LLLT)。
[0027] 图11展示适合于在实施12位非二进制加权方案中使用的实例性LLLT。
[0028]图12A展示显示的一实例性部分，其描绘用于通过使用不同像素状态组合在两个 像素处同时产生相同照度级而减少DFC的技术。
[0029]图12B展示适合于在产生图12A的显示中使用的实例性LLLT。
[0030]图12C展示显示的一实例性部分，其描绘用于通过使用不同像素状态组合在四个 像素处同时产生相同照度级而减少DFC的技术。
[0031]图12D展示两个实例性图表，其以图形方式描绘关于图12C所描述的两个LLLT的内 容。
[0032]图12E展示显示的一实例性部分，其描绘特别适于较高每英寸像素(PPI)显示设备 的用于通过使用不同像素状态组合在四个像素处同时产生相同照度级而减少DFC的技术。 [0033]图12F展示四个实例性图表，其以图形方式描绘关于图12E所描述的四个LLLT的内 容。
[0034]图13展示两个实例性表，其陈述适合于采用用于使用以产生显示设备上的像素值 的码字在空间上变化的过程的子帧序列。
[0035]图14展示显示器的局部区中的相同显示像素的后续帧的实例性图片表示。
[0036] 图15A展示实例性表，其陈述针对不同贡献色彩具有不同位布置的子帧序列。
[0037] 图15B展示实例性表，其陈述对应于二进制加权方案的子帧序列，在所述二进制加 权方案中针对不同贡献色彩分裂不同数目个位。
[0038] 图15C展示实例性表，其陈述对应于非二进制加权方案的子帧序列，在所述非二进 制加权方案中，针对不同贡献色彩分裂不同数目个位。
[0039] 图16A展示实例性表，其陈述具有增加的色彩改变频率的子帧序列。
[0040] 图16B展示实例性表，其陈述用于采用每色彩12位的非二进制码字的场序彩色显 示的子帧序列。
[0041] 图17A展示实例性表，其陈述用于通过针对不同位采用不同帧速率而减少闪烁的 子帧序列。
[0042] 图17B展示实例性表，其陈述子帧序列的用于通过将帧速率减少到低于阈值帧速 率而减少闪烁的一部分。
[0043] 图18A及18B展示对应于用于通过调制照明强度而减少闪烁的技术的实例性图形 表不。
[0044] 图19展示实例性表，其陈述贯穿一系列图像帧在使用两种不同加权方案之间交替 的二帧子帧序列。
[0045]图20展示实例性表，其陈述组合用于减轻DFC、CBU及闪烁的各种技术的子帧序列。
[0046] 图21A展示实例性表，其陈述用于通过在其它色彩中的一者的位的每一分组之后 将第一色彩的位分组而减轻DFC、CBU及闪烁的子帧序列。
[0047] 图21B展示实例性表，其陈述用于通过在其它色彩中的一者的位的每一分组之后 将第一色彩的位分组而减轻DFC、CBU及闪烁的类似子帧序列，所述子帧序列对应于非二进 制加权方案。
[0048]图22展示实例性表，其陈述用于通过采用其中第一色彩的相连位的单独群组的数 目大于其它色彩的相连位的单独群组的数目的布置而减轻DFC、CBU及闪烁的子帧序列。 [0049]图23A展示使用RGBW背光的实例性照明方案。
[0050]图23B展示用于减轻由于相同色彩场的重复所致的闪烁的实例性照明方案。
[0051]图24展示实例性表，其陈述用于针对四色彩成像模式使用非二进制加权方案减少 图像假影的子帧序列，所述四色彩成像模式给贡献色彩中的一者提供额外位。
【具体实施方式】
[0052]本发明涉及用于减少例如DFC、CBU及闪烁等图像假影的图像形成技术。在操作中， 显示装置可从对应于图像形成技术中的一者或一者以上的各种成像模式中进行选择。每一 成像模式对应于至少一个子帧序列及至少一组对应加权方案。加权方案对应于用以产生显 示装置将能够显示的照度级范围的相异子帧图像的权数及数目。子帧序列定义将在显示装 置或设备上输出所有色彩的所有子帧图像所按照的实际次序。根据本文中所描述的实施方 案，使用对应于各种图像形成技术的适当子帧序列输出图像可改进图像质量且减少图像假 影。明确地说，实例性技术涉及使用提供多个不同（或"退化"）像素状态组合以表示贡献色 彩的特定照度级的非二进制加权方案。非二进制加权方案可进一步用以使用于色彩的相同 给定照度级的像素状态组合在空间上及/或时间上变化。其它技术涉及通过位分裂或使其 相应位深度变化而针对不同贡献色彩使用不同数目个子帧。在一些技术中，可朝向子帧序 列的中心放置具有最大权数的子帧图像。在一些其它技术中，将具有较大权数的子帧图像 彼此紧密接近地布置以（例如)使具有最大权数的子帧图像与具有第二大权数的子帧图像 分离不超过3个其它子帧图像。
[0053]可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优点中的一者 或一者以上。如上文所描述，使用对应于各种图像形成技术的适当子帧序列输出图像可改 进图像质量且减少包含DFC、CBU及/或闪烁等图像假影的发生率及严重性。另外，一些实施 方案通过扩展噪声能量的光谱分布而减少噪声能量的感知显著性。一些实施方案的另一优 点包含减少由实施本文中所揭示的方法的显示器所消耗的电力的量。
[0054] 本文中所揭示的显示设备通过专注于人类眼睛对其最敏感的那些色彩(例如，绿 色)而减轻图像中的DFC的发生。因此，相对于对应于第二色彩的若干个子帧图像，显示设备 显示对应于第一色彩的较大数目个子帧图像。此外，显示设备可使用多个不同（或"退化"） 像素状态序列输出贡献色彩(红色、绿色、蓝色或白色）的特定照度值。提供退化允许显示设 备选择在不致使图像降级的情况下减少对图像假影的感知的特定像素状态序列。通过分配 较多子帧图像及因此显示人类眼睛对其较敏感的色彩的较大退化的可能，显示设备具有为 图像选择减少DFC的一组像素状态的较大灵活性。
[0055] 图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成若干 行及若干列的多个光调制器l〇2a到102d(-般为"光调制器102"）。在显示设备100中，光调 制器102a及102d处于敞开状态中，从而允许光通过。光调制器102b及102c处于关闭状态中， 从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，显示设备100可用以针对 背光显示(若由（若干)灯105照明）形成图像104。在另一实施方案中，设备100可通过反射源 于所述设备前面的周围光而形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过反射来自定位在 显示器前面的(若干)灯的光（即，通过使用正面光)而形成图像。
[0056] 在一些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的像素 106。在一些其它实 施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素 106。举例来说，显示 设备100可包含三个色彩特定的光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像素 106的色 彩特定的光调制器102中的一者或一者以上，显示设备100可在图像104中产生色彩像素 106。在另一实例中，显示设备100包含每像素 106两个或两个以上光调制器102以在图像104 中提供照度级。关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率定义的最小图片元素。关于显示设 备100的结构组件，术语"像素"指用以调制形成图像的单个像素的光的组合机械与电组件。 [0057] 显示设备100为直观式显示器，因为其可不包含通常在投影应用中找到的成像光 学器件。在投影显示器中，将形成于显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙壁上。所述 显示设备实质上小于经投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接观看显示设备而看到 图像，所述显示设备含有光调制器及任选地用于增强在显示器上看到的亮度及/或对比度 的背光或正面光。
[0058] 直观式显示器可以透射或反射模式操作。在透射显示器中，光调制器对源于定位 在所述显示器后面的(若干)灯的光进行滤波或选择性地阻挡。来自灯的光任选地被注射到 光导或"背光"中使得可均匀地照明每一像素。透射直观式显示器通常构建于透明或玻璃衬 底上以促进其中含有光调制器的一个衬底直接定位在背光顶部上的夹层组合件布置。
[0059] 每一光调制器102可包含快门108及光圈109。为照明图像104中的像素 106，快门 108经定位使得其允许光通过光圈109朝向观看者。为使像素106保持不被照明，快门108经 定位使得其阻碍光通过光圈109。光圈109由穿过每一光调制器102中的反射或吸光材料图 案化的开口界定。
[0060] 显示设备还包含连接到衬底及光调制器以用于控制快门的移动的控制矩阵。控制 矩阵包含一系列电互连件(例如，互连件11〇、112及114)，包含每像素行至少一个写入启用 互连件110(还称为"扫描线互连件"）、每一像素列的一个数据互连件112及给所有像素或至 少给来自显示设备100中的多个列及多个行两者的像素提供共用电压的一个共用互连件 114。响应于施加适当电压（"写入启用电压，V?"），给定像素行的写入启用互连件110使所述 行中的像素准备好接受新快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传递新移 动指令。在一些实施方案中，施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接引起快门的静电移 动。在一些其它实施方案中，数据电压脉冲控制开关（例如，晶体管或其它非线性电路元 件），所述开关控制向光调制器102施加单独致动电压(其量值通常高于数据电压）。这些致 动电压的施加接着产生快门108的静电驱动的移动。
[0061] 图1B展示主机装置(即，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子阅读器 等）的框图120的实例。主机装置包含显示设备128、主机处理器122、环境传感器124、用户输 入模块126及电源。
[0062] 显示设备128包含多个扫描驱动器130(还称为"写入启用电压源"）、多个数据驱动 器132(还称为"数据电压源"）、控制器134、共用驱动器138、灯140到146及灯驱动器148。扫 描驱动器130向扫描线互连件110施加写入启用电压。数据驱动器132向数据互连件112施加 数据电压。
[0063] 在显示设备的一些实施方案中，数据驱动器132经配置以给光调制器提供模拟数 据电压，在其中将以模拟方式导出图像104的照度级的情况下尤其如此。在模拟操作中，光 调制器102经设计使得在经由数据互连件112施加一系列中间电压时，在快门108中产生一 系列中间敞开状态且因此在图像104中产生一系列中间照明状态或照度级。在其它情形中， 数据驱动器132经配置以向数据互连件112施加仅一组减少的2、3或4个数字电压电平。这些 电压电平经设计而以数字方式给快门108中的每一者设定敞开状态、关闭状态或其它离散 状态。
[0064] 扫描驱动器1